环工原理作业+答案 (1)

1、1 2.1 某室内空气中 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 =22.4L1.013105Pa

2、288K/(0.83105Pa273K） 28.82L 所以 O3的物质的量浓度为 0.08106mol/28.82L2.78109mol/L 2.3 试将下列物理量换算为 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 表面张力：70dyn/cm= N/m 5 kgf/m= N/m 解： 2 质量：1.5kgfs2/m=14.7

3、09975kg 密度：13.6g/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 表面张力：70dyn/cm=0.07N/m 5 kgf/m=49.03325N/m 2.7 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

4、的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染 物，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 m m 则由质量衡算，得 12 0 mm qqk V 即 5100mg/L（550）m3/s 101060.25m3/s0 m m 解之得 5.96mg/L m 2.11 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与槽内水面高度 z 的关系 u00.62（2gz）0.5 试求放出 1m3水所需的时间。 解：设

5、储槽横截面积为 A1，小孔的面积为 A2 3 由题得 A2u0dV/dt，即u0dz/dtA1/A2 所以有 dz/dt（100/4）20.62（2gz）0.5 即有 226.55z-0.5dzdt z03m z1z01m3（0.25m2）-11.73m 积分计算得 t189.8s 2.13 有一个 43m2的太阳能取暖器，太阳光的强度为 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

6、器的水升高的温度为（T） ，水流热量变化率为 mp q cT 根据热量衡算方程，有 18000 kJ/h 0.86014.183TkJ/h.K 解之得 T89.65K 4 3.4 如图所示，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/

7、2p2/ 由题有 u24u1 所以有 u12/2p1/16u12/2p2/ 即 15 u122(p1- p2)/ =2(0-)g(R1-R2)/ =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/s qvu1A8.09m/s（200mm）21.02m3/s 5 3.7 水在 20下层流流过内径为 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

8、中水流平均流速为 um 根据平均流速的定义得： 4 0 2 02 0 d d 18d = 8d f f v m p r p ql ur Arl 所以 2 0 8 m f u l p r 代入数值得 21N/m281.010-3Pasum3m/（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 um pf umax/ umaxpf 0.1/0.07421N/m 28.38N/m 3.8 温度为 20的水，以 2kg/h 的质量流量流过内径为 10mm 的

9、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 6 （3）壁面处的剪应力 解：（1）由题有 umqm/A 2/3600kg/s/（1103kg/m30.012m2/4） 7.07103m/s 282.820004 m e u d R 管内流动为层流，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 2 0 d 4 d m uu

10、 r rr 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/m2 4.3 某燃烧炉的炉壁由 500mm 厚的耐火砖、380mm 厚的绝热砖及 250mm 厚的普通砖砌成。其 值依次为 1.40 W/(mK)，0.10 W/(mK)及 0.92 W/(mK)。 传热面积 A 为 1m2。已知耐火砖内壁温度为 1000，普通砖外壁温度为 50。 （1）单位面积热通量及层与层之间温度； （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)。内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失

11、为多少？ 7 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/W b 11 0.5 1.4 m Wm K r23.8 m2K/W r30.272m2 K /W 所以有 q214.5W/m2 123 T rrr 由题 T11000 T2T1QR1 923.4 T3T1Q（R1R2） 108.3 T450 （2）由题，增加的热阻为 r0.436 m2K/W qT/（r1r2r3r） 195.3W/m2 4.4 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

12、棉和软木的导热系数分别 为 0.15W/(mK)和 0.04 W/(mK)。试求 （1）如已知管内壁温度为-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 rm1mm28.47mm 3 30 ln 27 rm2mm43.28mm 30 60 ln 30 rm3mm73.99mm 30 90 ln 60 （1）R/L 123 112233 222 mmm bbb rrr 33030 K m/WK m/WK

