环工原理作业答案-1.doc

《环工原理作业答案-1.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环工原理作业答案-1.doc（24页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、. 1 / 242.1 某室空气中 O3的浓度是 0.0810-6（体积分数） ，求：（1）在 1.013105Pa、25下，用 g/m3表示该浓度；（2）在大气压力为 0.83105Pa 和 15下，O3的物质的量浓度为多少？解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等由题，在所给条件下，1mol 空气混合物的体积为V1V0P0T1/ P1T0 22.4L298K/273K 24.45L所以 O3浓度可以表示为0.08106mol48g/mol（24.45L）1157.05g/m3（2）由题，在所给条件下，1mol 空气的体积为V1V0P0T1/ P1T0=22.4L1.013105Pa288K/

2、(0.83105Pa273K）28.82L所以 O3的物质的量浓度为0.08106mol/28.82L2.78109mol/L2.3 试将以下物理量换算为 SI 制单位：质量：1.5kgfs2/m= kg密度：13.6g/cm3= kg/ m3压力：35kgf/cm2= Pa 4.7atm= Pa 670mmHg= Pa功率：10 马力 kW比热容：2Btu/(lb)= J/（kgK） 3kcal/（kg）= J/（kgK）流量：2.5L/s= m3/h表面力：70dyn/cm= N/m 5 kgf/m= N/m解：. 2 / 24质量：1.5kgfs2/m=14.709975kg密度：13.

3、6g/cm3=13.6103kg/ m3压力：35kg/cm2=3.43245106Pa 4.7atm=4.762275105Pa 670mmHg=8.93244104Pa功率：10 马力7.4569kW比热容：2Btu/(lb)= 8.3736103J/（kgK） 3kcal/（kg）=1.25604104J/（kgK）流量：2.5L/s=9m3/h表面力：70dyn/cm=0.07N/m 5 kgf/m=49.03325N/m2.7 某一湖泊的容积为 10106m3，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为 50m3/s。一工厂以 5 m3/s 的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，

4、浓度为 100mg/L。污染物降解反应速率常数为 0.25d1。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。解：设稳态时湖中污染物浓度为，则输出的浓度也为mm则由质量衡算，得120mmqqk V即5100mg/L（550）m3/s 101060.25m3/s0mm解之得5.96mg/Lm2.11 有一装满水的储槽，直径 1m、高 3m。现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为 4cm，测得水流过小孔时的流速 u0与槽水面高度 z 的关系u00.62（2gz）0.5试求放出 1m3水所需的时间。解：设储槽横截面积为 A1，小孔的面积为 A2. 3 / 24由题得A2u0dV/dt，即 u0

5、dz/dtA1/A2所以有dz/dt（100/4）20.62（2gz）0.5即有226.55z-0.5dzdtz03mz1z01m3（0.25m2）-11.73m积分计算得t189.8s2.13 有一个 43m2的太阳能取暖器，太的强度为 3000kJ/（m2h） ，有50的太阳能被吸收用来加热流过取暖器的水流。水的流量为 0.8L/min。求流过取暖器的水升高的温度。解：以取暖器为衡算系统，衡算基准取为 1h。输入取暖器的热量为30001250 kJ/h18000 kJ/h设取暖器的水升高的温度为（T） ，水流热量变化率为mpq cT根据热量衡算方程，有18000 kJ/h 0.86014.

6、183TkJ/h.K解之得T89.65K. 4 / 243.4 如下图，有一水平通风管道，某处直径由 400mm 减缩至 200mm。为了粗略估计管道中的空气流量，在锥形接头两端各装一个 U 管压差计，现测得粗管端的表压为 100mm 水柱，细管端的表压为 40mm 水柱，空气流过锥形管的能量损失可以忽略，管道中空气的密度为 1.2kg/m3，试求管道中的空气流量。图 3-2 习题 3.4 图示解：在截面 1-1和 2-2之间列伯努利方程：u12/2p1/u22/2p2/由题有u24u1所以有u12/2p1/16u12/2p2/即15 u122(p1- p2)/=2(0-)g(R1-R2)/

