北京化工大学化工原理电子课件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－ϕ＋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气相中氨的分压60℃50℃40℃30℃液相中氨的摩尔数氨在水中的溶解度返回北京化工大学化工原理电子课件101.3kPay202.6kPax20℃下SO2在水中的溶解度返回北京化工大学化工原理电子课件t=293KCO2kPaA,pNH3n310cA,kmol/m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：（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。（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。返回北京化工大学化工原理电子课件（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。pA=Ex返回北京化工大学化工原理电子课件*pA——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。讨论：1）E的影响因素：溶质、溶剂、T物系一定，T↑⇒E↑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；查手册返回北京化工大学化工原理电子课件（2）亨利定律其它形式cp*=A1）AHH——溶解度系数，kmol/（m3·kPa）3cA——摩尔浓度，kmol/m；H与E的关系：*cAcccpA=⋅=xE=HcHH返回北京化工大学化工原理电子课件ρρρc==≈SMLMS(1−x)+MAxMSρE=SHMSH的讨论：1）H大，溶解度大，易溶气体2）P对H影响小，T↑⇒H↓*2）y=mxm——相平衡常数，无因次。返回北京化工大学化工原理电子课件m与E的关系：**pA=pyy*p=ExEm=pm的讨论：1）m大，溶解度小，难溶气体2）T↑⇒m↑p↑⇒m↓返回北京化工大学化工原理电子课件3）Y*=mX【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？查得10℃时，氧气在水中的亨利系数E为3.31×106kPa。*pA=py=101.3×0.21=21.27kPa返回北京化工大学化工原理电子课件ρH=SEMScA=HpA**ρSpAcA=EMS1000×21.27c*==3.57×10-4kmol/m3A3.31×106×18W=3.57×10-4×32×1000=11.42g/m3返回北京化工大学化工原理电子课件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*pA>pAA由气相向液相传质，吸收过程*pA=pA平衡状态*由液相向气相传质，解吸过程pA<pAA***吸收过程：y>y或x>x或cA>cA返回北京化工大学化工原理电子课件yAyP*y·By*·y·Cxx2．指明过程进行的极限过程极限：相平衡。返回北京化工大学化工原理电子课件G，yL，x1）逆流吸收，塔高无限，aa*L↑⇒ya,min=ya=mxa2）逆流吸收，塔高无限，yL↓⇒x=bb,maxmG，ybL，xb3．确定过程的推动力*1)吸收过程推动力的表达式pA−pA***y-y或x-x或cA−cA返回北京化工大学化工原理电子课件2）在x～y图上Ay·Py*xx*返回北京化工大学化工原理电子课件【例5-2】在总压10