第二节 气液相平衡,本节主要介绍气液两相的平衡关系，通过平衡关系可以指出吸收过程能否进行，判定进行的方向及过程的极限。 内容：平衡溶解度相平衡与吸收过程的关系,一、平衡溶解度,平衡溶解度 气液两相达到平衡时，溶质在液相中的浓度，CA* 平衡分压 气液两相达到平衡时，溶质在气相中的分压，pA* 溶解度曲线在一定温度下，溶质的平衡分压与溶解度间的关系。,1、溶解度曲线,相律自由度F =C-+2对于吸收操作，组分数C=3，相数=2 F=3-2+2=3独立变量数为3压力P，温度T，气相中溶液分压pA或液相浓度CA,溶解度曲线,由图可知，要得到一定浓度的溶液，易溶气体所需分压低，难溶气体所需分压高，即 p*O2p*SO2p*NH3， 易溶程度：NH3SO2O2,在一定温度下，分压是直接决定溶解度的参数。,二、亨利定律,1、相组成表示法： 气相组成表示y，Y，p, P液相组成表示x，X,，CA，CM, 质量分数 w 和摩尔分数x,定义：混合物某组分的质量(物质的量）与混合物的质量(物质的量）之比。,摩尔分数换算成质量分数,质量分数换算成摩尔分数,质量浓度和摩尔浓度,关系：,质量比和摩尔比,定义：混合物中某两个组分的质量（摩尔）比换算关系,气体混合物,摩尔浓度,摩尔比,摩尔分数,气液两相组成的表示方法,摩尔浓度单位体积混合物中所含溶质的kmol数, kmol/m3,摩尔分数,(液相中),（气相中）,摩尔比,(液相中),（气相中）,2、道尔顿定律,定温下，在稀溶液中，溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数。 pA= P yA CA= CMxA,（液相中）,当稀溶液，xA很小时，,3、亨利定律,当总压不高时（一般约小于500kPa），在一定温度下，对多数气体稀溶液的溶解度曲线，是为一直线。也即溶质在液相中的浓度CA与气相中的平衡分压pA成正比。,不同表达式,（1） p* =Ex E亨利系数，kPa；由实验测定，单位与压强单位一致。 T E 溶解度 （2） p*=HC H 溶解度系数,单位:m3 kPa / kmol （3） y* =mx m相平衡常数 （4）,对于稀溶液，X 很小，分母趋于1，即1+（1-m）X=1 则 Y*=mX,4、亨利定律各系数间的关系,m = E/P E=HCM 为溶液的总摩尔浓度， 稀溶液中，各常数E、H、m都是表示溶解度的程度.对易溶溶质： H小，E小，m小;对难溶溶质： H大，E大，m大。,溶液平均密度,溶液平均分子量,C=CMx,二、相平衡与吸收过程的关系,判别过程的方向 计算过程的推动力 指明过程的极限,相平衡关系描述的是气、液两相接触传质的极限状态。,1、判别过程的方向,气体溶解于液相，关键在于气相中被吸收组分的分压pA 当 pApA* 或CA * CA ， 吸收操作 当 pApA *或CA * y 解吸x*=0.05/0.94=0.053 x 解吸,y,x,2、过程的推动力,指系统与平衡的偏离程度气相推动力 pApA*或y-y*液相推动力 CA*CA或x*-x,x,x*,y,y*,A ( xA ,yA),3、过程的极限,气液两相达到相平衡关系 （动态平衡，即吸收速率= 解吸速率）,设塔足够高： L减小，X1增大，X1max=X1*=Y1/m; L增大, Y2减小,Y2min=Y2*=mX2,例题,CO2分压为0.5大气压的混合气体分别与CO2浓度为0.01 kmol/m3 和0.05kmol/m3的水溶液接触，系统温度均为25。气液平衡关系P*=1.64103 x大气压。 试求上述两种情况下两相的推动力（分别以气相分压差和液相浓度差表示），并说明CO2在两种情况下属吸收还是解吸。,例题,解题思路： 已知一个系统中气相浓度p和液相浓度c， 其传质推动力为p-p*或c*-c。 由此可见，1）气相表示：cxp*p-p*，判别 2) 液相表示：pxc*c-c*， 判别,