環(huán)工原理作業(yè)+答案(1)

1、2.1某室內(nèi)空氣中03的濃度是0.08 X0-6 (體積分數(shù))，求:(1) 在i.oi3 >o5Pa 25r下，用 卩g/m表示該濃度；(2) 在大氣壓力為o.83 >o5Pa和i5C下，03的物質(zhì)的量濃度為多少?解：理想氣體的體積分數(shù)與摩爾分數(shù)值相等由題，在所給條件下， imol 空氣混合物的體積為Vi = Vo PoTi/ PiTo=22.4L)298K/273K =24.45L所以 03 濃度可以表示為o.o8 >o-6mol >l8g/mol x( 24.45L) -1= 157.05 /m32)由題，在所給條件下， imol 空氣的體積為Vi = Vo PoT

2、i/ PiTo=22.4L >1.oi3 W5PaX288K/(o.83 XfPa>273K)=28.82L所以 03的物質(zhì)的量濃度為o.o8 >o6mol/28.82L = 2.78 >o-9mol/L質(zhì)量：1.5kgfs/m=kg密度: i3.6g/cm3=kg/ m3壓力： 35kgf/cm2=Pa4.7atm=Pa67ommHg=Pa功率：10馬力=kW比熱容：2Btu/(lb T-)=J/ (kgK)3kcal/ (kg C)=J/ (kgK)流量： 2.5L/s=m3/h表面張力： 7odyn/cm=N/m5 kgf/m=N/m2.3 試將下列物理量換算為S

3、I 制單位:解:i質(zhì)量： 1.5kgf s2/m=14.709975kg密度： 13.6g/cm3=13.6X103kg/ m3壓力： 35kg/cm2=3.43245 X106Pa4.7atm=4.762275 1X05Pa 670mmHg=8.93244<104 Pa功率：10馬力=7.4569kW比熱容：2Btu/(lb 二 8.3736 X03J/ (kg K) 3kcal/ (kg C) =1.25604 104J/ (kg K) 流量： 2.5L/s=9m3/h表面張力： 70dyn/cm=0.07N/m5 kgf/m=49.03325N/m2.7某一湖泊的容積為10X106

4、m3,上游有一未被污染的河流流入該湖泊，流 量為50m3/s。一工廠以5 m3/s的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物， 濃度為100mg/L。污染物降解反應速率常數(shù)為 0.25d5假設污染物在湖中充分混合。求穩(wěn)態(tài)時湖中污染物的濃度。解：設穩(wěn)態(tài)時湖中污染物濃度為則輸出的濃度也為 m7則由質(zhì)量衡算，得qm1qm2 k V 0解之得5X100mg/L (5+ 50)mm3/s 10X106>0.25 Xmm3/s= 0m = 5.96mg/L2. 1 1有一裝滿水的儲槽，直徑1m、高3m?，F(xiàn)由槽底部的小孔向外排水。小孔的直徑為4cm,測得水流過小孔時的流速U0與槽內(nèi)水面高度z的關系U0

5、= 0.62 (2gz) 0.5試求放出1m3水所需的時間。解：設儲槽橫截面積為Ai,小孔的面積為 A由題得A2uo= dV/dt,即卩 uo= dz/dt X1/A2所以有dz/dtX (100/4) 2 = 0.62 (2gz) 0.5即有226.55 X-0.5dz= dtzo= 3mZ1 =Z0 1m3X ( nX 0.25m -1 = 1.73m積分計算得t = 189.8s2.13有一個4X3m2的太陽能取暖器，太陽光的強度為3000kJ/ (m2 h),有50%的太陽能被吸收用來加熱流過取暖器的水流。水的流量為0.8L/min。求流過取暖器的水升高的溫度。解：以取暖器為衡算系統(tǒng),

6、衡算基準取為1h。輸入取暖器的熱量為3000X2X50% kJ/h = 18000 kJ/h設取暖器的水升高的溫度為( T),水流熱量變化率為qmCp T 根據(jù)熱量衡算方程，有18000 kJ/h = 0.8 X0XX4.183 TkJ/h.K解之得 T= 89.65K3.4如圖所示，有一水平通風管道，某處直徑由400mm減縮至200mm。為了粗略估計管道中的空氣流量，在錐形接頭兩端各裝一個U管壓差計，現(xiàn)測得粗管端的表壓為100mm水柱，細管端的表壓為40mm水柱，空氣流過錐形管的 能量損失可以忽略，管道中空氣的密度為1.2kg/m3，試求管道中的空氣流量。解：在截面1-1和2-2之間列伯努利

