环境工程原理1试题

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1、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, i =30m, i =60m,H 2 =15m。管道中沿程摩擦系数人=0.023，弯头 =0.9,40。开度蝶阀的 =10.8。问：当h 1 =10m时，通过弯道的流量为多少？根据机械能衡算方程，有咬+ gz + P 二女+取+孔+ Z h， 21 p 22 p fH =女 +1 h，上 h (& i + )虬 =29.2xL，得u =2.55m/S，流i 2g g f g f d2 g2 g 2量为 q =兀；2 = 0.045m3 / s(2)如流量为60L/s，箱中水头h应为多少？iu = v = 3.40m / s 斯以H

2、 =竺 + h =竺 + 29.2E = 17.8m2 兀 d212 g g f 2 g2 g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。由Freundlich附等式，单位质量活性炭吸附的色素量为*，残余平衡色度为“则1025 =h X Q. 25,5 =k X0. 035山 蜘75X I。= / a 255X96, 5 1.0.035)口分)=0. 227(I分)n设应投加活性炭,由.7 025 武 (明

3、5X(1000. 5) 0. 005J得3 = 16,即需要投加16%的活性炭，口分)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0023 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)。 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：曰)进口氨气摩尔比出口摩尔比为(2)如果填料塔高为，6m则氨气的吸收率为多少？进口清水中氨浓度Xg = 0,出口吸收液中氨浓度X可

4、以通过全塔的物料 衡算求得：Xj=X5-F(YD-Y2)-0 + X (0.015-0. 00015)=0. 015 5 【2分)塔底的传质推动力为iYT -Y mXi=S 015- 0. 8X0. 015 5 0. 002 6 L研塔顶的侍质推动力为匕=巴一嫩左=L 5乂10一4一。=1. 5X10-4 幻平均推动力为七糜顼.欢;二隽。”=。.。用 sA%In u. Uu ti所以传质单兀数为8 勇二0. 000 86传康单元高度为Hs=岳m-6 4 m5所以埴料惜的高度为A = Hg XNg =0. 4X 17, 3 m = & 92 m 吸收因子为S=激=0.毅容 24=L 198分，因

5、此传质单元数为TT H-0+835)x9=*-k0. 835 1 = 15 u分)1 U. 835 Li 2.求得 Y2=0.000224,中=(K -Y2)/Y1 = 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，7*= x气体入口浓度为y = 0.1，液体入口浓度为x2 = 0.01,(1)如果要求吸收率达到80%，求最小气液比； 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？解：（D气.相入口摩尔比为液相入口摩尔比为0.011-0.01 =001吸收率中=事玉=土 = 0.8，所以七=0.022 建分） f jU 4 1 1所

6、以，最小液气比为0.1-0.。22(3/1)=0J/1 - 0.01 = 0 87 如（2）假设吸收塔高度为无穷大，求A的最大吸收率当液气比0O =操作线与平衡线重合，气、液两相在牌顶和塔底 都处于平衡状态匚吸收率为；5 =。旦才尸项=吵yton此时液相出11浓度为IX、二=GLI冲当液气比（土风，操作线与平衡线在塔顶点相交,即液相进I【浓度 与气相出曰浓度平衡匚吸收率为K - * 步 mu y此时液相出11浓度为0.11-1 乂 0,01 n E 八 0.H=9 妍y若=-（;（Yt -球）+ X% =0,11分项| 与相比，吸收率达到同样大小，但是液相出【浓度要低当液气比5心 仇，操作线与

7、平衡线在塔底点相交，即液相出口浓度与气相进口浓度平衡占加此时液相出口浓度为口分）吸收率为（2分）七一七匕一0.JI 1x001一匕一=。11一 二 9与相比，液相出口浓度达度同样大小，但是吸收率要低O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。证明：对一单级吸附，由物料衡算有C（土 - Y.） = 5 -所以吸附洲的用业为L =。（ - r）/（- %） g对于二级错流吸附,第一级吸附剂用量为L，一级流出流体的浓度为匕，第-级吸附剂用量为么，级流出潦体的浓度为假设两级所用吸附剂总量

8、为 U L+ I”两级的物料衡算Zf程分别为C（ 一匕）=4（% - 口分）c（* - L） = IM - M）分）两式相加，并且设女二花可得（招确） 响1 + m,c（r0- y2） 竺-史所以m（由 - X。+ （ 1775 l 人31 - m上式即为L- L咨）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=0008, Y1=002,求：（1）气相总传质单元高度；（4分） 操作液气比为最小液气比的多少倍；（3分） 由于法定排放浓度匕必须小于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

9、亦可忽略不计，问填料层应加高 多少？（6分）解（1）Y1* = 1.5 X 1 = 1.5 x 0.008 = 0.012AYm土 Yi*）七匕）=（0.02-0.012）-0.004 =0.0057712-ln Yi - Y1Y2 - Y*I 0.02 - 0.012ln0.004NOG0.02 0.004 ”=2.770.00577Hog = Z / Nog = 4/2.77 = 1.44m（2）因为X2=0，故20.02 - 0.004 。=20.008（L/V）=!上=0.02-0.004 = 1.2min X*-X Y /m 0.02 1.5则（L/V知 V）=专= 1.67min（

10、3）Y；= 0.002L / VY = 0.021Y - YfX 七 X=X = 020.02 - 0.004= 2X121X = 0.009所以Y* = 1.5 X：= 1.5 X 0.009 = 0.0135，AV，(Y - Y* ) - (Y- Y*) (0.02 - 0.0135) - 0.002、=L / 2 =0.02 - 0.0135=0.00382lln 0.002Y Y *N = H = 0.02 Z0002 = 471og AY0.00382Z = H x N = 1.44 x 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

11、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004(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=qnL V= qnG)(1)Y = 0.04 = 0.0417i 1 - 0.04X = 0.00128 = 0.01297i 1 - 0.00128Y = 0.0053 = 0.005332 1 - 0.0053

12、X=02L/V =XZ =崩417 -0.00533 = 2.804X1 - X20.01297 - 0呈 Gd 土oo*sxgg oo& 蔽睡系IDbs70s UI9*SX8HW 13I0 曰 9*sXIA5Isiij.提挫r l凸oeJLx(fxx) *(*) OJLX IEOO.O+ Zl 寸O.OLAJLA 畜、A葛EnArl益r堞e堂蟋(s)SU0OWXOOZUN9.S%ON6IC00.0七 AV 蛇昭 qVK Ksoo.onrv on Oxs 咒 xs?rKSOO.onr E600.0AV 寸 EE0.0E6ZI0.0xs.Exs?号O.OLAunuQQ7.T8e (7y z9m

13、z$0岩 mu) IMI Z I寻。ow_ A x!x 专H 丁 I H S I H (A J 二) Sssooo/J 寸。.。乂乂 V 乂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=355x10*3x065x10*-3kpa=231kpa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

14、的量浓度Ca=CoXa=3604x10*-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=1136x10*-2kmol/m3总气相传质系数为 = 4 + Hk =9.012x10*6 m2skpa/kmolG GLKG=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=KGP=8.09x10*-8 kmol/（m2s）或 NA=KLC= 8.08x10

15、*-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%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=3504x0.65x10*-3=228x10-2以气相摩尔分数表示的总传质推动力为 y=yA-yA*=0.03-00228=00072与气相组成平衡的液相摩尔分数为xA*=yA*/m=003/3504=856x10*-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）