13、 m/W 24528.4720.1543.2820.0473.99 3.73104Km/W0.735Km/W1.613Km/W 2.348Km/W Q/L46.84W/m / T R L （2）R/L 123 112233 222 mmm bbb rrr 33030 W m/KW m/KW m/K 24528.4720.0443.2820.15 73.99 3.73104Km /W2.758Km /W0.430Km /W 3.189Km /W Q/L34.50W/m / T R L 4.7 用内径为 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

14、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/s Redu/0.027112.621.077/（1.99105）1.65105 所以流动为湍流。 Prcp/（1.99105）1.005/0.02870.697 9 0.023/dRe0.8Pr0.4 315.88W/（m2K） T2110K，T120K Tm（T2T1）/ln（T2/T1） （110K20K）/ln（110/20） 52.79K 由热量守恒可

15、得 dLTmqmhcphTh LqmcphTh/（dTm） 250kg/h1.005kJ/（kgK） 90K/315.88W/（m2K）0.027m52.79K 4.44m 4.8 某流体通过内径为 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。 0.80.4 0.023 RePr d 0.80.4 11211 0.80.4 22122 0.023RePr 0.023RePr d d 因为为同种流体，且流速不变，所以有

16、 0.8 112 0.8 221 Re Re d d 由Re du 可得 0.8 0.2 1122 0.8 2211 () ddd ddd 矩形管的高为 19.635mm，宽为 58.905mm，计算当量直径，得 10 d229.452mm 0.20.222 1 21 2 50 ()()100/()111.17/() 29.452 d WmKWmK d 4.10 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 的管内流动，温度从 20升至 30。 已知基于管外表面的总传热系数为 2320 W/（m2K） 。若忽略热损失，且

17、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 qmccpcTcqmhcphTh qmc3500kg/h50/1017500kg/h （2）并流时有 T280K，T120K 21 2 1 8020 43.28 80 lnln 20 m TTKK TK T T 由热量守恒可得 KATmqmhcphTh 即 KdLTmqmhcphTh 2 3500/4.18/()50 3.58 2320/()0.1843.28 mhphh m q cT kg hkJkg KK Lm

18、 K d TWmKmK 逆流时有 T270K，T130K 21 2 1 7030 47.21 70 lnln 30 m TTKK TK T T 同上得 11 2 3500/4.18/()50 3.28 2320/()0.1847.21 mhphh m q cT kg hkJkg KK Lm K 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 33 6 2.9 102.9 10 219.70 13.2 10 m TK 5.5 一填料塔在大气压

19、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。在塔内某一点上，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,15 B,m B,2B,1 pp p0.97963 10 Pa ln pp ABA,1A,2 22 A B,m Dp pp N6.57 10molms RTpL 5.6 一直径为 2m 的贮槽中装有质量分数为

20、 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，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 17 x0.1053 0.9a 180.1a 17 12 故有氨的平衡分压为 p0.10532.69105Pa0.283

21、2105Pa 即有 pA,i0.2832105Pa，PA00 B,0B,i5 B,m B,0B,i pp p0.8608 10 Pa ln pp 所以 ABA,iA,0 22 A B,m Dp pp N4.91 10molms RTpL 2 3 A d n=Nt6.66 10 mol 4 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

22、度。 解：钢球在液体中的沉降速度为m/s 3 /200 10/9.020.022 t uL s 假设钢球的沉降符合斯托克斯公式，则 Pas 2 32 7900 13009.8110 10 16.35 1818 0.022 pp t gd u 检验：，假设正确。 3 0.022 10 101300 Re0.0172 16.35 tp p u d 6.7 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，若在这个时间内颗粒沉到室底，就可以从气体中去除，如 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

23、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 ui ut 降尘室 13 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 tl u 停 降时间为，当时，颗粒可以从气体中完全去除，对应的/ t th u 沉 tt 沉停 tt 沉停 是能够去除的最小颗粒，即 / it l uh u 因为，所以m/s V i q u hb 6 0.6 5 2 iVV t huhqq u llhblb 假设沉降在层流区，应用斯托克斯公式，得 mm 5 5 min 18