7、方程：U12/2 + P1/ 尸 U22/2 + p2/ p由題有U2= 4ui所以有ui2/2 + pi/16ui2/2 + p2/ p15 ui2= 2X (p-p2)/ p=2X(0-p )g(RR2)/ p=2X( 1000-1.2) kg/m3X9.81m/s2x(0.1m 0.04m)/ (1.2kg/m3)解之得ui = 8.09m/s所以有u2= 32.35m/sqv = u1A= 8.09m/s x(X00mm) 2= 1.02m3/s3.7水在20C下層流流過內(nèi)徑為13mm、長為3m的管道。若流經(jīng)該管段的 壓降為21N/m2。求距管中心5mm處的流速為多少？又當管中心速度為

8、 0.1m/s 時，壓降為多少?解：設水的黏度 尸1.0 X0-3Pa.s,管道中水流平均流速為Um 根據(jù)平均流速的定義得：Um=卡jcidp8 -dr2r01 dPf r028 dl所以PfUml8_ 2r。代入數(shù)值得21N/m2= 8X1.0 X0-3Pas>Um >3m/ (13mm/2) 2解之得-2um = 3.7 X0 m/s又有Umax= 2 Um所以u = 2um1 (r/r0) 2(1) 當 r = 5mm, 且 r0 = 6.5mm,代入上式得u = 0.03m/s(2) Umax= 2 Um/p = Umax' /max=0.1/0.074 2采N/m

9、=28.38N/m3.8溫度為20r的水，以2kg/h的質(zhì)量流量流過內(nèi)徑為10mm的水平圓管, 試求算流動充分發(fā)展以后：(1)流體在管截面中心處的流速和剪應力;(2)流體在壁面距中心一半距離處的流速和剪應力(3)壁面處的剪應力解：(1)由題有Um= qm/ pA=2/3600kg/s/ (1 >03kg/m3XnX 0而2/4)=7.07 >0 3m/sRe 4= 282.8V 2000管內(nèi)流動為層流，故管截面中心處的流速Umax= 2 Um= 1.415 >02m/s管截面中心處的剪應力為0(2) 流體在壁面距中心一半距離處的流速:2 2、u= Umax (1 r /ro

10、)U1/2= 1.415 >t0 2m/s >3/4=1.06 >02m/s由剪應力的定義得dudrUmr4r。2流體在壁面距中心一半距離處的剪應力:T/2 = 2 卩 tti/r0=2.83 >03N/m2(3) 壁面處的剪應力:T= 2t/2= 5.66 >0 3N/m24.3某燃燒爐的爐壁由 500mm厚的耐火磚、380mm厚的絕熱磚及 250mm厚的普通磚砌成。其 入值依次為1.40 W/(m K), 0.10 W/(m K)及0.92 W/(m K)。 傳熱面積A為1m2。已知耐火磚內(nèi)壁溫度為1000C，普通磚外壁溫度為50C。(1)單位面積熱通量及層與

11、層之間溫度;(2)若耐火磚與絕熱磚之間有一 2cm的空氣層，其熱傳導系數(shù)為0.0459W/(mJC)。內(nèi)外壁溫度仍不變，問此時單位面積熱損失為多少?解：設耐火磚、絕熱磚、普通磚的熱阻分別為r1、r2、 r3o(1)由題易得匸 b = a = O.357 m2 K/Wr2= 3.8 m2 K/Wr3= 0.272 m2 K/W所以有q=T = 214.5W/m2n 23由題Ti= lOOOCT2= Ti QRi=923.4CT3= Ti Q ( Ri + R2)=108.3CT4= 50 C(2)由題，增加的熱阻為r '= 0.436 m2 K/W q = T/(ri + r2 + r3

