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1、第二章非均相物系分离1、试计算直径为30 um的球形石英颗粒(其密度为2650kg/m3),在20水中和20c常压空气 中的自由沉降速度。解：已知 d=30um、Ps=2650kg/m3(1) 20 水口=1.01 X10-3P&Sp =998kg/m3设沉降在滞流区，根据式(2-15)d2( )g (30 10 6)2 (2650 998) 9.81,u 8.02 10 4m/st 1818 1.01 10 3校核流型Re 电31 6 f 1，8 2 38 10 2 (10 4 -2)t1.01 10 3假设成立，w=8.02 X104m/s为所求(2) 20常压空气P=1.8lxlO-5P
2、a-s P=1.21kg/m3设沉降在滞流区d2( )g (30 10 6)2 (2650 1.21) 9.81,u - 7.18 10 2 m/st 1818 1.81 10 5校核流型：c du 30 10 6 7.18 10 2 1.21、Ret- / 八 0.144 (10 4 2)t1.81 10 s假设成立，Ut=7.18XlO-2m/s为所求。2、密度为2150kg/ m3的烟灰球形颗粒在20c空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少?解：已知 P=2150kg/m3查 20 空气 u=1.81 X 10-sPa.sP=1.21kg/m3当Re, - 2时是颗粒在空气中滞流沉降的最大
3、粒径,根据式（2-15）并整理d3( )g du S 1d3( )g du S 1所以内管直径为25X2.5mm,外管直径是“51X3mm。试求：硫酸的对流传热系数。已知定性温度下硫酸的物性为：Cp 1.58kJ/kg K，物性为：Cp 1.58kJ/kg K，0.36W/m K6.4 10 3 pa s1836kg/m3 ；壁温 60c 下硫酸黏度76 cPw解：以&及分别代表内管外径和外管内径，则当量直径为ReRePr% 4a 叫d u,2一3 d d 0.045 0.025 0.02 m兀d2120 02 6 1836 34426.4 10 31.58 103 6.4 10 30.362
4、8.1(过渡区)湍流时的对流传热系数:湍流时的对流传热系数:1 0.027 Re 0-8 prde0.027n1 /6 4-(3442)0-8 (28.1) 3 ( Z)o.14 974 W/m2 K0.027.6校正系数：f 16 105 1校正系数：f 16 105 1Re186 105(3442)彳80.742过渡区时对流传热膜系数：f，0.742 973 722.5 W/m2 K11水在一定流量下流过某套管换热器的内管，温度可从20c升至80C,此时测得其对流传热系数为1000W/(m2K)。试求同样体积流量的苯通过换热器内管时的对流传热系数为多少？已知两种 情况下流动皆为湍流，苯进、
5、出口的平均温度为60。Of) QQ解： 由- 50 查得水物性：c 4.174kJ/(kg K) ，0.6473W/(m K) ，988.1kg/m3,2p54.92 10 5 Pa s。查得 60c 时；卸时纱生 c t851kJ/(kg K)，0.136W/(m K)，836kg/m3,0.4 10 3 pa s3.5413.5414.174 103 54.92 10 50.64730.023- dCPrCPr1.851 103 0.4 10 30.1365.4440 8 pr 040.136 836 0.5492 08 5.444 043.5413.541 Pr0.6473 988.平3
6、 里0.2814 1000 281.4W/(m2 K)12 150的饱和水蒸汽在一根外径为100mm、长0.75m的管外冷凝，已知管外壁温度为110。分别求该管垂直和水平放置时的蒸汽冷凝传热系数。解：（1）假定冷凝液为层流流动，则12 150的饱和水蒸汽在一根外径为100mm、长0.75m的管外冷凝，已知管外壁温度为110。分别求该管垂直和水平放置时的蒸汽冷凝传热系数。解：（1）假定冷凝液为层流流动，则r 2g 3 1/4垂直I？-F1膜温为（150+110）/2=130,此温度下水的物性为：=934.8kg/m3；=0.218mPa s； =0.686W/(m K)150时水的相变焰为：r=
7、2119kJ/kg。所以1/42119 103 934.82 9.81 0.6863至直1.13出“0.218 10 3 0.75 150 1106183.5W/m2 K校核冷凝液膜的流动是否为层流。冷凝液膜流动雷诺数计算如下:4帝吉I tRe -垂直将相关数据代入上式可得：Re，器:穿二手；。16061800层流假定成立，以上计算有效。（2）当管水平放置时，直接用如下公式计算蒸汽冷凝传热系数:水平 0725 _ 025垂直d0.75 0250.6420.11.062,1.062 11.062 6183.5 6566.9 W/m2 K水平垂直13.竖直放置的蒸汽管，管外径为100mm,管长3.
