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5.2,气液相平衡
5.2.1.气液相平衡关系
5.2.2.相平衡关系在吸收过程中的应用返回返回北京化工大学化工原理电子课件
5.2.1,气液相平衡关系
1．溶解度曲线平衡状态：一定压力和温度，一定量的吸收剂与混合气体充分接触，气相中的溶质向溶剂中转移，长期充分接 触后，液相中溶质组分的浓度不再增加，此时，
气液两相达到平衡。
饱和浓度,平衡时溶质在液相中的浓度。
返回北京化工大学化工原理电子课件平衡分压：平衡时气相中溶质的分压。
平衡状态的因素
F＝ C－?＋ 2=3－ 2+2=3
当压力不太高、温度一定时
p*A =f1（ x ）
y*=f2（ x）
p*A =f3（ cA ）
返回北京化工大学化工原理电子课件氨在水中的溶解度液相中氨的摩尔数气相中氨的分压
60℃
50℃
40℃
30℃
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20℃ 下 SO2在水中的溶解度
101.3kPa
202.6kPa
x
y
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t=293K
CO2
NH3
10ncA,kmol/m3
p A,
kP
a
几种气体在水中的溶解度曲线返回北京化工大学化工原理电子课件讨论：
（ 2）温度,y一 定,总压增加,在同一溶剂中，溶质的溶解度 x随之增加,有利于吸收 。
（ 1）总压,y一 定,温度下降,在同一溶剂中，溶质的溶解度 x随之增加,有利于吸收 。
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（ 3）相同的总压及摩尔分率，
cO2 < cCO2 < cSO2 < cNH3
氧气等为难溶气体，氨气等为易溶气体
2．亨利定律
（ 1）亨利定律内容总压不高时，在一定温度下,稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔分率成正比，其比例系数为亨利系数。
Exp?*A
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1） E的影响因素：溶质、溶剂,T
物系一定, ET
2） E大的，溶解度小，难溶气体
E小的，溶解度大，易溶气体
3） E的来源：实验测得；查手册
*Ap —— 溶质在气相中的平衡分压,kPa；
x—— 溶质在液相中的摩尔分率；
E—— 亨利常数，单位同压强单位。
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1）
H
cp A*
A?
（ 2）亨利定律其它形式
H—— 溶解度系数,kmol/（ m3·kPa）
cA—— 摩尔浓度,kmol/m3；
H与 E的关系：
xHcccHcp A*A
H
cE?
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S
S
ASL )1( MxMxMM
c
S
S
HME
H的讨论,1） H大，溶解度大，易溶气体
2） P对 H影响小，
HT
2） mxy?* m—— 相平衡常数，无因次。
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m与 E的关系,
**A pyp?
Expy?*
p
Em?
m的讨论,1） m大，溶解度小，难溶气体
2） mT
mp
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mXY?*3）
【 例 5-1】 某系统温度为 10℃,总压
101.3kPa，试求此条件下在与空气充分接触后的水中，每立方米水溶解了多少克氧气？
pyp?*A =101.3× 0.21=21.27kPa
查得 10℃ 时，氧气在水中的亨利系数 E为
3.31× 106kPa。
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S
S
EMH
A*A Hpc?
S
AS*
A EM
pc
181031.3 27.211 0 0 0 6*Ac
3.57× 10-4kmol/m3
W=3.57× 10-4× 32× 1000=11.42g/m3
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5.2.2,相平衡关系在吸收过程中的应用
1．判断过程进行的方向
y? y*或 x* >x或 A*A cc?
*AA pp? A由气相向液相传质，吸收过程
*AA pp? 平衡状态
*AA pp?
A由液相向气相传质，解吸过程吸收过程：
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2．指明过程进行的极限过程极限：相平衡。
y · P
y
x
··
A
B
C
x
y*
y*
y
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1）逆流吸收，塔高无限，
aa mxyyL *m i na,
G,ya
G,yb
L,xa
L,xb
2）逆流吸收，塔高无限，
m
yxL b
b m a x,
3．确定过程的推动力
1)吸收过程推动力的表达式 *AA pp?
y - y*或 x* -x或 A*A cc?