7、=2（1000-1.2）kg/m39.81m/s2（0.1m0.04m）/（1.2kg/m3）解之得u18.09m/s所以有u232.35m/sqvu1A8.09m/s（200mm）21.02m3/s. 5 / 243.7 水在 20下层流流过径为 13mm、长为 3m 的管道。若流经该管段的压降为 21N/m2。求距管中心 5mm 处的流速为多少？又当管中心速度为 0.1m/s 时，压降为多少？解：设水的黏度=1.010-3Pa.s，管道中水流平均流速为um根据平均流速的定义得：402020dd18d=8dffvmprpqlurArl 所以208mfu lpr 代入数值得21N/m281.0

8、10-3Pasum3m/（13mm/2）2解之得um3.7102m/s又有umax2 um所以u2um1（r/r0）2（1）当 r5mm，且 r06.5mm，代入上式得u0.03m/s（2）umax2 umpf umax/ umaxpf0.1/0.07421N/m28.38N/m3.8 温度为 20的水，以 2kg/h 的质量流量流过径为 10mm 的水平圆管，试求算流动充分发展以后：（1）流体在管截面中心处的流速和剪应力；（2）流体在壁面距中心一半距离处的流速和剪应力（3）壁面处的剪应力. 6 / 24解：（1）由题有umqm/A 2/3600kg/s/（1103kg/m30.012m2/4

9、） 7.07103m/s282.820004meu dR管流动为层流，故管截面中心处的流速umax2 um1.415102m/s管截面中心处的剪应力为 0（2）流体在壁面距中心一半距离处的流速：uumax（1r2/r02）u1/21.415102m/s3/4 1.06102m/s由剪应力的定义得20d4dmuu rrr 流体在壁面距中心一半距离处的剪应力：1/22um/r0 2.83103N/m2（3）壁面处的剪应力：021/25.66103N/m24.3 某燃烧炉的炉壁由 500mm 厚的耐火砖、380mm 厚的绝热砖与 250mm 厚的普通砖砌成。其 值依次为 1.40 W/(mK)，0.

10、10 W/(mK)与 0.92 W/(mK)。传热面积 A 为 1m2。已知耐火砖壁温度为 1000，普通砖外壁温度为 50。（1）单位面积热通量与层与层之间温度；（2）若耐火砖与绝热砖之间有一 2cm 的空气层，其热传导系数为 0.0459 W/(m)。外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？. 7 / 24解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为 r1、r2、r3。（1）由题易得r10.357 m2K/Wb110.51.4mWm Kr23.8 m2K/Wr30.272m2 K/W所以有q214.5W/m2123Trrr由题T11000T2T1QR1 923.4T3T1Q（R1R2） 1

11、08.3T450（2）由题，增加的热阻为r0.436 m2K/WqT/（r1r2r3r ） 195.3W/m24.4 某一60 mm3mm 的铝复合管，其导热系数为 45 W/(mK)，外包一层厚 30mm 的石棉后，又包一层厚为 30mm 的软木。石棉和软木的导热系数分别为 0.15W/(mK)和 0.04 W/(mK)。试求（1）如已知管壁温度为-105，软木外侧温度为 5，则每米管长的冷损失量为多少？（2）若将两层保温材料互换，互换后假设石棉外侧温度仍为 5，则此时每米管长的冷损失量为多少？解：设铝复合管、石棉、软木的对数平均半径分别为rm1、rm2、rm3。由题有. 8 / 24rm1

12、mm28.47mm330ln27rm2mm43.28mm3060ln30rm3mm73.99mm3090ln60（1）R/L123112233222mmmbbbrrr33030K m/WK m/WK m/W24528.4720.1543.2820.0473.993.73104Km/W0.735Km/W1.613Km/W2.348Km/WQ/L46.84W/m/TR L（2）R/L123112233222mmmbbbrrr 33030W m/KW m/KW m/K24528.4720.0443.2820.15 73.99 3.73104Km /W2.758Km /W0.430Km /W 3.18