8、5m。若管外壁温度110,周围空气温度为30,试计算单位时间内散失于周围空气中的热量。解：定性温度11 30 70下，空气的物理性质为：2Cp=1.009kJ/ (kg-), X=0.0297W/ (m-), -2.06x 10-5Pa s, p=1.029kg/m3体积膨胀系数1 2.91 10 3KlT (70 273.15)格拉斯霍夫准数Grt|3 22.91 10 3 9.81 110 30 3.53 1.0292 仁” s乃2.44 101122,06 10 5 2普朗特准数Pr合1.009 103 2.06 10 50.02970.700则 Gr Pr 2.44 108 0.700
9、 1.708 1011u.u公仰1。八0.135-(Gr Pr)t 0.135 (1.708 1011)3- 6.36 W/m2 CI3.5Q= AAt=6.36X ji X0.1X3.5X (110-30) = 559.2W14在一套管式换热中用的冷却水将流量为1.25kg/s的苯由80c冷却至40。冷却水进口温度为25,其出口温度选定为35。试求冷却水的用量。解：苯的平均温度为60,查得该温度下其比热为：1.860kJ/kg水的平均温度为30,查得该温度下其比热为：4.174kJ/kg-热平衡方程：Q q c T T q c t t ml p1 12 m2 p2 21冷却水用量：q m22
10、.23kg/s=8021kg/hq c T T 1.25 1.860 103 80 40ml p11 乙 c t t 4.174 103 35 25 p 2115流量为10000m3/h （标准状况）的空气在换热器中被饱和水蒸汽从20加热至60,所用 水蒸汽的压强为400kPa （绝压）。若设备热损失为该换热器热负荷的6%,试求该换热器的热负荷及 加热蒸汽用量。解：查得空气在平均温度40下的比热容为：cp2=1.005kJ/kg-o 400kP下水的相变焰为2138kJ/kgo空气的质量流量：q J0000. 29 12946kg/hm2 22.4热负荷：Q qm2cp2t2。12946 1.
11、005 1Q3 60 20 / 3600 144.6 kW考虑热损失的热平衡方程：1 6%Q q rml加热蒸汽用量：q优 等 嘿岁7kg/s 258.1kg/h16在一套管换热器中用饱和水蒸汽加热某溶液。水蒸汽通入环隙，其对流传热系数为10000 W/m2；溶液在25 2.5mm的管内流动，其对流传热系数为800 W/m2o换热管内污垢热阻为 1.2 10-3m2/W,管外污垢热阻和管壁忽略不计。试求该换热器以换热管的外表面为基准的总热系 数及各部分热阻在总热阻中所占的百分数。解：JRs 工 1,2 10 3 2 3.163 10 3 m2/WK 1 2 d 2 21d10000 800 2
12、02。K=316.2W/m2蒸汽侧热阻/总热阻二优00003.16%3.163 10 3溶液侧污垢热阻/总热阻=1/80 25/20 494%3.163 10 3管内污垢热阻/总热阻=12 10 3 25/20 474%3.163 10 317.以三种不同的水流速度对某台列管式换热器进行试验。第一次试验在新购进时进行；第二次试验在使用了一段时间之后进行。试验时水在管内流动，且为湍流，管外为饱和水蒸气冷凝。管子直径为25X2.5mm的钢管，其材料导热系数为45 W/ (m)o两次i蟋结果如下实验次数第一次第二次水流速度(m/s)1.01.51.0总传热系数(W/m2 K)211526601770
13、试计算:(1)第一次试验中蒸汽冷凝传热系数;(以下标1.0、1.5及3(2)第二次实验时水侧的污垢热阻(蒸汽侧污垢热阻忽略不计)。解：第一次试验时没有污垢生成，则可用下面方法求得蒸汽冷凝的传热系数1分别代表三种不同流速下的情况)。11 dmL以1 dm42 1.0。2d1_2 1.5d2(b)(a)在两次试验中管壁热阻及1相同，上二式相减得:d221.02 1.52 1,02 1.51K1.0因为水在管内是湍流，所以1与1.01ZTT52025-7.7510 5 m2 /W(c)2 1.5存在如下关系(.UL5.)0-82 1.5 Vu2 1.01.0式与(d)联立求解可得:(1.5产82 1
