环境工程原理1试题水从水箱中经弯管流出。

已知管径d=15cm ，1l =30m ，2l =60m ，2H =15m 。

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

问：(1)当1H =10m 时，通过弯道的流量为多少？ 根据机械能衡算方程，有∑+++=++f h p gz u p gz u ρρ2222112122， 1H =∑+f h g g u 1222，g u x g u d l h g f 22.292)(12222=+∑∑∑ζλ，得2u =2.55m/s ，流量为s m u d q v /045.04322==π(2)如流量为60L/s ，箱中水头1H 应为多少？s m dq u v /40.3422==π,所以m g u g u h g g u H f 8.1722.292122222221=+=+=∑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。

在填料塔内用清水吸收空气中的氨气，空气的流率为0.024 kmol/(m2·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/(m3·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) (2) 如果填料塔高为6m则氨气的吸收率为多少?求得Y2＝0.000224， 985.0)(121=-=Y Y Y ϕ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 l = 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;(2) 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?有一初始浓度(比质量分数)为Y0的流体，要求用吸附剂将其浓度降低到Y2(对应的固体相的吸附质比质量分数为X2 )。

试证明:两级错流吸附比单级吸附节约吸收剂。

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X2=0，Y2=0.004，塔底X1=0.008，Y1=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Y 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)解：（1）012.0008.05.15.111=⨯==*X Y 02=*Y00577.0004.0012.002.0ln 004.0)012.002.0(ln )()(22112211=---=-----=∆****Y Y Y Y Y Y Y Y Y m77.200577.0004.002.021=-=∆-=m OG Y Y Y N m N Z H OG OG 44.177.2/4/===（2）因为X 2=0，故 2008.0004.002.0/2121=-=--=X X Y Y V L 2.15.102.0004.002.0/)/(1212121min =-=-=--=*m Y Y Y X X Y Y V L 则 67.12.12)/()/(min ==V L V L（3）002.02='Y 02.01=Y 02='X 则 2004.002.0/12121='-='-''-=X X X Y Y V L 009.01='X所以 0135.0009.05.15.111=⨯='='*X Y00382.0002.00135.002.0ln 002.0)0135.002.0(ln )()(22112211=---=-''--'-'-='∆****Y Y Y Y Y Y Y Y Y m 71.400382.0002.002.021=-=∆'-='m OG Y Y Y N m N H Z OGOG 78.671.444.1=⨯='⨯=' 所以m Z Z 78.2478.6=-=-'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Y=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 )（1） 0417.004.0104.01=-=Y 00533.00053.010053.02=-=Y 01297.000128.0100128.01=-=X X 2=0 804.2001297.000533.00417.0/2121=--=--=X X Y Y V L18.25.2/0417.000533.00417.0/)/(1212121min =-=-=--=*m Y Y Y X X Y Y V L 则 286.118.2804.2)/()/(min ==V L V L （2）m OG Y Y Y N ∆-=21 ()()*)(*ln *)(*ln 221122112121Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y m -----=∆∆∆-∆=∆ Y 1=0.0417 Y 1*=2.5X 1=2.5×0.01297=0.0324 ∆Y 1=0.0093 Y 2=0.00533 Y 2*=2.5X 2=2.5×0 =0 ∆Y 2=0.00533 代入上式得∆Y m =0.00719N OG =5.6Z=N OG ×H OG =7.59（3）操作条件液气比，L/V=2.804Y 1不变为Y 1’=Y 1=0.0417, Y 2’=0.0031 X 2’=0 根据物料平衡关系：V （Y 1’-Y 2’）=L （X 1’- X 2’） 得X 1’=0.0137 Y 1’*=2.5X ’1=0.0342 ∆Y 1=0.0075Y 2*=2.5X ’2=0 ∆Y 2=0.00331 ∆Y m =0.0051 N OG =7.53 Z=N OG ×H OG =11.29在总压101.3Kpa 、20度条件下，某水溶液中SO2的摩尔分数为0.65x10*-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*=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/（kpam3）SO2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为△C=Ca*-Ca=1.136x10*-2kmol/m3 总气相传质系数为 Hk k K LG G 111+==9.012x10*6 m2skpa/kmol KG=1.11x10*-7kmol/（m2skpa ）总液相传质系数为 KL=KG/H=7.115x10*-6 m/s传质速率为 NA=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/（m2s）液相总传质系数为Kx=CoKL=55.44x10*-6=3.945x10*-4 kmol/（m2s）。