13、9Km /WQ/L34.50W/m/TR L4.7 用径为 27mm 的管子，将空气从 10加热到 100，空气流量为250kg/h，管外侧用 120的饱和水蒸气加热(未液化)。求所需要的管长。解：以平均温度 55查空气的物性常数，得 0.0287W/（mK） ，1.99105Pas，cp1.005kJ/（kgK） ，1.077kg/m3由题意，得uQ/（A）112.62m/sRedu/0.027112.621.077/（1.99105）1.65105所以流动为湍流。Prcp/（1.99105）. 9 / 241.005/0.02870.6970.023/dRe0.8Pr0.4 315.88W

14、/（m2K）T2110K，T120KTm（T2T1）/ln（T2/T1） （110K20K）/ln（110/20） 52.79K由热量守恒可得dLTmqmhcphThLqmcphTh/（dTm）250kg/h1.005kJ/（kgK）90K/315.88W/（m2K）0.027m52.79K4.44m4.8 某流体通过径为 50mm 的圆管时，雷诺数 Re 为 1105，对流传热系数为 100 W /（m2K） 。若改用周长与圆管相同、高与宽之比等于 1：3 的矩形扁管，流体的流速保持不变。问对流传热系数变为多少？解：由题，该流动为湍流。0.80.40.023RePrd0.80.4112110

15、.80.4221220.023RePr0.023RePrdd因为为同种流体，且流速不变，所以有0.81120.8221ReRedd由Redu可得0.80.211220.82211()dddddd矩形管的高为 19.635mm，宽为 58.905mm，计算当量直径，得. 10 / 24d229.452mm0.20.222121250()()100/()111.17/()29.452dWmKWmKd4.10 在套管换热器中用冷水将 100的热水冷却到 50，热水的质量流量为 3500kg/h。冷却水在直径为 18010mm 的管流动，温度从 20升至 30。已知基于管外表面的总传热系数为 2320

16、 W/（m2K） 。若忽略热损失，且近似认为冷水和热水的比热相等，均为 4.18 kJ/（kgK）.试求（1）冷却水的用量；（2）两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长，并加以比较。解：（1）由热量守恒可得qmccpcTcqmhcphThqmc3500kg/h50/1017500kg/h（2）并流时有T280K，T120K2121802043.2880lnln20mTTKKTKTT 由热量守恒可得KATmqmhcphTh即KdLTmqmhcphTh23500/4.18/()503.582320/()0.1843.28mhphhmq cTkg hkJkg KKLmK d TWmKmK逆流时有T

17、270K，T130K2121703047.2170lnln30mTTKKTKTT同上得. 11 / 2423500/4.18/()503.282320/()0.1847.21mhphhmq cTkg hkJkg KKLmK d TWmKmK比较得逆流所需的管路短，故逆流得传热效率较高。4.12 火星向外辐射能量的最大单色辐射波长为 13.2m。若将火星看作一个黑体，试求火星的温度为多少？解：由 mT2.9103得3362.9 102.9 10219.7013.2 10mTK5.5 一填料塔在大气压和 295K 下，用清水吸收氨空气混合物中的氨。传质阻力可以认为集中在 1mm 厚的静止气膜中。在

18、塔某一点上，氨的分压为6.6103N/m2。水面上氨的平衡分压可以忽略不计。已知氨在空气中的扩散系数为 0.23610-4m2/s。试求该点上氨的传质速率。解：设pB,1,pB,2分别为氨在相界面和气相主体的分压，pB,m为相界面和气相主体间的对数平均分压由题意得：B,2B,15B,mB,2B,1ppp0.97963 10 Paln ppABA,1A,222AB,mDp ppN6.57 10molmsRTpL 5.6 一直径为 2m 的贮槽中装有质量分数为 0.1 的氨水，因疏忽没有加盖，则氨以分子扩散形式挥发。假定扩散通过一层厚度为 5mm 的静止空气层。在1.01105Pa、293K 下，