14、.01.3832 1.0(d)由式(a)： 13573.3 W/2 1.0bd. 乩“ 4942W/(m2)1.50.0025 25251 16313W/6.13 10 5 m2 /W d o d 21151.0 m 2 1.0 2(m2)45 22.53573.3 20(2)在同一水流速度1.0m/s下，两次试验中总传热系数不同是由于在管壁表面上产生污垢。第二次实验时:二次实验时:1 Kd d12 1.0 2 JS24121.0s2 KIo diK d/ .Of IU u UK u/vv11201770 21152518在一石油热裂装置中，所得热裂物的温度为300。今拟设计一列管式换热器，用
15、来将热石油由25预热到180,要求热裂物的终温低于200C,试分别计算热裂物与石油在换热器中采用逆流与并流时的平均温差。解：在逆流时:InL在并流时：t L t T, t,m 此口T2k*(300(200 25)(300 180)- 146-cIn300 18025) (200 180)973,300 25In200 18019拟在列管式换热器中用初温为20的水将流量为1.25kg/s的溶液（比热容为1.9kJ/kg.密度为850kg/m3）由80冷却到30。换热直径为25X2.5mm。水走管程、溶液走壳程，两流体 逆流流动。水侧和溶液侧的对流传热系数分别为0.85kW / （m2 C）和1.
16、70kW / （m2 ）,污垢热阻和管壁热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50C,试求换热器的传热面积。解：热负荷：Q q c T T 1.25 1.9 103 80 30 1.19 10W ml p1 12平均传热温差：tgm , T t InT2?平均传热温差：tgm , T t InT2?（80 50）（30 20）?0230总传热系数：12K d 2 1 1解得：K=485.44W/(mz)0.8525103 2050In2011.7 10318.2 2.06 10 3 m2. /W由总传热速率方程可得：A1.19 105485.44 18.220在列管式换热器中用水冷却油，并流操作。
17、水的进、出口温度分别为15c和40C,油的进、出口温度分别为150c和100。现因生产任务要求油的出口温度降至80C,假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，原换热器的管长为Im,试求在换热管根数不变的条件下其长度增至多少才能满足要求。能满足要求。设换热器的热损失可忽略。解：原工况:q c T T q c (t t )ml p1 12 m2 p2 2140 15 0.5 150 100150 15 100 40 gio92.5 I 150 15In100 40新工况：热容流率比与原工况相同，即q。 v t t1 15-3-口1_ 2 12-q c o T T 150 80m2 p2 120.5
18、，可得 Ia 50.0 mIn150 15 80 50 mc69.8150 15In 80 50热负荷之比：21 J.亚色1,4Q 21tt 40 15换热管长之比A里41.4%I A Q K r 69.8 m即换热管长需增至1.86m1.86 （总传热系数相同）21 一列管冷凝器，换热管规格为25x2.5mm,其有效长度为3.0m。水以0.65m/s的流速在管内流过，其温度由20升至40。流量为4600kg/h、温度为75的饱和有机蒸汽在壳程冷凝为同温度的液体后排出，冷凝潜热为310kJ/kgo已知蒸汽冷凝传热系数为820 W/ m2 ,水侧污垢热阻为0.0007m2K/Wo蒸汽侧污垢热阻和
19、管壁热阻忽略不计。试核算该换热器中换热管的总根数及管程数。解：定性温度下水的物性如下:cp2=4.17kJ/kg K, 2=995.7kg/m3,2=0.618W/m K, 2=0.801 X 10-3Pa s冷凝放热量Q qmlr竺四3103600103 3.96 105W则冷却水用量q m23.96 1C)5 A _cl . 4.75kg/s 4.17 103 40 20每程的管数可由水的总流量和每管中水的流速求出:qn -i -d2u 078542 23.37,取为二24 根0.022 0.65 995.7每管程的传热面积为:A n d I 24 3.14 0.025 3.0 5.65m
