【正文】 .Bqqm 1 9 . 0 30 . 8 ] 101 . 10 . 0 2) [ ( 10 . 81 1 44 4 ????? ??? ??OGN 1在常壓和 30℃ 條件下，用清水逆流吸收焦?fàn)t氣中的氨。s1。試求： （ 1）分別用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法及吸收因數(shù)法求氣相傳質(zhì)單元數(shù)； （ 2）填料層高度。以清水作吸收劑，塔底流出的溶液每千克含丙酮 ，塔頂排出的廢氣中含丙酮 %。在 25℃ 、105Pa 下，混合氣流量為 m3s 1化學(xué)工程習(xí)題答案 32 （標(biāo)態(tài)），其中含氨 3%（體積百分?jǐn)?shù)），氨的吸收率不低于 98%。試求下列情況下的氣相總傳質(zhì)單元數(shù) NOG。YYYqq..n . Bn . c 化學(xué)工程習(xí)題答案 31 1 0 .69 .21 .1 5)39。若操作液氣比為最小液氣比的 倍，試計(jì)算： （ 1）操作液氣比 和液體 出塔組成 1A，X ； （ 2）若操作壓強(qiáng)改為 5? ，而其他條件不變時(shí)，操作液氣比 和液體出塔組成 1A，X 又各為多少？ 解： 0 . 0 4 1 70 . 0 41 0 . 0 41 111 ????? ， yyY 0 . 0 0 4 1 79 0 % )(10 . 0 4 1 7112 ?????? η)(YY A,A, 相平衡常數(shù)： 4 0 .9101 .0 1 104 .1 356 ????? PEm 3 6 . 84 0 . 990%)( ( 1 )2121m i n ???????? mηXmYYYqq..n . Bn . c ???n .Bn .cqq A ,2A ,2A ,11 X)Y(Y ?? n .Cn .BA, qqX )0 0 41 4 ( 1 ?????? （ 2）當(dāng)總壓為 105Pa 時(shí)： 56 ????? P39。根據(jù)相平衡關(guān)系可以求出出塔液體的最大濃度： 0 . 0 1 0 220 . 0 2 0 41m a x1 ??? mYX A,A, 根據(jù)物料衡算求出出塔氣體的極限濃度： 32m a x11m i n2105 .10)1 .5 ( 0 .0 1 0 20 .0 2 0 4)(????????? A,A,n .Bn .cA,A, XXqqYY （ 2） 2時(shí) ， 該值 大于2 . 5 ?? mqq n .Bn .c當(dāng)。試求每小時(shí)用水量為多少 m3？（水的密度近似取 1000kg圖（ 4）中進(jìn)塔氣體均勻分配給兩塔。K 39。K 39。Pa1 時(shí)： 112611246Pasmm Pasmm ol111111????????????????????????HKKKLGG 16146sm103 .3 3sm103 .3 31103 .2 90 .9 8 7111???????????????LGLKKHK 當(dāng) H＝ m3s1。在吸收操作條件下， kG＝ 106 mol當(dāng) A 的分壓 pA=103Pa 時(shí)，液相平衡濃度為 mols 1，氣相傳質(zhì)分系數(shù) kG為 106 mol 用水吸收混合氣中的物質(zhì) A。s1，相平衡常數(shù)為 。若低濃度時(shí)體系服從亨利定律，求 KG 及氣相阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)。m2 解：查 20℃ Cl2 的 E=107Pa， 40℃ Cl2 的 E=107Pa 出塔液體中 Cl2 的最大含量即為與 yA= 呈平衡的液相濃度，所以 20℃ 時(shí)： 57 ????? PEm 5101 .8 95 3 0 .10 .0 1 ????? my*x AA 40℃時(shí)： 8 9100 1 57 ????? PEm 8 9 .70 .0 1 ????? my*x AA 從計(jì)算結(jié)果可知：①當(dāng)溫度升高后，液相中所含溶質(zhì)量減少，即升溫不利于吸收過(guò)程的進(jìn)行；②由第 5 題數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)總壓增大以后，吸收質(zhì)在液相中的濃度增大，所以加壓有利于吸收過(guò)程的進(jìn)行。