19、氨的分子扩散系数为 1.810-5m2/s，计算 12h 中氨的挥发损失量。计算中不考虑氨水浓度的变化，氨在 20时的相平衡关系为P=2.69105x(Pa)，x 为摩尔分数。解：由题，设溶液质量为 a g氨的物质的量为 0.1a/17mol总物质的量为(0.9a/180.1a/17)mol所以有氨的摩尔分数为0.1a 17x0.10530.9a 180.1a 17. 12 / 24故有氨的平衡分压为p0.10532.69105Pa0.2832105Pa即有pA,i0.2832105Pa，PA00B,0B,i5B,mB,0B,ippp0.8608 10 Paln pp所以ABA,iA,022A

20、B,mDp ppN4.91 10molmsRTpL23Adn=Nt6.66 10 mol4 6.6 落球黏度计是由一个钢球和一个玻璃筒组成，将被测液体装入玻璃筒，然后记录下钢球落下一定距离所需要的时间，即可以计算出液体黏度。现在已知钢球直径为 10mm，密度为 7900 kg/m3，待测某液体的密度为 1300 kg/m3，钢球在液体中下落 200mm，所用的时间为 9.02s，试求该液体的黏度。解：钢球在液体中的沉降速度为m/s3/200 10/9.020.022tuL s假设钢球的沉降符合斯托克斯公式，则Pas2327900 13009.8110 1016.351818 0.022pptg

21、du检验：，假设正确。30.022 10 101300Re0.017216.35tppu d6.7 降尘室是从气体中除去固体颗粒的重力沉降设备，气体通过降尘室具有一定的停留时间，若在这个时间颗粒沉到室底，就可以从气体中去除，如以下图所示。现用降尘室分离气体中的粉尘（密度为 4500kg/m3） ，操作条件是：气体体积流量为 6m3/s，密度为 0.6kg/m3，黏度为 3.010-5Pas，降尘室高2m，宽 2m，长 5m。求能被完全去除的最小尘粒的直径。含尘气体净化气体uiut降尘室. 13 / 24图 6-1 习题 6.7 图示解：设降尘室长为l，宽为b，高为h，则颗粒的停留时间为，沉/i

22、tl u停降时间为，当时，颗粒可以从气体中完全去除，对应的/tth u沉tt沉停tt沉停是能够去除的最小颗粒，即 /itl uh u因为，所以m/sViquhb60.65 2iVVthuhqqullhblb假设沉降在层流区，应用斯托克斯公式，得mm55min1818 3 100.68.57 109.8145000.6tppudg 85.7检验雷诺数，在层流区。558.57 100.6 0.6Re1.0323 10ptpd u所以可以去除的最小颗粒直径为 85.7m7.1 用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，过滤方程为2526 10VVA t式中：t 的单位为 s（1）如果 30min 获得 5m3

23、滤液，需要面积为 0.4m2的滤框多少个？（2）求过滤常数K，qe，te。解：（1）板框压滤机总的过滤方程为2526 10VVA t在，则根据过滤方程s18006030t3m5V180010655252A求得，需要的过滤总面积为2m67.16A所以需要的板框数42675.414 . 067.16n. 14 / 24（2）恒压过滤的基本方程为tKAVVVe222与板框压滤机的过滤方程比较，可得/sm10625K，3m5 . 0eV23/mm03. 067.165 . 0AVqees1510603. 0522Kqtee为过滤常数，与相对应，可以称为过滤介质的比当量过滤时间，eteqKqtee27.

24、2 如例 7.3.3 中的悬浮液，颗粒直径为 0.1mm，颗粒的体积分数为 0.1，在 9.81103Pa 的恒定压差下过滤，过滤时形成不可压缩的滤饼，空隙率为0.6，过滤介质的阻力可以忽略，滤液黏度为 110-3 Pas。试求：（1）每平方米过滤面积上获得 1.5m3滤液所需的过滤时间；（2）若将此过滤时间延长一倍，可再得多少滤液？解：（1）颗粒的比表面积为m2/m346 10a 滤饼层比阻为m-222242103356 101 0.6511.33 100.6ar过滤得到 1m3滤液产生的滤饼体积0.10.1/ 0.90.61/31 0.61 0.6f 过滤常数m2/s331022 9810