12、 + r '=195.3W/m24.4某一說0 mm< 3mm的鋁復合管，其導熱系數(shù)為 45 W/(mK)，外包一層 厚30mm的石棉后，又包一層厚為 30mm的軟木。石棉和軟木的導熱系數(shù)分別 為 0.15W/(m K)和 0.04 W/(m K)。試求(1)如已知管內(nèi)壁溫度為-105 C，軟木外側溫度為5C,則每米管長的冷損失量為多少?(2)若將兩層保溫材料互換，互換后假設石棉外側溫度仍為 5C,則此時每米管長的冷損失量為多少?解：設鋁復合管、石棉、軟木的對數(shù)平均半徑分別為rm1、 rm2、 rm3o由題有rm1= L mm = 28.47mm ,30 ln2730rm2= m

13、m = 43.28mm ,60ln30rm3= 30 mm = 73.99mm90ln60(1) R/L=b1b22Irm122rm2b323rm330K m/W245 28.47=3.73 X04K m/W + 0.735K m/W + 1.613K m/W20.15 43.28K m/W300.04 73.99K m/Wd2= 29.452mm9=2.348K m/WQ/L = 46.84W/mR/L(2) R/L=d21rm1b222rm2b323rm330W m/K20.04 43.2830W m/K20.15 73.99=3.73 >0作 m /W + 2.758K m /W

14、+ 0.430K m /W =3.189K m /WQ/L = 34.50W/mR/L4.7用內(nèi)徑為27mm的管子，將空氣從 10C加熱到100C，空氣流量為 250kg/h,管外側用120C的飽和水蒸氣加熱(未液化)。求所需要的管長。解：以平均溫度55r查空氣的物性常數(shù)，得 匸0.0287W/(m-K),尸1.99 X0-5Pa s， cp= 1.005kJ/ /kg K)，1.077kg/m3 由題意，得u = Q/ / pA) = 112.62m/sRe= du p /予0.027 >112.62 采.077/ /1.99 >105)= 1.65 X05所以流動為湍流。Pr=

15、 uC /1.995) X1.005/0.0287= 0.697=315.88W/ / mW m/K 45 28.47 K)AT2= 110K, AT1 = 20KATm=( AT2 ATi) /In ( Ar2/ATi)=(110K 20K) /In (110/20) =52.79K由熱量守恒可得a nL ATm = qmhcph AThL= qmCphATh/ ( a nATm) =250kg/h X.005kJ/ ( kg K ) X90K/ 315.88W/(m2 K) n 0.027m 52.79K:=4.44m4.8某流體通過內(nèi)徑為50mm的圓管時，雷諾數(shù)Re為1X105，對流傳熱

16、系數(shù) 為100 W /（m2 K）。若改用周長與圓管相同、高與寬之比等于1: 3的矩形扁管,流體的流速保持不變。問對流傳熱系數(shù)變?yōu)槎嗌?解：由題，該流動為湍流。0.0230.8 c 0.4Re Prd0.023 1d2 Re10.8 Pn。4 0.023 2d1 R/ Pr4因為為同種流體，且流速不變，所以有n 0.8.1 Re1 d?2 Re2 d,由 Re du可得護8 d2（蟲）0.2人0.8人（人丿 2 d2 d1d1矩形管的高為19.635mm，寬為58.905mm，計算當量直徑，得2 (蟲)0.21 ( 50 )0.2 100W /(m2 K) 111.17W /(m2 K)d22

17、9.4524.10在套管換熱器中用冷水將100C的熱水冷卻到50r，熱水的質(zhì)量流量為 3500kg/h。冷卻水在直徑為© 180X 10m的管內(nèi)流動，溫度從20C升至30r。已 知基于管外表面的總傳熱系數(shù)為 2320 W/ (m2K)。若忽略熱損失，且近似認為 冷水和熱水的比熱相等，均為 4.18 kJ/ (kg K).試求(1)冷卻水的用量；兩流體分別為并流和逆流流動時所需要的管長，并加以比較。解：(1)由熱量守恒可得qmccpc ATc= qmhc ph ATTqmc= 3500kg/h X0r /10r= 17500kg/h(2)并流時有AT = 80K，AT = 20KTmT