20、 2i i oRedu 0.02 0.650.801 10 3995.7 16160 10000c C 4.17 103 0.801 10 3Pr -p-0.6185.400.023-030.4 0.023。618 16160 0 8 5.40 04 3246 W/ m2 0.0214031 d d-L RS -1-d 2 d222W/m21 258203246 20250.0007 2.48 10 3；2040 2044.3 75 20In75 403.96 105环行22.2 m2管程数N A 吗 93取管程数N=4总管数：n=Nq=96根A 5.65 . 22在某四管程的列管式换热器中，
21、采用1200c的饱和水蒸汽加热初温为20的某种溶液。溶液走管程，流量为70000kg/h,在定性温度下其物性为：粘度3.0、10即招，比热1.8kJ/kgK,导热系数0.16W/m-Ko溶液侧污垢热阻估计为6x104 m七/W,蒸汽冷传热系数为10000 W/mz。，管壁热阻忽略不计。换热器的有关数据为：换热管直径25 2.5mm,管数120,换热管长6米。试求溶液的出口温度。解：四管程，每一程的流通截面积：A -d2 工!士0.0229.42 10 3m2i 4444溶液在管内流动的雷诺数：Re电一四w 02 7000。13761A 3 10 3 9.42 10 3 3600 W rr建书、
22、件r c C1.8 1()3 3 10 3普朗特准数：Pr 3- 33.750.16管程对流传热系数：0.023 Ffe08 pro.4 o 02313761 08 33.75 04 1538 W/m2 K2 d0.02总传热系数111 Rs -L_!_L里6 10 4 01.66 10 3 m2 / WK. d n J d100001538 20201 22 2K 601.4 W/m2 K601.4 56.5601.4 56.5总传热面积：Andi 120 3.14 0.025 6 56.5m2 o0.9710.97170000/3600 1.8 103饱和蒸汽加热，由式(3-22)： In
23、 丁巾 T m2%2C即 In 120 20 0971 解得：t 82.1 120 t2223有一逆流操作的列管换热器，壳程热流体为空气，其对流传热系数 J00W/(m2K)；冷却 水走管内，其对流传热系数2 2000W/(m2K)。已测得冷、热流体的进、出口温度为：t 120、 t 85 . T 100、T 70 o两种流体的对流传热系数均与各自流速的0.8次方成正比。忽略 212管壁及污垢热阻。其它条件不变，当空气流量增加一倍时，求水和空气的出口温度和，并求 22现传热速率Q比原传热速率Q增加的倍数。解：在原工况中 巴叫1585_20_ 21672cp2 T1 T 100 70 ,1295
24、.2 W/ (m2 )KAqcda - mld1a cq cC cT1 mlm2p2原工况中lnTiT2 m g Q1% 2K K5%67 01 2402.4所以In 1TT-2 2.40 2tl新工况下的热量衡算:100 In701.204t，2 453.4 4.334T- 2以上两线性方程联立求解可得:Q* k1 rmQ K t m851.20420T,EE2)21CP1(T1 T2)2.89t-2 101,112q cq? 3m2 p282.3 ； t0.0556T. 220 4.334(100 T )2 96 5 C100 8234 1.18100 70当空气流量加倍时，由上面的结果可
25、知：In 口T t甘 a ，_ c 2q _c _其中 mipl 2 2.167 4.334q C 2P2Cm2 p2K / / 文的. 160.2 W/(m2)。1224两平行的大平板相距8mm,其中一平板的黑度为02温度为420K；另一平板的黑度为0.07,温度为300K,试计算两板之间的辐射传热热通量。解：这属于表3-9中所列的第一种情况，故:1，而C12Coqi21/1C12T1 45.6691/0.20.311/0.07 12100 100。3兀4呦4飞嗯用田25试计算一外径为48mm,长为12m的氧化钢管，其外壁温度为300时的辐射热损失。若将此管放置于:(1)空间很大的的厂房内，