25、4.43 101 101.33 101/3pKrf所以过滤方程为2qKt当 q=1.5 时，s231.55084.43 10t（2）时间延长一倍，获得滤液量为m334.43 102 5082.1q . 15 / 24所以可再得 0.6m3的滤液。7.4 有两种悬浮液，过滤形成的滤饼比阻都是 r0=6.751013m-2Pa-1，其中一种滤饼不可压缩，另一种滤饼的压缩系数为 0.5，假设相对于滤液量滤饼层的体积分数都是 0.07，滤液的黏度都是 110-3 Pas，过滤介质的比当量滤液量为 qe 为 0.005m3/m2。如果悬浮液都以 110-4 m3/（m2s）的速率等速过滤，求过滤压差随时

26、间的变化规律。解：由题意可知，两种滤饼0.07f 由过滤方程，得10sedqpdtrf qq10sedqprf qqdt恒速过滤12000seeprf utqurfu trfuq对不可压缩滤饼，由 s=0，r0=6.751013m-2Pa-1，=110-3 Pas，f =0.07，qe=0.005m3/m2，u=110-4 m3/m2s21334133436.75 101 100.071 106.75 101 100.07 1 100.00547.252.36 10ptpt 对可压缩滤饼，由 s=0.5，r0=6.751013m-2Pa-1，=110-3 Pas，f =0.07，qe=0.00

27、5m3/m2，u=110-4 m3/m2s21 0.513341334236.75 101 100.071 106.75 101 100.07 1 100.00547.252.36 10ptpt 7.10 用板框过滤机恒压过滤料液，过滤时间为 1800s 时，得到的总滤液量为8m3，当过滤时间为 3600s 时，过滤完毕，得到的总滤液量为 11m3，然后用 3m3的清水进行洗涤，试计算洗涤时间（介质阻力忽略不计） 。解：由（7.2.11）得22dVKAdtV依题意，过滤完毕时22113600KA所以过滤完毕时m3/s22311 /36001.53 1022 11dVKAdtV洗涤速度与过滤完毕

28、时过滤速度相同所以洗涤时间为. 16 / 24s3319601.53 10t7.13温度为 38的空气流过直径为 12.7mm 的球形颗粒组成的固定床，已知床层的空隙率为 0.38，床层直径 0.61m，高 2.44m，空气进入床层时的绝对压力为 111.4kPa，质量流量为 0.358kg/s，求空气通过床层的阻力。解：颗粒比表面积223364.72 10 m /m12.7 10a查 38下空气密度为 1.135 kg/m3，黏度为 1.910-5Pas。空床流速为20.358/1.1351.08m/s3.140.61/2u 空气通过床层的阻力为2222253351 0.384.72 101

29、1.08 1.9 102.44390.71Pa0.38lKapu L 8.2 吸收塔某截面处气相组成为，液相组成为，两相的平衡关系0.05y 0.01x 为，如果两相的传质系数分别为kmol/(m2s)，2yx51.25 10ykkmol/(m2s)，试求该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的51.25 10 xk阻力和传质速率。解：与气相组成平衡的液相摩尔分数为22 0.010.02yx所以，以气相摩尔分数差表示的总传质推动力为*0.050.020.03yyy 同理，与液相组成平衡的气相摩尔分数差为*0.05/20.025x 所以，以液相摩尔分数差表示的总传质推动力为*0.0250.010

30、.015xxx 以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 555110.83 101/1/1/ 1.25 101/ 2 1.25 10 xxyKkmk. 17 / 24kmol/(m2s)以气相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 kmol/(m2s)55/0.83 10/20.42 10yxKKm传质速率 kmol/(m2s)570.83 100.0151.25 10AxNKx 或者 kmol/(m2s)570.42 100.031.26 10AyNKy 以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数分析传质阻力总传质阻力 (m2s)/kmol551/1/ 0.83 101.20 10 xK其中液相传质阻力