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2）在 x～ y图上
·A Py
y*
x x*
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【 例 5-2】 在总压 101.3kPa，温度 30℃ 的条件下,SO2摩尔分率为 0.3的混合气体与 SO2摩尔分率为 0.01的水溶液相接触，试问：
（ 1） SO2的传质方向；
（ 2）其它条件不变，温度降到 0℃ 时 SO2的传质方向；
（ 3）其它条件不变，总压提高到 202.6kPa时 SO2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。
5.2,气液相平衡
5.2.1.气液相平衡关系
5.2.2.相平衡关系在吸收过程中的应用返回返回北京化工大学化工原理电子课件
5.2.1,气液相平衡关系
1．溶解度曲线平衡状态：一定压力和温度，一定量的吸收剂与混合气体充分接触，气相中的溶质向溶剂中转移，长期充分接 触后，液相中溶质组分的浓度不再增加，此时，
气液两相达到平衡。
饱和浓度,平衡时溶质在液相中的浓度。
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平衡状态的因素
F＝ C－?＋ 2=3－ 2+2=3
当压力不太高、温度一定时
p*A =f1（ x ）
y*=f2（ x）
p*A =f3（ cA ）
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60℃
50℃
40℃
30℃
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20℃ 下 SO2在水中的溶解度
101.3kPa
202.6kPa
x
y
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t=293K
CO2
NH3
10ncA,kmol/m3
p A,
kP
a
几种气体在水中的溶解度曲线返回北京化工大学化工原理电子课件讨论：
（ 2）温度,y一 定,总压增加,在同一溶剂中，溶质的溶解度 x随之增加,有利于吸收 。
（ 1）总压,y一 定,温度下降,在同一溶剂中，溶质的溶解度 x随之增加,有利于吸收 。
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（ 3）相同的总压及摩尔分率，
cO2 < cCO2 < cSO2 < cNH3
氧气等为难溶气体，氨气等为易溶气体
2．亨利定律
（ 1）亨利定律内容总压不高时，在一定温度下,稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔分率成正比，其比例系数为亨利系数。
Exp?*A
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1） E的影响因素：溶质、溶剂,T
物系一定, ET
2） E大的，溶解度小，难溶气体
E小的，溶解度大，易溶气体
3） E的来源：实验测得；查手册
*Ap —— 溶质在气相中的平衡分压,kPa；
x—— 溶质在液相中的摩尔分率；
E—— 亨利常数，单位同压强单位。
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1）
H
cp A*
A?
（ 2）亨利定律其它形式
H—— 溶解度系数,kmol/（ m3·kPa）
cA—— 摩尔浓度,kmol/m3；
H与 E的关系：
xHcccHcp A*A
H
cE?
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S
S
ASL )1( MxMxMM
c
S
S
HME
H的讨论,1） H大，溶解度大，易溶气体
2） P对 H影响小，
HT
2） mxy?* m—— 相平衡常数，无因次。
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m与 E的关系,
**A pyp?
Expy?*
p
Em?
m的讨论,1） m大，溶解度小，难溶气体
2） mT
mp
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mXY?*3）
【 例 5-1】 某系统温度为 10℃,总压
101.3kPa，试求此条件下在与空气充分接触后的水中，每立方米水溶解了多少克氧气？
pyp?*A =101.3× 0.21=21.27kPa
查得 10℃ 时，氧气在水中的亨利系数 E为
3.31× 106kPa。
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S
S
EMH
A*A Hpc?
S
AS*
A EM
pc
181031.3 27.211 0 0 0 6*Ac
3.57× 10-4kmol/m3
W=3.57× 10-4× 32× 1000=11.42g/m3
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5.2.2,相平衡关系在吸收过程中的应用
1．判断过程进行的方向
y? y*或 x* >x或 A*A cc?
*AA pp? A由气相向液相传质，吸收过程
*AA pp? 平衡状态
*AA pp?
A由液相向气相传质，解吸过程吸收过程：
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2．指明过程进行的极限过程极限：相平衡。
y · P
y
x
··
A
B
C
x
y*
y*
y
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1）逆流吸收，塔高无限，
aa mxyyL *m i na,
G,ya
G,yb
L,xa
L,xb
2）逆流吸收，塔高无限，
m
yxL b
b m a x,
3．确定过程的推动力
1)吸收过程推动力的表达式 *AA pp?
y - y*或 x* -x或 A*A cc?
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2）在 x～ y图上
·A Py
y*
x x*
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【 例 5-2】 在总压 101.3kPa，温度 30℃ 的条件下,SO2摩尔分率为 0.3的混合气体与 SO2摩尔分率为 0.01的水溶液相接触，试问：
（ 1） SO2的传质方向；
（ 2）其它条件不变，温度降到 0℃ 时 SO2的传质方向；
（ 3）其它条件不变，总压提高到 202.6kPa时 SO2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。