26、其刷有石灰粉的墙壁温度为27,石灰粉刷壁的黑度为0.91；(2)截面为200 200mm的红砖砌成的通道中，通道壁面的温度为27。解：查得氧化钢管的黑度为08红砖的黑度为0.93。以下计算中，变量下标1指氧化钢管，下标2指石灰粉刷壁或红砖。(1)这属于很大的物体2包括物体1,故：A二A1；总辐射系数c ;11 20 1QA 4O.bOU U.d 3.14 U.IKR?* 52 273.15 4=(1 227 273.15 4IUUiuuC-1 2 10010058.8W(2)此尺寸红砖墙包围钢管，前者的面积既不很大，它也不是恰好包住，这属于表3-9中所列 的第5种情况。故：A=A1；1；而di
27、di12A /2 A d1569-4- 斗4.4843.14 0.048 1210.80.934 0.2 12cT 4Q o C. 9 A 11 21 2 100100cT 4Q o C. 9 A 11 21 2 100100T 44.484 1 3.14 0.048 12IUU300IUU273.15 427 273.15 4=8066.7Wd J 36 2【36 (1.81 10 5)2773 10 5m 77和m( )g 1(2150 1.21) 9.81 1.213、直径为10 um的石英颗粒随20的水作旋转运动，在旋转半径R=0.05m处的切向速度为 12m/s,求该处的离心沉降速度
28、和离心分离因数。解：已知 d=10um、R=0.05m、 Uj=12m/s设沉降在滞流区，根据式(2-15) g改为u/R 即d2()618 R10 1。(2650 998) 12218 1.01 10 3 5.010.0262m/s 2.62cm/s校核流型RetRetdut10 5 0.0262 9981.01 10 30.259 (10 4 2)u=0.0262m/s为所求。所以K u；2122c 商 0.05 9.812944、某工厂用一降尘室处理含尘气体，假设尘粒作滞流沉降。下列情况下，降尘室的最大生产能 力如何变化？(1)要完全分离的最小粒径由60 口 m降至30 u m；(2)空
29、气温度由10升至200；(3)增加水平隔板数目，使沉降面积由10底增至30 m2。d2( )q解：根据、一1元及Vs=bl%tcVu*zd,30、1(1) _s_q()2(一)2Vuvd 760，4stc c(2)查 10空气 u=1.76XlO-5Pa-s200c 空气u =2.60 X 10-5Pas(bl) W1.76 10 52.60 10 50.677V V30103.0第四章蒸发1、用一单效蒸发器将2500kg/h的NaOH水溶液由10%浓缩到25% (均为质量百分数)，已知加 热蒸气压力为450kPa,蒸发室内压力为101.3kPa,溶液的沸点为115,比热容为3.9kJ/(kg
30、 ),热 损失为20kWo试计算以下两种情况下所需加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。(1 )进料温度为 25； (2)沸点进料。解：(1)求水蒸发量w应用式(4-1)W F(1 ) 2500(1 粉 1500kg/h 1(2)求加热蒸汽消耗量应用式(4-4)c FC (t t ) Wr* QD Q1QL由书附录查得450kPa和115c下饱和蒸汽的汽化潜热为2747.8和2701.3kJ/kg则进料温度为25时的蒸汽消耗量为：2500 (115 25) 1500 2701.3 20 36002747.82747.88.78 105 4.05 106 72 104日.一1820kg/h单位蒸汽消耗
31、量由式(4-5a)计算，则1.21原料液温度为115c时1500kg/h1500kg/h1500 2701.3 20 3600U2274Z8单位蒸汽消耗量1.0由以上计算结果可知，原料液的温度愈高，蒸发1kg水所消耗的加热蒸汽量愈少。2、试计算30% （质量百分数，的NaOH水溶液在60 kPa （绝）压力下的沸点。解：t A查 蒸汽在600kPa下的饱和温度为85.6,汽化潜热为2652kJ/kg由式（4-9）/ fzf可求常其中 f由式（4-10）求得，即（T 273）2 （85.6 273）f 0.0162- 0.0162 - 0.785r 2652.1查附录 为160c常则 H =16