31、为(m2s)/kmol551/1/ 1.25 100.8 10 xk占总阻力的 66.7%气膜传质阻力为(m2s)/kmol551/1/ 2 1.25 100.4 10ymk占总阻力的 33.3%8.3 用吸收塔吸收废气中的 SO2，条件为常压，30，相平衡常数为，26.7m 在塔某一截面上，气相中 SO2分压为 4.1kPa，液相中 SO2浓度为 0.05kmol/m3，气相传质系数为kmol/(m2hkPa)，液相传质系数为m/h，2105 . 1Gk0.39Lk 吸收液密度近似水的密度。试求：（1）截面上气液相界面上的浓度和分压；（2）总传质系数、传质推动力和传质速率。解：（1）设气液相

32、界面上的压力为，浓度为ipic忽略 SO2的溶解，吸收液的摩尔浓度为kmol/m301000/1855.6c 溶解度系数 kmol/(kPam3)0206. 0325.1017 .266 .5500mpcH在相界面上，气液两相平衡，所以iipc0206. 0又因为稳态传质过程，气液两相传质速率相等，所以GiLikppkcc所以05. 039. 01 . 4105 . 12iicp. 18 / 24由以上两个方程，可以求得kPa，kmol/m352. 3ip0724. 0ic（2）总气相传质系数 00523. 039. 00206. 0/1015. 0/11/1/11LGGHkkKkmol/(m

33、2hkPa)总液相传质系数m/h254. 00206. 0/00523. 0/HKKGL与水溶液平衡的气相平衡分压为kPa43. 20206. 0/05. 0/*Hcp所以用分压差表示的总传质推动力为kPa67. 143. 21 . 4*ppp与气相组成平衡的溶液平衡浓度为kmol/m3084. 01 . 40206. 0* Hpc用浓度差表示的总传质推动力为kmol/m3034. 005. 0084. 0*ccc传质速率 kmol/(m2h)0087. 067. 100523. 0pKNGA或者kmol/(m2h)0086. 0034. 0254. 0cKNLA8.5 利用吸收分离两组分气体

34、混合物，操作总压为 310kPa，气、液相分传质系数分别为kmol/(m2s)、kmol/(m2s)，气、液33.77 10yk43.06 10 xk两相平衡符合亨利定律，关系式为（p*的单位为 kPa） ，计算：41.067 10px（1）总传质系数；（2）传质过程的阻力分析；（3）根据传质阻力分析，判断是否适合采取化学吸收，如果发生瞬时不可逆化学反应，传质速率会提高多少倍？解：（1）相平衡系数4 .3431010067. 14pEm所以，以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为kmol/(4341005. 31077. 34 .34/11006. 3/11/1/11yxxmkkKm2s)以气

35、相摩尔分数差为推动力的总传质系数为. 19 / 24kmol/(m2s)541089. 04 .34/1005. 3/mKKxy（2）以液相摩尔分数差为推动力的总传质阻力为341028. 31005. 31111yxxmkkK其中液膜传质阻力为，占总传质阻力的341027. 31006. 3/1/1xk99.7%气膜传质阻力为，占传质阻力的 0.3%71. 71077. 34 .34/1/13ymk所以整个传质过程为液膜控制的传质过程。（3）因为传质过程为液膜控制，所以适合采用化学吸收。如题设条件，在化学吸收过程中，假如发生的是快速不可逆化学反应，并且假设扩散速率足够快，在相界面上即可完全反应

36、，在这种情况下，可等同于忽略液膜阻力的物理吸收过程，此时kmol/(m2s)13. 01077. 34 .343yxmkK与原来相比增大了 426 倍8.7 在两个吸收塔 a、b 中用清水吸收某种气态污染物，气-液相平衡符合亨利定律。如以下图所示，采用不同的流程，试定性地绘出各个流程相应的操作线和平衡线位置，并在图上标出流程图中各个浓度符号的位置。X2bY2bX1aX1bX2aY1aY2aY1babX2bY1bX1aX1bX2aY1aY2aY2bab. 20 / 24X2bY2bX1aX1bY1aY2aY1babX2a图 8-1 习题 8.7 图示解：YY1aY2aYY1bY2b(a)YY1a

