【正文】 ，其中含 （摩爾分率），要。y2x2y11x1解： 19）接上題，若氣、液相接觸改為并流操作，氣、液流量及進口濃度都不變，填料層高度為上題算出的 ，操作溫度、壓強亦不變，問回收率 為多少？ 20）試在“y～x”圖中定性畫出下列各吸收流程的操作線與平衡線 G,y1 L x2 y3 y2 L1,x2 y2 x3 L,x2 y4 L2x3 y2 L2=L1/2 L/2,x1 L/2,x3 G,y1 L3,x1 G1,x3 x1 G1=G2 G2,y321）在一逆流接觸的填料吸收塔中，用純水吸收空氣～氨混合氣中的氨，入塔氣體中含 9%，要求吸收率為95%，操作條件下的平衡關(guān)系為 。平衡關(guān)系為 ，總傳質(zhì)系數(shù) 為 。 17）試按吸收因數(shù)法推導出以液相濃度差為推動力的吸收過程傳質(zhì)單元數(shù)計算式： 解： x2 = 0，y1 = ，y2 = (1－) = V = 300m3/h = ，, m = 1200∴L = kmol/hV(y1－y2) = L(x1－x2) = Lx1∴ x1 = 105(2) (3) (3)解：令進塔氣體濃度為y1，則出塔氣體濃度為 Vy2Lx2Vy1Lx116）在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中的 ，氣相流量為 （標準狀況），進塔氣體中含 %（體積），要求條件下的平衡關(guān)系 。物系平衡關(guān)系服從亨利定律。14) 對低濃度氣體吸收，當平衡關(guān)系為直線時，試證明：式中 分別為塔底與塔頂兩端面上的氣相吸收推動力。若氣相傳質(zhì)分系數(shù) ，當氣相流量G增加一倍時，試分別計算上述兩種情況下總傳質(zhì)系數(shù)增大的倍數(shù)。解：m=E/P= ∴ y= x= c=1000/18= 得： 氣相阻力占總阻力分率為： 12)若某組分在氣相中的摩爾分率保持不變，將其總壓增大一倍，但其質(zhì)量流速不變，試分析 和 的變化情況？解： ∵P↑, DP不變，(pB2－pB1)’=2(pB2－pB1)∴∵ky=Pkg ∴NA=ky(y1－y2) ∴13)用填料塔進行逆流吸收操作，在操作條件下，氣相、液相傳質(zhì)系數(shù)分別為 和 。%（體積），（摩爾分率），液相可按稀溶液處理。解：10. (1)E = 103kPa，P = 300kPa， ∴Ky = ∴Kx = (2)11）在填料塔內(nèi)以水吸收空氣～氨混合氣中的氨。解： A：HCl，B：H2O，MB=18，α=VA=+=，T=，μ=10） 10）問柏油路面積水吹干需多長時間？解：該過程可看作一組分通過另一停滯組分的擴散過程 查表得 200C時 水的飽和蒸汽壓為P= 依題意 = = 以為擴散為穩(wěn)定擴散，所以8） 8）試分別計算0℃ 下 、 在空氣中的擴散系數(shù)，并與實驗值進行比較分析。若在相同的操作條件和組分濃度下，組分A和B進行等分子擴散，試分別求傳質(zhì)系數(shù) 和傳質(zhì)速率 。解： p*=100KPa (mol/L)/kPa kPa6） 6）組分A通過另一停滯組分B進行擴散，若總壓為 ， 。解：查表得（50C） E1=104kpa m1=E1/P=315p*1=Ex=4） 4）總壓為100 ，溫度為15℃時 的亨利系數(shù)E為 。已知塔底氣相中含 %（摩爾分率），水中含 的濃度為 （摩爾分率）。解： E=104atm，p=，P=1atm，y=p/P=① ∴ ∴ ∴平衡② ∴ ∴ ∴氣相轉(zhuǎn)移至液相③ ∴ ∴ ∴液相轉(zhuǎn)移至氣相④ P=3atm y= E=104atm ∴m=E/P=104 x4=x3=105 ∴ ∴ ∴氣相轉(zhuǎn)移至液相3） 3）某氣、液逆流的吸收塔，以清水吸收空氣～硫化氫混合氣中的硫化氫。解：將空氣看作理想氣體：y=p*=yp=79kPa查表得 E=kPaH=C=p*.H=79105=104kmol/m32） 2）已知常壓、25℃下某體系的平衡關(guān)系符合亨利定律，亨利系數(shù)E為 大氣壓，：①溶質(zhì)A濃度為 的水溶液；②溶質(zhì)A濃度為 的水溶液；③溶質(zhì)A濃度為 的水溶液?！?