Δy 107 44 ???? ??AAΔx 39。m3 與 cA = molm3 molm3－ molH=3039 molm3 的水溶液； 求這兩種情況下傳質(zhì)的方向和傳質(zhì)推動(dòng)力（分別以 SO2 氣相分壓差和液相濃度差表示）。Pa1)； （ 2）以氣相分壓與液相摩爾分?jǐn)?shù)之間關(guān)系表示的相平衡方程； （ 3）相平衡常數(shù)； （ 4）總壓提高一倍時(shí)的 E、 H、 m 值。試求在此狀態(tài)下，空氣與水充分接觸后，每立方米水中溶有多少克氧？ 解：空氣中含氧 21%（體積百分?jǐn)?shù)），氧的分壓為： pA=105 Pa =104Pa 水的密度近似取 1000kg若氨在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為 105m2操作溫度為 293K，壓強(qiáng)為 105Pa。求淺 槽內(nèi)的水完全蒸發(fā)所需的時(shí)間。 ,水的高度為 5 103m 維持槽中水溫 30℃，因分子擴(kuò)散使水逐漸向大氣蒸發(fā)。已知相距 的兩截面上， NH3的分壓分別為 104Pa 和 103Pa。39。s1。s1。 ?? 50120ln140120ln2 28039。） 解：熱量衡算式： )( 1222 ttCqq p,m, ?? 傳 熱速率式：21212ln)()(tttt ttttAtKAq m?? ?????? ? 由上二式得：21222 ln1ttttAαCq p,m, ? 改雙管程前：90140 20140ln1q222 AαC p,m, ? （ a） 改雙管程后：39。ln ???? 化學(xué)工程習(xí)題答案 17 解得 ?T39。T39。 ??????? ? 即 mii Δ t 39。 ?? 而 mtKAq ?? 原流量時(shí) )()(ln1212 ?? ???????ΔtΔt ΔtΔtΔt m 即 ??? Aαq i 流量增大后： mim tAtAKqq 39。（作定量計(jì)算、假設(shè)管壁和污垢熱阻可忽略）。t39。=50℃80℃15℃150℃化學(xué)工程習(xí)題答案 16 所以用算術(shù)平均溫度差計(jì)算是允許的。39。kg1m239。39。（設(shè)換熱器的熱損失可忽略不計(jì)。 第二種情況，傳熱系數(shù) K 的增加率為： %%10 KK ????? 可見(jiàn)，提高 K 值應(yīng)從提高 α 小的一側(cè)著手，才會(huì)奏效。K 1，試求： （ 1）傳熱系數(shù) K（不計(jì)污垢熱阻的熱損失） （ 2）管外給熱系數(shù) αo 增加一倍，傳熱系數(shù)有何變化？ （ 3）管內(nèi)給熱系數(shù) αi 增加一倍，傳熱系數(shù)有何變化？ 解：（ 1） 12120Km8 3 .1 WKmW901400 .0 0 1510001 111 1 ???? ???????????αλδαKi （ 2） 1212 Km1 8 0 WKm90W22 ???? ???????? oo αα39。K 1，冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)， αi=1000Wm1kW1，若換熱器的熱損失可忽略，試求換熱器的傳熱面積。s1，由 80℃ 冷卻到 30℃ ，冷卻水在管間和苯逆向流動(dòng)，水的進(jìn)、出口溫度分別為 20℃ 和 40℃ ，測(cè)得水側(cè)和苯側(cè)的對(duì)流傳熱膜系數(shù)分別為 和 解：定性溫度 75C2 30120tm ??? ?℃，此時(shí)的甲烷的物性 為： sPa100 .0 1 1 5 3 ??? ?μ 11 Km0 .0 4 0 7 W ?? ???λ 11 Kkg5 k ?? ???pC 化學(xué)工程習(xí)題答案 13 3335 m0 . 5 6 k gmkg348108 . 3 1 4 16101 . 0 1 3 ?? ????? ???? RTPMρ 此為物料在非圓形管間流動(dòng)，其當(dāng)量直徑為 0 . 0 2 5 4 mm0 . 0 1 9370 . 1 9 0 . 0 1 9370 . 1 9444 222222??? ????????? ndD )nd(Dn πππD )dπnDπ(de 3 ?? ???? ?