18、2T1T180K20K一 43.28k,80In20由熱量守恒可得KAATm= qmhCphATKn dLAm= qmhc ph ATqmhc phThK d Tm3500kg/ h 4.18kJ/(kg K) 50K c “23.58im2320W/(m2 K) 0.18m 43.28K逆流時有AT = 70K, AT = 30KTmT2T1T147.21KIn7030同上得qmhcph ThK d Tm3500kg/h232CW/(m2 K) 0.18m 47.21K '釦比較得逆流所需的管路短，故逆流得傳熱效率較高。4.12火星向外輻射能量的最大單色輻射波長為13.2 um若將火

19、星看作一個 黑體，試求火星的溫度為多少?解：由亦T = 2.9 10 333得TilH0 219-70K5.5 填料塔在大氣壓和295K下，用清水吸收氨空氣混合物中的氨。傳 質(zhì)阻力可以認為集中在 1mm厚的靜止氣膜中。在塔內(nèi)某一點上，氨的分壓為6.6 103N/m2。水面上氨的平衡分壓可以忽略不計。已知氨在空氣中的擴散系數(shù) 為0.236 >10-4m2/s。試求該點上氨的傳質(zhì)速率。解：設PB,1,PB,2分別為氨在相界面和氣相主體的分壓，pB,m為相界面和氣相 主體間的對數(shù)平均分壓由題意得:Na5.6 一直徑為2mPB,mPb,2Pb,1ln PB2 Pb,1DAB P Pa,1Pa,2

20、RTpB,m L0.97963 105Pa6.5710 2 mol/ m s的貯槽中裝有質(zhì)量分數(shù)為0.1的氨水，因疏忽沒有加蓋,則氨以分子擴散形式揮發(fā)。假定擴散通過一層厚度為5mm的靜止空氣層。在 1.01 >105Pa 293K下，氨的分子擴散系數(shù)為1.8 >10-5m2/s，計算12h中氨的揮發(fā) 損失量。計算中不考慮氨水濃度的變化，氨在20C時的相平衡關系為P=2.69 105x(Pa), x 為摩爾分數(shù)。解：由題，設溶液質(zhì)量為a g氨的物質(zhì)的量為0.1a/17mol總物質(zhì)的量為(0.9a/18+ 0.1a/17)mol所以有氨的摩爾分數(shù)為x 09冊7而o.1053故有氨的平衡

21、分壓為 p= 0.1053 )2.69)105Pa= 0.2832 105Pa即有pA,i = 0.2832 >105Pa, Pao = 0pB,mPb,0 PB,i lnPb,o/PB,i0.8608 105 Pa所以pA,i Pa,0Na應RTPB,m L4.9110 2 mol/ m2 sd2艸t6.66310 mol6.6落球黏度計是由一個鋼球和一個玻璃筒組成，將被測液體裝入玻璃筒,然后記錄下鋼球落下一定距離所需要的時間，即可以計算出液體黏度?，F(xiàn)在已知 鋼球直徑為10mm,密度為7900 kg/m3，待測某液體的密度為1300 kg/m3，鋼球 在液體中下落200mm，所用的時間

22、為9.02s,試求該液體的黏度。3解：鋼球在液體中的沉降速度為 Ut L/s 200 10 /9.020.022 m/s假設鋼球的沉降符合斯托克斯公式，則232pgd p27900 1300 9.81 10 10 318 0.02216.35 Pa s 18ut檢驗：Rep Ul O.。22 10 10 3 1300 0.017 2，假設正確。 p16.356.7降塵室是從氣體中除去固體顆粒的重力沉降設備，氣體通過降塵室具有 一定的停留時間，若在這個時間內(nèi)顆粒沉到室底，就可以從氣體中去除，如下圖 所示?，F(xiàn)用降塵室分離氣體中的粉塵（密度為 4500kg/m3），操作條件是：氣體 體積流量為6m3

