水从水箱中经弯管流出。

已知管径d=15cm , i i =30m , i 2=60m ,H 2=15m 。

管道中沿程摩擦系数=0.023,弯头 =0.9,40°开度蝶阀的=10.8。

问：(1)当H i =10m 时，通过弯道的流量为多少?根据机械能衡算方程，2 U 1 有 2gz 1 2P 1 U 2 2 gz2P 2hh f ，222H 1 = U 2丄 h f ，1h f (丄)-UL 29.2x U2，得 U 2=2.55m/s ，流2g ggd2g 2g量为 q v -d -U10.045m 3/s4(2)如流量为60L/S ，箱中水头H i 应为多少?用活性炭对含有有机色素的水进行脱色处理。

对应于水量投加5%的 活性炭可以将水的色度降至原来的 25% .投加10%则色度可以降至 原来的3.5%。

如果将色度降至原色度的0.5%.需要投加多少活性炭? 设该体系Freundlich 方程成立。

U 24q v d 2 3.40m/s ,所以 H 12U22g2 2八益29噹17^由Freundlich^ffi 等式，单位质凰活性炭吸附的色素量为才残余平衡色度为◎则 咛§円u 25-,型評之“ 035-吶75X10 _ / 0. 25 ?5X96* 5 一(0.035 丿— = 0,227设应投加活性炭『％,由75y _j (L 25 ｛曲 5X(100-0, 5)^\O 7005 j得y=l 阳即需要投加16%的活性炭。

在填料塔内用清水吸收空气中的氨气，空气的流率为0.024kmol/(m 2 • s),其中氨气的摩尔比为 0.015,入口清水流率为 0.023 kmol/(m2• s)。

操作条件下的相平衡关系为 Y*=0.8X ，总体积传质系数 Kya =0.06 kmol/(m 3 • s)。

(1) 如果氨气的吸收率为99%，填料塔的塔高应为多少？ (2) 如果填料塔高为6m 则氨气的吸收率为多少？(要求用吸收因子计算)解；＜1)进口就气摩尔Yi =0.015,^ 口摩尔比为⑵ 如果填料塔高为结帀顶则氨气的吸收率为多少进口清水中氮浓度X, = 0,出口吸收液中氮浓度X|可以通过全塔的物料衡算求得；Xi =X S + ^(Y! -Yz)=O+^-~ X(Q. OB-O. 000 15)=0.015 5 住和 如” 0. C23 塔底的传质推动力为=¥] -mXi =0, 015-0. 8X0.015 5 = 0.002 6塔顶的传质推动力为^y 3 = Y 3—mX £-l. 5XlO-4-0-1.5X10-4⑴分)平均推动力为"芋册嘗膨切比丽ln0：Q0O15<15»门分】〔3分)所以传质粮元数为求得 Y2 = 0.000224, (Y 1 Y 2) Y 1 0.985用一个吸收塔吸收混合废气中的气态污染物 A ，己知A 在气、液两 相中的平衡关系为，y* = x 气体入口浓度为y i = 0.1,液体入口浓度为 X 2 = 0.01,(1) 如果要求吸收率达到80%，求最小气液比；⑵ 气态污染物A 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？0, 015 —0, 000^150? 000 86传质单元髙度为 G _0, 024 KTa _ -orOG -m = €L 4 TH＜盘分》所以境科塔的岂度为h =4X 17, 3 m = E 92 m吸收因子为 因此传质单元数为卫* 0?3 (578x024)=1. 198<2»)1rr^835\<1^°^35>x翠空+0.窮町=】5如〉解：（1）气相入门摩尔比为所以，最小液气比为' g 丿 mn =yjrn - X 2 = 0.1/1 - 0.01（2）假设吸收塔高度为无穷大，求A 的最大吸收率① 当液气比（qjq.j 二皿,操作线与平衡线重合，花、液两相在塔顶和塔底 祁处于平衡状态。

吸收率为Y^_ = 0.11-1x0.01 = Q 9J *分〉 F i此时液相出口浓度为X t =—=攀=0.11（2 分）m1② 当液代比（％AQ ＞加，操作线与平衡线在塔顶点相交，即液相进I 」浓度 与气相岀【|浓度卩衡。