μdu ρ 0 . 7 0 60 . 0 4 0 7 100 . 0 1 1 5102 . 5Pr 33 ?????? ?λ μC p 故 4080 PrRe0230 .. ? 12120 . 30 . 8Km6 2 .4 WKmW0 .7 0 6( 1 2 3 6 9 )0 .0 2 5 40 .0 4 0 70 .0 2 3???????????? 在一雙殼程，四管程的列管換熱器中 ，用水冷卻某熱流體，冷水在管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)口溫度為 15℃，出口溫度為 33℃，熱流體的進(jìn)口溫度為 130℃，出口溫度為 40℃，試求兩流體間的平均溫度差。h1 的流量通過(guò)蛇管時(shí)被冷卻至 30℃，蛇管的直徑為 ?? ，彎曲半徑為 ，試求甲苯對(duì)蛇管的對(duì)流傳熱膜系數(shù)。s1 后： 5 . 4 1PrPr 39。s1，列管為 φ25mm 的鋼管，求水在管內(nèi)的對(duì)流傳熱膜系數(shù)，若水的流速減至 s1，試求空氣與管內(nèi)壁之間的對(duì)流傳熱膜系數(shù)。L) 互換前 1112112211 221121 AmλδΔtAλδAλδ ΔtAλδAλδ Δtqmmmm?????? 互換后1111212211 2521121 AmλδΔtAλδAλδ ΔtAλδAλδ Δtqmmmm39。K 1，石棉層外再包 30mm 厚的保溫灰，導(dǎo)熱系數(shù) λ1= 解： 233221141 mW45 301150 ???? ???? ????λδλδλδ ttR tq 22 m12 43 WmW0. 90 111 20 ?? ???? 計(jì)算的面積熱流量大于實(shí)測(cè)值，說(shuō)明壁面間接觸不良，有空氣層存在，產(chǎn)生了附加熱阻，其值 R 為： 121233221112計(jì) 算實(shí)測(cè) ) ( )λδλδλδ(WCm300 301150?????????????????????? RRR φ 50mm5mm 的不銹鋼管，導(dǎo)熱系數(shù) λ1=16Wm1K1 1(內(nèi)層 ) 耐火磚 200 2 絕熱 磚 100 3 鋼 6 45 若耐火磚層內(nèi)表面的溫度 t1 為 1150℃ ,鋼板外表面溫度 t4 為 30℃ ,又測(cè)得通過(guò)爐壁的熱損失為 300Wh1，揚(yáng)程He’= 米水柱，允許吸上真空度 Hs=，泵的流量和揚(yáng)程均符合要求，若已知整個(gè)吸入管路的阻力損失為 米水柱，當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?736 毫米汞柱，試計(jì)算：輸送 80oC 水時(shí)泵的安裝高度為多少？若整個(gè)吸入管路的阻力損失為 米水柱時(shí)，泵又該怎樣安裝？ 解：已知 pa=736 毫米汞柱 =10 米水柱 由附錄二查得 80℃時(shí)水的飽和蒸汽壓 pt= 該溫度下水的密度為 2.uuHHHeHegudlelHfff???????????????? 39。 2 2239。ReRe ff H39。m3 μ=1103Pa（已知水的密度是1000kg fHguρgpzHeguρgpz ???????? 2222222111 因： 100 2121 ???? ppuu 大氣壓 所以： He=(z1－ z2)+Σ Hf 又 1313 sm30 01h12 .0m ?? ????Vq 所以流體在管中的流速為： 1122 s1 .5 1 msm( 0 .0 5 3 )0 .7 8 530014?? ?????? dπqu V 54 101 . 2108 . 3 1 2 5 01 . 5 10 . 0 5 3Re ??? ???? ?μdu ρ 因 Re4000 所以流體在管道中呈湍流流動(dòng) 所以： f==(105)= 查表 23 并計(jì)算得： le1=1035 m = le 2=29 m = le 3=1100 m = gud lelfH f 282?????? 0 2 2 2???????? = 所以： 1 . 7 45 ) m . 01 4 . 0(12液 ??????? fH)z(zHe = O17 .1 8m HO1. 25 m 22水 ????液HeHe ＝ 1在一個(gè)長(zhǎng) 60m，內(nèi)徑