23、/s，密度為0.6kg/m3,黏度為3.0 X0-5Pas,降塵室高2m，寬2m， 長5m。求能被完全去除的最小塵粒的直徑。凈化氣體含塵氣體Uiut降塵室12圖6-1習題6.7圖示t停I /Ui，沉降t停t沉對應的是解：設降塵室長為I，寬為b,高為h,則顆粒的停留時間為 時間為t沉h/ut，當t停t沉時，顆粒可以從氣體中完全去除, 能夠去除的最小顆粒，即l/ui h/ut因為u hb，所以T警養(yǎng)”2 0.6m/s假設沉降在層流區(qū)，應用斯托克斯公式，得d iu pminfVg pJ 18 2 3 * 5 10 5 0.68.57”9.814500 0.610 5 m85.7 ym13檢驗雷諾數(shù)R

24、ep如 105 O.6 O.6 1.03 2，在層流區(qū)。3 10 5所以可以去除的最小顆粒直徑為85.77.1用板框壓濾機恒壓過濾某種懸浮液,過濾方程為所以需要的板框數(shù)n罟41.675 42(2)恒壓過濾的基本方程為V2 2VVe KA2t與板框壓濾機的過濾方程比較，可得K 6 10 256 10 5A2 1800求得，需要的過濾總面積為 A 16.67m2m2/sVe0.5m3,qe仝竺 0.03m 3/m2A 16.67te2qeK竺 15s6 10 527te為過濾常數(shù)，與qe相對應，可以稱為過濾介質(zhì)的比當量過濾時間,7.2如例7.3.3中的懸浮液，顆粒直徑為0.1mm,顆粒的體積分數(shù)為

25、9.81 >103Pa的恒定壓差下過濾，過濾時形成不可壓縮的濾餅，空隙率為濾介質(zhì)的阻力可以忽略，濾液黏度為0.1, 在0.6,過(1)每平方米過濾面積上獲得(2)若將此過濾時間延長一倍,1X10-3 Pas。試求：1.5m3濾液所需的過濾時間; 可再得多少濾液？解：(1)顆粒的比表面積為a6 104 m2/m322422濾餅層比阻為r旦丄 5 6 101 0.60.631.33"1° -210 m2過濾得到1m3濾液產(chǎn)生的濾餅體積0.90.11 0.60.61/3過濾常數(shù)2 98101 10 3 1.33 1010 1/34.43 10 3 m2/s所以過濾方程為q2

26、 Kt當 q=1.5 時，t 用 3508 s4.43 10 3(2) 時間延長一倍，獲得濾液量為q 74.43 10 3 2 5082.1m3所以可再得0.6m3的濾液。7.4有兩種懸浮液，過濾形成的濾餅比阻都是r0=6.75 W13m-2Pa-1,其中一種濾餅不可壓縮，另一種濾餅的壓縮系數(shù)為0.5,假設相對于濾液量濾餅層的體積分數(shù)都是0.07，濾液的黏度都是1X10-3 Pas,過濾介質(zhì)的比當量濾液量為 為0.005m3/m2。如果懸浮液都以1 X10-4 m3/qe(m2 s)的速率等速過濾，求過濾壓解：由題意可知,兩種濾餅f0.07由過濾方程黑r0 f1 spq qe得p1srodq5

27、恒速過濾p1 sr0 fut qe ur。fu2trofuqe對不可壓縮濾餅，qe=0.005m3/m2, U=1X10-4 m3/ms=0, r0=6.75 X0132 sm-2Pa-1,尸1X10-3 Pas, f =0.07,差隨時間的變化規(guī)律。2p 6.75 1013 1 10 3 0.071 10 4 t 6.75 1013 1 10 3 0.07 1 10 4 0.005p 47.25t 2.36 103尸1X10-3 Pas, f =0.07 ,對可壓縮濾餅，由 s=0.5, r0=6.75 X013m-2Pa-1 , qe=0.005m3/m2, u=1 X10-4 m3/m2

28、 s1013 1 10 3 0.07 1 10 4 0.00510 513342p16.75 10 1 10 3 0.07 1 10 4 t 6.7532p 47.25t 2.36 107.10用板框過濾機恒壓過濾料液，過濾時間為1800s時，得到的總濾液量為8m3, 當過濾時間為3600s時，過濾結束，得到的總濾液量為 11m3，然后用3m3的清 水進行洗滌，試計算洗滌時間(介質(zhì)阻力忽略不計)2解：由（7.2.11） 得dt 2V依題意，過濾結束時耳 K 3600A2所以過濾結束時dvKa2112/3600 1.53 103m3/s2V 2 11洗滌速度與過濾結束時過濾速度相同所以洗滌時間為