24、18 3 100.6 8.57 10 9.8145000.6 t p p u d g 85.7 检验雷诺数 ，在层流区。 5 5 8.57 100.6 0.6 Re1.032 3 10 pt p d u 所以可以去除的最小颗粒直径为 85.7m 7.1 用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，过滤方程为 252 6 10VVA t 式中：t 的单位为 s （1）如果 30min 内获得 5m3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 252 6 10VVA t 在内，则根据过滤方程s18006030t 3 m5V 1800106

25、55 252 A 求得，需要的过滤总面积为 2 m67.16A 所以需要的板框数42675.41 4 . 0 67.16 n 14 （2）恒压过滤的基本方程为tKAVVV e 22 2 与板框压滤机的过滤方程比较，可得/sm106 25 K ， 3 m5 . 0 e V 23/m m03 . 0 67.16 5 . 0 A V q e e s15 106 03 . 0 5 2 2 K q t e e 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， e t e q K q t e e 2 7.2 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.

26、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/m3 4 6 10a 滤饼层比阻为m-2 2 2 24 2 10 33 56 101 0.6 51 1.33 10 0.6 a r 过滤得到 1m3滤液产生的滤饼体积 0.10.1 / 0.90.61/3 1 0.61 0.6 f 过滤常数 m2/s 3 310 22 9810 4.43 10 1 101.33 1

27、01/3 p K rf 所以过滤方程为 2 qKt 当 q=1.5 时，s 2 3 1.5 508 4.43 10 t （2）时间延长一倍，获得滤液量为m3 3 4.43 102 5082.1q 15 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 差随时间的变

28、化规律。 解：由题意可知，两种滤饼0.07f 由过滤方程，得 1 0 s e dqp dtrf qq 1 0 s e dq prf qq dt 恒速过滤 12 000 s ee prf 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/m2s 2 13341334 3 6.75 101 100.071 106.75 101 100.07 1 100.005 47.252.36 10 pt pt 对可压缩滤饼，由 s=0.5，r0=6.751013m-2Pa-1，=

29、110-3 Pas，f =0.07，qe=0.005m3/m2，u=110-4 m3/m2s 2 1 0.513341334 2 3 6.75 101 100.071 106.75 101 100.07 1 100.005 47.252.36 10 pt pt 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，过滤结束，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 2 2 dVKA dtV 依题意，过滤结束时 2 2 11 3600K A 所以过滤

30、结束时m3/s 2 2 3 11 /3600 1.53 10 22 11 dVKA dtV 洗涤速度与过滤结束时过滤速度相同 所以洗涤时间为 16 s 3 3 1960 1.53 10 t 7.13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 223 3 6 4.72 10 m /m 12.7 10 a 查 38下空气密度为 1.135 kg/m3，黏度为 1.910-5Pas。 空

31、床流速为 2 0.358/1.135 1.08m/s 3.140.61/2 u 空气通过床层的阻力为 2 2 22 2 5 33 51 0.384.72 10 1 1.08 1.9 102.44390.71Pa 0.38 l Ka pu L 8.2 吸收塔内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)， 2yx 5 1.25 10 y k kmol/(m2s)，试求该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻 5 1.25 10 x k 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，

32、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 * 0.0250.010.015xxx 以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 kmol/(m2s) 5 55 11 0.83 10 1/1/1/ 1.25 101/ 2 1.25 10 x xy K kmk 17 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 10 yx KKm 传质速率 kmol/(m2s) 57 0.83 100.0151.25 10

33、Ax NKx 或者 kmol/(m2s) 57 0.42 100.031.26 10 Ay NKy 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)/kmol 55 1/1/ 0.83 101.20 10 x K 其中液相传质阻力为(m2s)/kmol 55 1/1/ 1.25 100.8 10 x k 占总阻力的 66.7% 气膜传质阻力为(m2s)/kmol 55 1/1/ 2 1.25 100.4 10 y mk 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 在塔内某一截面上，气相中 SO2分压为 4.