32、0-100=60 常/ 60 0.785 47.1 即 t 85.6 47.1 132.7 A3、在一常压单效蒸发器中浓缩CaCI2水溶液，已知完成液浓度为357% （质分数），密度为 1300kg/m3,若液面平均深度为1.8m,加热室用0.2MPa （表压）饱和蒸汽加热，求传热的有效温差。 解：确定溶液的沸点匕（1）计算查附录p=101.3kPa, T -100,r =2677.2 kJ/kg查附录 常压下35%的Cad2水溶液的沸点近似为，115 uA4 115 100 15(2)计算q h1300 9.81 1.8p p 101.3 103 ：3 kPaav r 22查附录 当Pa/1
33、.128 103kPa时,对应的饱和蒸汽温度T冲=1027zf 102.7 100 2.7 取zT 1(4)溶液的沸点t / zT zT 100 15 2.7 1 118.7 1则传热的有效温度差t为：0.4MkPa (表压)饱和蒸汽的饱和蒸汽温度T=133.4t T t 133.4 118.7 14.7 4、用一双效并流蒸发器将10% （质量,下同）的NaOH水溶液浓缩到45%,已知原料液量为5000kg/h,沸点进料，原料液的比热容为3.76kJ/kg。加热蒸汽用蒸气压力为500 kPa （绝），冷凝器压力为51.3kPa,各效传热面积相等，已知一、二效传热系数分别为Ki=2000W/（m
34、2K）, K?=1200 I4W/（m2 K）,若不考虑各种温度差损失和热量损失，且无额外蒸汽引出，试求每效的传热面积。解：5000(13889kg/h（1）总蒸发量由式（4-24）求得F(1千n（2）设各效蒸发量的初值，当两效并流操作时W :W 1:1.112又 W W W 1238892T1852kg/h212037kg/h再由式（4-25）求得上_50也义(F W, 1852上_50也义(F W, 18520.1590.45（3）假定各效压力，求各效溶液沸点。按各效等压降原则，即各效的压差为:500 51.3 224.4 kPa p 2故p1=500-224.4=275.6 kPap3=
35、51.3kPa查第一效Pi=275.6 kPa下饱和水蒸气的饱和蒸汽温度丁产130.2,其r1=2724.2 kJ/kg查第二效p2=51.3 kPa下饱和水蒸气的饱和蒸汽温度T2=81.8,其r2=2645.3 kJ/kg查加热蒸汽 p=500kPa 下，饱和温度 T=151.7,r=2752.8 kJ/kg（4）求各效的传热面积，由式（4-33）得因不考虑各种温度差损失和热损失，且无额外蒸汽引出，故加热蒸汽消耗D W 1852kg/h112037kg/hT1T2T1TA19 K11852 2724.22000 (151.7 130.2)117.3 m2A23 2 K t22vv2i 220
36、37 2645.3K (T* t )1200 (130.2 81.8)2 1292.8 m2（5）校核第1次计算结果，由于AWa ，重新计算。1） A1=A2=A调整后的各效推动力为:2将上式与式(4-34)比较可得经处理可得:t,12)重新调整压降=69.5t 4t ,1 2117.3 21.5 92.8 48.421.5 48.4100.3 m244.8 t 151.7 25.1 126.6 1其对应的饱和压力p,=244.3kPa时，其r； 2718kJ/kg第五章 吸收气液平衡.向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的co2气体，经充分接触后，测得水中的co2平衡浓度为2.875Xl0-2
37、kmol/m3,鼓泡器内总压为101.3kPa,水温30,溶液密度为1000 kg/m3o试求亨利 系数E、溶解度系数H及相平衡常数mo解：查得30,水的ps4.2kPap p p 101.3 4.2 97.1 kPas稀溶液：c10001855.56kmol/rri32.87510 25.1710 455.5697.15.17 10 497.15.17 10 41.876 105 kPac 2.875 10 22.96 10 4kmol/(kPa rrv)1.876 105101.318521 .在压力为101.3kPa的吸收器内用水吸收混合气中的氨，设混合气中氨的浓度为002 （摩尔分数）
38、,试求所得氨水的最大摩尔浓度。已知操作温度20C下的相平衡关系为p* 2000x o A解：混合气中氨的分压为Pa yp 0.02 101.33 2.03kPa r与混合气体中氨相平衡的液相浓度为X 2,03 1.02 10 32000 2000000c* x*c 1,02 10 3 0.0564kmol/m3a182 .在压力为101.3kPa,温度30c下，含CCO% (体积分数)空气-CO2混合气与水充分接触，试求液相中co8.314 298180.06124.04 10 4 p* 55.56xA(2)(1)与(2)解得:5 1042的摩尔浓度。解：查得30c下CC2在水中的亨利系数E为