29、t 153冷 1960s7.13.溫度為38r的空氣流過直徑為12.7mm的球形顆粒組成的固定床，已 知床層的空隙率為0.38,床層直徑0.61m,高2.44m,空氣進入床層時的絕對壓 力為111.4kPa質(zhì)量流量為0.358kg/s,求空氣通過床層的阻力。解：顆粒比表面積6223a 3 4.72 102m2/m312.7 10 3查38r下空氣密度為1.135 kg/m3，黏度為1.9 X10-5Pas?？沾擦魉贋?.358/1.13521.08m/s3.140.61/ 2空氣通過床層的阻力為1.08 1.910 5 2.44 390.71 Pa51 0.38 24.72 1 02 &quo

30、t;088.2吸收塔內(nèi)某截面處氣相組成為y o.。5，液相組成為x 0.01，兩相的平衡關系為y 2x，如果兩相的傳質(zhì)系數(shù)分別為ky 1.2510 kmol/(m2 s)，5kx 1.25 10 kmol/(m2 s)，試求該截面上傳質(zhì)總推動力、總阻力、氣液兩相的阻力和傳質(zhì)速率。解：與氣相組成平衡的液相摩爾分數(shù)為 y2x2 0.010.02所以，以氣相摩爾分數(shù)差表的總傳質(zhì)推動力為y y y 0.05 0.020.03同理，與液相組成平衡的氣相摩爾分數(shù)差為0.05/ 20.025所以，以液相摩爾分數(shù)差表的總傳質(zhì)推動力為XXX 0.0250.010.0150.83 105以液相摩爾分數(shù)差為推動力的

31、總傳質(zhì)系數(shù)為Kx 1/kx 1/mky 1/ 1.25 10 51/ 2 1.25 10 52kmol/(m s)以氣相摩爾分數(shù)差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)為Ky Kx/m 0.83 105/2 0.42 10 5 kmol/(m2 s)傳質(zhì)速率579Na Kx x 0.83 100.0151.25 10 kmol/(m2 s)或者 Na Ky y 0.42 10 5 0.03 1.26 10 7 kmol/(m2 s)以液相摩爾分數(shù)差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)分析傳質(zhì)阻力總傳質(zhì)阻力1/Kx 1/ 0.83559101.20 10 (m2 s)/kmol其中液相傳質(zhì)阻力為1/kx1/ 1.25 1 0 5

32、0.8 1 05 (m2 s)/kmol占總阻力的66.7%氣膜傳質(zhì)阻力為1/ mky 1/2 1.25 1 0 50.4 1 05 (m2 s)/kmol占總阻力的33.3%8.3用吸收塔吸收廢氣中的S02,條件為常壓，30r，相平衡常數(shù)為m 26.7 ,在塔內(nèi)某一截面上，氣相中SO2分壓為4.1kPa,液相中SO2濃度為0.05kmol/m3,2氣相傳質(zhì)系數(shù)為kG 1.5 10 kmol/(m2 h kPa)，液相傳質(zhì)系數(shù)為kL 0.39 m/h,吸收液密度近似水的密度。試求:(1) 截面上氣液相界面上的濃度和分壓;(2) 總傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)推動力和傳質(zhì)速率。解：(1)設氣液相界面上的壓力為

33、Pi，濃度為Ci忽略SO2的溶解，吸收液的摩爾濃度為c01000/1855.6kmol/m3溶解度系數(shù)H孟267簽議0.0206 kmol/(kPa 在相界面上，氣液兩相平衡，所以C0.0206 Pi又因為穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)過程，氣液兩相傳質(zhì)速率相等，所以kc P PikL c所以 1.5 10 24.1 Pi 0.39ci0.05由以上兩個方程，可以求得Pi 3.52 kPa, ci 0.0724 kmol/m3(2)總氣相傳質(zhì)系數(shù)KgiTkG_1/HkL1/0.015 1/ 0.0206 0.390.00523 kmol/(m h kPa)總液相傳質(zhì)系數(shù) Kl Kg/H 0.00523/0.0206