34、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 2 105 . 1 G k m/h，吸收液密度近似水的密度。试求： 0.39 L k （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）设气液相界面上的压力为，浓度为 i p i c 忽略 SO2的溶解，吸收液的摩尔浓度为kmol/m3 0 1000/1855.6c 溶解度系数 kmol/(kPam3)0206 . 0 325.101 7 . 26 6 . 55 0 0 mp c H 在相界面上，气液两相平衡，所以 ii pc0206 .

35、0 又因为稳态传质过程，气液两相传质速率相等，所以 GiLi kppkcc 所以05. 039 . 0 1 . 4105 . 1 2 ii cp 18 由以上两个方程，可以求得kPa，kmol/m352 . 3 i p0724 . 0 i c （2）总气相传质系数 kmol/(m2hkPa) 00523 . 0 39 . 0 0206 . 0 /1015 . 0 /1 1 /1/1 1 LG G Hkk K 总液相传质系数m/h254 . 0 0206 . 0 /00523 . 0 /HKK GL 与水溶液平衡的气相平衡分压为kPa43 . 2 0206 . 0 /05 . 0 / * Hcp

36、 所以用分压差表示的总传质推动力为kPa67 . 1 43 . 2 1 . 4 * ppp 与气相组成平衡的溶液平衡浓度为kmol/m3084 . 0 1 . 40206 . 0 * Hpc 用浓度差表示的总传质推动力为kmol/m3034 . 0 05 . 0 084 . 0 * ccc 传质速率 kmol/(m2h)0087 . 0 67 . 1 00523 . 0 pKN GA 或者kmol/(m2h)0086 . 0 034. 0254. 0cKN LA 8.5 利用吸收分离两组分气体混合物，操作总压为 310kPa，气、液相分传 质系数分别为kmol/(m2s)、kmol/(m2s)

37、，气、液两相平 3 3.77 10 y k 4 3.06 10 x k 衡符合亨利定律，关系式为（p*的单位为 kPa） ，计算： 4 1.067 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 . 34 310 10067 . 1 4 p E m 所以，以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 kmol/( 4 34 1005 . 3 1077 . 3 4 . 34/11006. 3/1 1 /1/1 1 yx x mkk K m2s) 以气相摩尔分数差为

38、推动力的总传质系数为 kmol/(m2s) 54 1089 . 0 4 . 34/1005 . 3 / mKK xy 19 （2）以液相摩尔分数差为推动力的总传质阻力为 3 4 1028 . 3 1005. 3 1111 yxx mkkK 其中液膜传质阻力为，占总传质阻力的 34 1027 . 3 1006 . 3 /1/1 x k 99.7% 气膜传质阻力为，占传质阻力的 0.3%71 . 7 1077 . 3 4 . 34/1/1 3 y mk 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

39、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，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 . 0 1077 . 3 4 . 34 3 yx mkK 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。 X2b Y2b X1a X1b X2a Y1a Y2a Y1b a b X2b Y1b X1a X1b X2a Y1a Y2aY2b a b 20 X2b Y2b

40、X1a X1b Y1a Y2a Y1b a b X2a 图 8-1 习题 8.7 图示 解： Y Y1a Y2a Y Y1b Y2b (a) Y Y1a Y2a Y Y2b Y1b (b) X2a X1a XX2b X1b X X2a X1a XX2b X1b X 21 Y Y1a Y2a Y Y1b Y2b (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，塔内为常温常压，此 条件下氨的相平衡关系为，求： * 0.93YX （1）用 5 m3/

41、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）气体的流量为mol/s 3 1000 10 /22.4 12.4 3600 液体的流量为mol/s 33 5 1010 /18 77.2 3600 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 0.0013 0.87 0.01 （2）气体的流量为mol/s 3 1000 10 /22.4 12.4 3600 液体的流量为mol/s 33 10 1010 /18 154.4 3600 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 所以最大吸收率为 0.01 0.00