原油油品103103解：(略)第五章 習題解答1） 1）總壓100 ，溫度25℃的空氣與水長時間接觸，水中的 的濃度為多少？分別用摩爾濃度和摩爾分率表示。sλ℃)μ其他物性數(shù)據(jù)如下：名稱CP = ℃40）擬設(shè)計一臺列管換熱器，20kg/s的某油品走殼程，溫度自160℃降至115℃，熱量用于加熱28kg/s的原油。= ℃二臺串聯(lián)：即: ………③又： ……………………………………………④③、④式聯(lián)立，解得：T2162。試求：①并聯(lián)使用時總傳熱系數(shù)；②并聯(lián)使用時每個換熱器的氣體出口溫度；③若兩換熱器串聯(lián)使用，其氣體出口溫度又為多少（冷卻水進出每個換熱器的溫度不變）？解：單臺：WhCph(T1－T2) = WcCpc(t2－t1)∴WhCph(T1－T2) = KiAiDtm，℃∴二臺并聯(lián)：W/(m2℃)即……①又 …………………………………………②由①、②式聯(lián)立，解得 T2162?！?。180。問此換熱器是否合用？解：kJ/s設(shè)換熱器上部為蒸汽冷凝段,以下標“1”表示,下部為冷卻段,以“2”表示則 kJ/s T1=46℃ kJ/s t2=30℃ Q1 Q2 T2=10℃ 設(shè)冷水Cp為常量，則上下兩段分界處t3： t3 t1=5℃ 即 ∴t3 = ℃ 于是：m2 m2∴A = A1＋A2 = ＋ = (以外表面積計)現(xiàn)有換熱器A＇= npd0L = 30180。水走管內(nèi)與CS2呈逆流流動，冷卻誰進出溫度分別為5℃和30℃。CS2走管外，其流量為250kg/h，冷凝潛熱為356kJ/kg，(kg38）有一立式單管程列管換熱器，其規(guī)格如下：管徑φ25，管長3m，管數(shù)30根。6180。p180。104 = 180。假設(shè)：列管為光滑管，摩擦系數(shù)可按柏拉修斯方程計算。列管直徑為φ25，長為6m，換熱器的熱負荷為2500kW。列管總數(shù)為200根，長度為6m，管子規(guī)格為φ383mm。試問逆流操作時，冷、熱流體的出口溫度分別為多少？假定流體物性數(shù)據(jù)與傳熱系數(shù)均為常量。已知逆流操作時，柴油出口溫度50℃，原油出口60℃，若采用并流操作，兩種油的流量、物性數(shù)據(jù)、初溫和傳熱系數(shù)皆與逆流時相同，試問并流時柴油可冷卻到多少溫度？34）一套管換熱器，冷、熱流體的進口溫度分別為55℃和115℃。水蒸汽溫度不變，空氣的質(zhì)量流量及進口溫度不變，設(shè)各物性數(shù)據(jù)不變，換熱器的管長亦不變，試求空氣的出口溫度。試求換熱器的管長。℃)，空氣走管內(nèi)，進口溫度20℃，要求出口溫度達110℃，空氣在管內(nèi)流速為10m/s。問此換熱器能否滿足要求。 31) 120℃飽和水蒸汽將空氣從20℃加熱至80℃，104kg/h。試求：①傳熱系數(shù)K及各部分熱阻的分配；②若管內(nèi)流體流量提高一倍，傳熱系數(shù)有何變化？③若管外流體流量提高一倍，傳熱系數(shù)有何變化？解：①Ri = R0 = ℃/W 鋼管l = 45W/(m℃) m = 1/(W/m2℃)K0 = W/(m2℃)熱阻分配：污垢：管外：管內(nèi)：管壁：② ， ， ∴ = m2℃/W W/( m2℃)③ ， ∴ = m2℃/W W/( m2℃)℃)，已知兩流體均為湍流流動， m若把單管程改為雙管程，其它條件不變，此時總傳熱系數(shù)又為多少？25）一列管換熱器，管子規(guī)格為φ25，管內(nèi)流體的對流給熱系數(shù)為100 W/(m℃)，單管程溶液給熱系數(shù)為400W/(m24）某列管換熱器，用飽和水蒸汽加熱某溶液，溶液在管內(nèi)呈湍流。管子規(guī)格為φ352mm鋼管?！?，水蒸氣冷凝給熱系數(shù)為104 W/(m23）為保證原油管道的輸送，在管外設(shè)置蒸汽夾?！?