37、Y2aYY2bY1b(b)X2a X1a XX2b X1b XX2a X1a XX2b X1b X. 21 / 24YY1aY2aYY1bY2b(c)图 8-2 习题 8.7 图中各流程的操作线和平衡线8.9 在吸收塔中，用清水自上而下并流吸收混合废气中的氨气。已知气体流量为 1000m3/h（标准状态） ，氨气的摩尔分数为 0.01，塔为常温常压，此条件下氨的相平衡关系为，求：*0.93YX（1）用 5 m3/h 的清水吸收，氨气的最高吸收率；（2）用 10 m3/h 的清水吸收，氨气的最高吸收率；（3）用 5 m3/h 的含氨 0.5%（质量分数）的水吸收，氨气的最高吸收率。解：（1）气体

38、的流量为mol/s31000 10 /22.412.43600液体的流量为mol/s335 1010 /1877.23600假设吸收在塔底达到平衡则，所以*77.2/0.9312.40.01-YY*0.0013Y 所以最大吸收率为0.01 0.00130.870.01（2）气体的流量为mol/s31000 10 /22.412.43600液体的流量为mol/s3310 1010 /18154.43600假设吸收在塔底达到平衡则，所以*154.4/0.9312.40.01-YY*0.0007Y X2a X1a XX2b X1b X. 22 / 24所以最大吸收率为0.01 0.00070.930

39、.01（3）吸收剂中氨的摩尔分数为33335 10100.005/170.00535 1010 /18假设吸收在塔底达到平衡则，所以*77.2/0.930.005312.40.01-YY*0.0056Y 所以最大吸收率为0.01 0.00560.440.018.10 用一个吸收塔吸收混合气体中的气态污染物 A，已知 A 在气液两相中的平衡关系为，气体入口浓度为，液体入口浓度为，*yx10.1y 20.01x （1）如果要求吸收率达到 80%，求最小气液比；（2）溶质的最大吸收率可以达到多少，此时液体出口的最大浓度为多少？解：（1）气相入口摩尔比，1110.10.1110.9yYy液相入口摩尔比

40、2220.010.0111 0.01xXx吸收率，所以，12210.110.80.11YYYY20.022Y 所以，最小液气比1212min0.1 0.0220.87/0.1/1 0.01nLnGqYYqYmX（2）假设吸收塔高度为无穷大，求 A 的最大吸收率当液气比，操作线与平衡线重合，气液两相在塔顶和塔底都(/)nLnGqqm处于平衡状态。吸收率*12max10.11 1 0.010.910.11YYY 此时液相出口浓度110.110.111YXm当液气比，操作线与平衡线在塔顶点相交，即液相进口浓(/)nLnGqqm. 23 / 24度与气相出口浓度平衡。吸收率*12max10.11 1

41、0.010.910.11YYY 此时液相出口浓度111220.11nGnLqYXYmXXqm与相比，吸收率达到同样大小，但是液相出口浓度要低。当液气比，操作线与平衡线在塔底点相交，即液相出口浓(/)nLnGqqm度与气相进口浓度平衡。此时液相出口浓度110.110.111YXm吸收率*1212max110.11 1 0.010.910.11YYYYYY 与相比，液相出口浓度达到同样大小，但是吸收率要低。8.11 在逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合废气中的组分 A，入塔气体溶质体积分数为 0.01，已知操作条件下的相平衡关系为，吸收剂用量为*yx最小用量的 1.5 倍，气相总传质单元高度为 1.2m，要求吸收率为 80%，求填料层的高度。解：已知传质单元高度，求得传质单元数，即可得到填料层高度。塔底：01. 01y塔顶：，002. 08 . 0101. 02y02x操作过程的液气比为12min120.01 0.002/1.5/1.51.51.2/0.01/1 0nLnGnLnGyyqqqqymx吸收因子1.2nLnGqSmq所以，传质单元数为05. 383. 0002. 001. 083. 01ln83. 011/1/11ln/1112221SmxymxySSNOG. 24 / 24 所以填料层高度为m66. 305. 32 . 1OGOGNHh