34、0.254 m/h與水溶液平衡的氣相平衡分壓為 Pc/H 0.05/0.02062.43 k Pa所以用分壓差表示的總傳質(zhì)推動力為ppp 4.12.431.67 kPa與氣相組成平衡的溶液平衡濃度為cHp 0.0206 4.10.084 kmol/m3用濃度差表示的總傳質(zhì)推動力為cc* c 0.084 0.050.034 kmol/m30.0087 kmol/(m2 h)傳質(zhì)速率 Na Kg p 0.00523 1.67或者 Na Kl c 0.254 0.0340.0086kmol/(m2 h)8.5利用吸收分離兩組分氣體混合物，操作總壓為310k Pa,氣、液相分傳 質(zhì)系數(shù)分別為 ky 3

35、.77 10 kmol/(m2 s)、kx 3.06 10 kmol/(m2 s)，氣、液兩相平衡 符合亨利定律，關系式為p 1-067 104x (p*的單位為kPa),計算:(1)總傳質(zhì)系數(shù);(2)傳質(zhì)過程的阻力分析;(3) 根據(jù)傳質(zhì)阻力分析，判斷是否適合采取化學吸收，如果發(fā)生瞬時不可 逆化學反應，傳質(zhì)速率會提高多少倍?解：(1)相平衡系數(shù)m E 1.067 10°34.4p 310所以，以液相摩爾分數(shù)差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)為Kx 1 41r 3.05 10 4 kmol/(1/kx 1/mky 1/3.06 10 41/ 34.4 3.77 10 3m2 S)以氣相摩爾分數(shù)差為

36、推動力的總傳質(zhì)系數(shù)為Ky Kx/m 3.05 10 4/34.40.89 10 5kmol/(m2 s)(2)以液相摩爾分數(shù)差為推動力的總傳質(zhì)阻力為111Kxkx mky3.05143.28 10310 4其中液膜傳質(zhì)阻力為99.7%1/kx 1/ 3.06 10 43.27 103，占總傳質(zhì)阻力的氣膜傳質(zhì)阻力為1/mky1/34.4 3.77 10 37.71，占傳質(zhì)阻力的 0.3%所以整個傳質(zhì)過程為液膜控制的傳質(zhì)過程。(3) 因為傳質(zhì)過程為液膜控制，所以適合采用化學吸收。如題設條件，在化學吸收過程中，假如發(fā)生的是快速不可逆化學反應，并且假設擴散速率足夠快,在相界面上即可完全反應，在這種情況

37、下，可等同于忽略液膜阻力的物理吸收過程，此時Kx mky 34.4 3.77 10 30.13kmol/(m2 s)與原來相比增大了 426倍8.7在兩個吸收塔a b中用清水吸收某種氣態(tài)污染物，氣-液相平衡符合亨利定律。如下圖所示，采用不同的流程，試定性地繪出各個流程相應的操作線和平衡線位置，并在圖上標出流程圖中各個濃度符號的位置。bXlaXla習題8.7圖示圖8-1(a)(b)圖8-2習題8.7圖中各流程的操作線和平衡線8.9在吸收塔中，用清水自上而下并流吸收混合廢氣中的氨氣。已知氣體流量為1000m3/h (標準狀態(tài))，氨氣的摩爾分數(shù)為0.01，塔內(nèi)為常溫常壓，此條件下氨的相平衡關系為丫*

38、 0.93X，求:(1) 用5 m3/h的清水吸收，氨氣的最高吸收率；(2) 用10 m3/h的清水吸收，氨氣的最高吸收率；(3) 用5 m3/h的含氨0.5% (質(zhì)量分數(shù))的水吸收，氨氣的最高吸收率。解:（ 1）氣體的流量為 1000 10 /22.4 12.4mol/s36005 103 103 /18液體的流量為77.2mol/s3600假設吸收在塔底達到平衡則 77.2 Y* /0.9312.40.01-Y*，所以 Y*0.0013所以最大吸收率為(2)氣體的流量為0.01 0.0013 CC 0.870.011000 103/22.4 12.4mol/s3600亠 10 103 103/183600液體的流量為154.4mol/s假設吸收在塔底達到平衡則 154.4 Y*/0.9312.4 0.01-Y*，所以