，已知耐火磚內(nèi)側(cè)為1000℃，外壁溫度為35℃?！?、 W/(m22）設(shè)計一燃燒爐，擬用三層磚，即耐火磚、絕熱磚和普通磚?！?，管外壁溫度為350℃，外界溫度為15℃，試計算絕熱層外壁溫度?！?，管內(nèi)壁溫度為300℃，試求空氣溫度。為減少輻射散熱，在這兩平面間設(shè)置n片很薄的平行遮熱板，設(shè)A所有平面的表面積相同，黑度相等，平板間距很小，試證明設(shè)置遮熱板后A平面的散熱速率為不裝遮熱板時的倍。管外壁溫度為88℃，試求蒸汽冷凝量。又若將管子水平放置每小時蒸汽冷凝量又為多少。管外壁溫度為92℃。擋板間距，殼體內(nèi)徑。s， W/(m已知定性溫度下煤油的物性數(shù)據(jù)為：103J/(kg16）有一雙程列管換熱器，煤油走殼程，其溫度由230℃降至120℃，流量為25000kg/h，內(nèi)有φ25，每根管長6m，管中心距為32mm，正方形排列。℃)，(m（管外只考慮自然對流給熱）。解：d = －2 = m∴ 50∵ u = ∴＜ 2000 ∴層流＞100= W/(m2℃)13）室內(nèi)分別水平放置兩根長度相同，表面溫度相同的蒸汽管，由于自然對流兩管都向周圍散失熱量，已知小管的，大管直徑為小管的8倍，試求兩管散失熱量的比值為多少？解：∵小管GrPr = 108 ∴b = 1/3 又因 Gr∝d03，故大管GrPr ＞108則 14）某烘房用水蒸汽通過管內(nèi)對外散熱以烘干濕紗布。103Pa℃)，(kg已知定性溫度下冷凍鹽水的物性數(shù)據(jù)如下：密度為1230kg/m3，粘度為4103Pa12）冷凍鹽水（25%的氯化鈣溶液）從φ2長度為3m的管內(nèi)流過，溫度自5℃升至15℃。苯的流量為1800kg/h?？諝獾拿芏瓤砂蠢硐霘怏w計算，其余物性可按常壓處理。10）空氣流過φ362mm的蛇管，流速為15m/s，從120℃降至20℃，空氣壓強4105Pa（絕壓）。9）水流過φ60，由20℃被加熱至60℃。已知α為下列變量的函數(shù)：。設(shè)兩種情況下兩絕熱層的總溫差不變。已知兩種絕熱材料的導熱系數(shù)之比1，兩層絕熱層厚度相等皆為30mm?！?W/m② 即 ∴ t2 = ℃6）通過空心球壁導熱的熱流量Q的計算式為：，其中，AA2分別為球壁的內(nèi)、外表面積，試推導此式?！?。 50第一層是mm厚的氧化鋅粉， W/(m5）Φ38。 W/(m已知爐內(nèi)壁溫為1000℃，外壁溫度為55℃，設(shè)各層磚間接觸良好，求每平方米爐壁散熱速率。92 W/(m℃)， W/(m②如該材料導熱系數(shù)與溫度的關(guān)系為線性：，則λ0和a值為多少？ 2）通過三層平壁熱傳導中，若測得各面的溫度ttt3和t4分別為500℃、400℃、200℃和100℃，試求合平壁層熱阻之比，假定各層壁面間接觸良好。測量數(shù)據(jù)如下：電熱器材料的表面溫度溫度200C。 對小顆粒，歐根公式中含u2的項可略， 解：①對小顆粒，沉降可認為屬Stokes區(qū)：②對大顆粒，沉降可認為屬Newton區(qū)： 23）石灰、水懸浮液通過增稠器增稠，進料：。最小顆粒了粒徑為98 。∴總除塵分率==+++++=粒徑（微米）3366101016163030平均粒徑（微米）8132330D/d50質(zhì)量分率xi21）試 計算某氣、固系流化床的起始流化速度與帶出速度。擬處理量為600 。 20）某粉磨車間空氣的粉塵濃度較高，擬用兩臺相同規(guī)格的標準型旋風分離器串聯(lián)操作除塵。19）流體通過圓直、等徑管內(nèi)的阻力 與管長 、管內(nèi)徑 、管壁絕對粗糙度 、流體流速 及流體的粘度與密度 有關(guān)。煙氣的 與 可按空氣計。煙氣常壓，300℃，需處理量為4300 。 能除去40%的顆粒的 。 可全部除去的最小粒徑的 。設(shè)顆粒自由沉降。煙氣常壓，250℃，處理量為4300 。 測得密度為2600 顆粒在20℃ ，計算顆粒的等體積當量直徑。 等體積當量直徑 ，密度為2600 顆粒在20℃清水中的自由沉降速度。 、