吸收率为儿-丫； 0.11-1 xO.Ol A ni 八 ^• = —＞^- =—（TTi = 0-91呦此时液相岀口浓度为X\ = [―（ Y x - mX 2） + X 」＜ —xO.ll«3分》与①相比，吸收率达到同样人小，但是液相出口浓度耍低。

③当液气比（qjqj ＜加，操作线与平衡线在塔底点相交，即液相出口浓度 与气相逬口浓度平衡。

"分）此时液相出II 浓度为吸收率为与①相比，液相出口浓度达到同样大小，但足吸收率妥低。

液相入「I 冷尔比为Xi1- /|"分）i=E =0J11 - 0.01 = 001“分）=0.8 ■所以 Y 1 =0.022 （2分）0・1 ・ 0.022= o® Q 分）0.11= 0.91（2分）= 0.110.11-1 xO.Ol0.11有一初始浓度（比质量分数）为Y o 的流体，要求用吸附剂将其浓度降 低到丫2（对应的固体相的吸附质比质量分数为 X 2 ）。

试证明俩级错流 吸附比单级吸附节约吸收剂。

证明：对单级吸附，由物料衡算有G （人-人）=- XJ "和 所以吸附剂的用量为i = G （y B - r 2）/（ -兀）询对于二级错流吸附，第一级吸附剂用鼠为厶•―级流止流体的浓度为叫，第 -级吸附剂用鼠为匚,一圾流出流休的浓度为丫“假设两级所用吸附剂总量为£“厶"+ 0*两级的物料衡算方程分别为G （Y 0 - YJ = L t （X, - X Q ）吶 G （Y, - FJ = L t （X. - X,）同两式相加，并且设L 厂血■可得c （r 0 - KJ厂"分> T _ -------- -凡）十（禺-X 品1 4 m因为（启—島）〉（舄-兀人所以m ( Xj — X*) + (X ) - X Q )m( /J 「+ d 2 -x 0)--- —> --------- -------------- >1 + mli + mm( X x - X o ) + ( Xj - yrt-出)><x 2 - XJ即«1 + mG ( y; - yj< 1—11(X 3- Io)1 + m上式即为L.<L 0某厂吸收塔填料层高度为4m ,用水吸收尾气中的有害组分 A ，已知 平衡关系为 Y =1.5X ，塔顶 X 2=0, 丫2=0.004,塔底 X i =0.008, Y i =0.02, 求：(1) 气相总传质单元高度； (4分)(2) 操作液气比为最小液气比的多少倍；(3分)(3) 由于法定排放浓度丫2必须小于0.002,所以拟将填料层加高，若 液气流量不变，传质单元高度的变化亦可忽略不计， 问填料层应加高 多少？ (6分)(2)解: (1)Y 1 1.5X 11.5 0.008 0.012丫2Y m(¥ 半)(丫2 丫2)(0.02 0.012) 0.004ln J丫2 丫2,0.02 0.012 In0.00577N OGY i 丫20.02 0.004 2.77H OG0.00577 Z/N °G4/2.77 0.0041.44m因为X 2=0，故L/V丫 1 丫2 X 1 X 20.02 0.0040.008(L/V)min丫 丫2 X 1 X 2Y 1 Y 2 0.02 0.004Y 1 /m1.20.02 1.5(3) 丫2 0.002L/VX 1(L/V)(L/V)min %2丫 0.02丫 1 丫2 X 1X 20.0091.67X 2 00.02X 1所以 ¥1.5X 1 1.5 0.009 0.01350.02 0.002 ,4.71 0.00382H OG N OG 1.44 4.71 6.78m所以 Z Z 6.78 4 2.78m一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分 A 。

已知操作条件下气 相总传质单元高度为1.5m ，进塔混合气组成为0.04(A 的摩尔分率， 下同)，出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条 件下平衡关系为丫=2.5X 。