39、1.88X 105kPaCO2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液H - 咬 一 2.96 10 4kmol/(m3 kPa)EM 1.88 1 05 1 8)sp* yp 0.20 101.3 20.3kPac* Hp 2.96 10 4 20.3 6.01 10 3kmol/m 3 AA3 .含CC)230% (体积分数)空气一CO2混合气，在压力为505kPa,温度25c下，通入盛有1 m3水 的2 m3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m3时停止进气。经长时间后，将全部水溶液移至膨胀床中， 并减压至20kPa,使CO2大部分放出，求能最多获得CO2多少kg?设操作温度为25, CO?在水中的平
40、衡关系服从亨利定律，亨利系数E为1.66X105kPa。解：p* Ex Ap* 1.66 10sx(1)A气相失去的CO2物质的量=液相获得的CO?物质的量色上幺cVxRTl(0.3 505 p*) 1 1000A 1 X减压后:1.66 105”“83002011.2 104 8300稀溶液:稀溶液:y W/441000/18W 2444xW 2444 5 10 4 1.2kgW 2444 1.2 10 4 0.29kg1W 1.2 0.29 0.91kg4 .用清水逆流吸收混合气中的氨，进入常压吸收塔的气体含氨6% （体积），吸收后气体出口中含氨0.4% （体积），溶液出口浓度为0.012
41、 （摩尔比），操作条件下相平衡关系为Ymx 1639 0.0001 0.1640.10y y*所以CO2的传质方向由液相向气相传递，解吸过程。解吸过程的推动力为y y* y 0.164 0.10 0.064氨0.4% （体积），溶液出口浓度为0.012 （摩尔比），操作条件下相平衡关系为Ymx 1639 0.0001 0.1640.10y y*所以CO2的传质方向由液相向气相传递，解吸过程。解吸过程的推动力为y y* y 0.164 0.10 0.064 2.52X o试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。解:塔顶:塔底:y0.061 y1 0.0610.064Y* 2.52X112.5
42、2 0.012 0.03024v 0 004Y-L- 0.00402 Y* 2.52X2 1 y1 0.004222Y Y Y* 0.00402 0.00402222Y Y Y* 0.064 0.03024 0.0341116.在操作条件25、压力101.3kPa下，用CO?含量为。12.52 0 0（摩尔分数）的水溶液与含C51。（体积分数）的CC）2空气混合气在一容器充分接触，试：（1）判断CO2的传质方向，且用气相摩尔分数表示过程的推动力；（2）若压力Olj506.5kPa, CO2的传质方向如何，并用液相分数表示过程的推动力。 解：(1)查得 25、101.3kPa 下 CO2一水系统
43、的 E=166MPa166 -1639p 0.1013（2）压力增加到506.5kPa时，0T（2）压力增加到506.5kPa时，0TP, 0.5065所以CO2的传质方向由气相向液相传递，吸收过程。吸收过程的推动力为x x* x 3.05 10 4 1 104 2.05 10，由上述计算结果可以看出：当压力不太高时，提高操作压力，由于相平衡常数显著地提高，导 致溶质在液相中的溶解度增加，故有利于吸收。扩散与单相传质7.某容器内装有2mm四氯化碳，在20c的恒定温度下逐渐蒸发，通过近似不变的2mm静止空气 层扩散到大气中，设静止的空气层以外的四氯化碳蒸气压为零，已知20、大气压为101.3kPa下， 四氯化碳通过空气层的扩散系数为10X10-5m2/s。求容器内四氯化碳蒸干所需时间为多少小时？ 解：查得20c下四氯化碳饱和蒸气压为32.1 kPa；密度为1540 kg/m3；四氯化碳分子量MA=154kg/kmol；气相主体中空气（惰性组分）的分