试求：(1) 液气比为最小液气比的多少倍？ (2) 所需填料层高度？(3) 若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033，求 此时填料层高度为若干米？解：(注意：下面L=q nL ； V= q nG )(Y 丫1 ) (丫2 丫2)(0.02 0.0135) 0.002InY i Y i 丫2 丫2涉02 °.°1350.0020.00382N OG丫1 丫2Y m丫1 器0.0417X10.001281 0.001280.01297、，0.0053 门Y20.005331 0.0053X?=00.0417 0.005330.01297 02.804(1)L/V 丫2 X2Y i =0.0417 丫 i *=2.5X 1=2.5 冷.01297=0.0324 Y 2=0.00533 丫2*=2.5X 2=2.5 迥=0 ?Y 2=0.00533 代入上式得？Y m =0.00719 N OG =5.6Z=N OG XH OG =7.59(3)操作条件液气比，L/V=2.804丫1 不变为 丫 1'丫1=0.0417, 丫2'0.0031 X 2'0根据物料平衡关系：V (丫 1'丫2' =L (X 1'X 2‘) 得 X 1'0.0137Y 「*=2.5X '=0.0342 ?Y 1=0.0075丫2*=2.5X '=0?Y 2=0.00331在总压101.3Kpa 、20度条件下，某水溶液中 SO2的摩尔分数为(L/V)minX XX 1 X 2丫 1 丫 2 丫 1 丫2Y 1 / m°.0417 O'00533 2.18 0.0417/2.5(L/V )(L/V)m. 2'8042.18 1.286(2) N丫^NOGY m丫2 In 」 丫2丫 丫1* 丫 1 丫* (丫2 丫2*)In (丫2 Y 2*)?Y m =0.0051 N OG =7.53 Z=N OG XH OG = 11.290.65x10*-3，与SO2的摩尔分数为0.03的空气接触，已知KG=1x10*-6 K mol/ ( m2skpa, KL=8x10*-6m/s , SO2的亨利系数E=3.55x10*3kpa ,计算：1、以分压差和浓度差表示的总传质推动力、总传质系数和传质速率:2、以分压为推动力的总传质阻力和气液两相传质阻力的相对大小3、以摩尔分数表示的总传质推力和总传质系数解（1）与水溶液平衡的气相平衡压力为Pa*二EXa=3.55x10*3x0.65x10*-3kpa=2.31kpa稀溶液的总浓度为Co=998/18=55.44kmol/m3溶解度系数H=Co/E=55.44/3.55x10*3=1.56x10*-2kmol/ （kpam3S02在水溶液中的物质的量浓度Ca=CoXa=3.604x10*-2kmol/m3与气相组成平衡的溶液平衡浓度Ca*=HPa=4.74x10*-2kmol/m3 所以，用分压差表示的总传质推动力为△P=Pa-Pa*=0.729 kpa用浓度差表示的总传质推力C=Ca*-Ca=1.136x10*-2kmol/m3 111 总气相传质系数为——=9.012x10*6 m2skpa/kmolK G k G Hk LKG=1.11x10*-7kmol/ （m2skps）总液相传质系数为KL=KG/H=7.115x10*-6 m/s传质速率为NA二KG △ P=8.09x10*-8 kmol/ （m2s）或NA=KL△ C= 8.08x10*-8 kmol/ （m2S（2）以分压差为推动力的总传质阻力为1/KG=9.012x10*6 m2skpa/kmol 其中气相传质阻力为1/kG =1x10*6 m2skpa/kmol占总传质阻力的11.1% 液相传质阻力为1/HkL=8.01x10*6 m2skpa/kmol 占总传质阻力的88.9%（3）题意条件下的相平衡常数为m=E/P=3.55x10*3/101.3=35.04 所以与液相平衡的气相摩尔分数为yA*=mxA=35.04x0.65x10*-3=2.28x10-2 以气相摩尔分数表示的总传质推动力为△ y=yA-yA*=0.03-0.0228=0.0072与气相组成平衡的液相摩尔分数为xA*=yA*/m=0.03/35.04=8.56x10*-4以液相摩尔分数差表示的总传质推动力为△ x=xA*-xA= （8.56-6.5 ）x10*-4=2.06x10*-4 气相总传质系数为Ky=pKG=101.3x1.11x10*-7kmol/m2s=1.124x10*-5kmol/ 液m2s)相总传质系数为Kx=CoKL=55.44x10*-6=3.945x10*-4 kmol/ （m2s）。