环境工程原理1试题

1、水从水箱中经弯管流出。已知管径d=15cm，=30m，=60m，=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=10m时，通过弯道的流量为多少？根据机械能衡算方程，有，=，得=2.55m/s，流量为(2)如流量为60L/s，箱中水头应为多少？,所以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/(

2、m2s) ，其中氨气的摩尔比为0.015，入口清水流率为 0.023 kmol/(m2s) 。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/(m3s)。 (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Y20.000224， 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yl = 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

3、; (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Y2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

4、料层应加高多少？(6分)解：（1） （2）因为X2=0，故 则 （3） 则 所以 所以 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=qnL；V= qnG) （1） X2=0 则 （2） Y1=0.0417Y1*=2.5X1=2.50.012

5、97=0.0324 Y1=0.0093 Y2=0.00533 Y2*=2.5X2=2.50 =0 Y2=0.00533 代入上式得Ym=0.00719 NOG=5.6 Z=NOGHOG=7.59 （3）操作条件液气比，L/V=2.804Y1不变为Y1=Y1=0.0417, Y2=0.0031 X2=0 根据物料平衡关系：V（Y1-Y2）=L（X1- X2）得X1=0.0137 Y1*=2.5X1=0.0342 Y1=0.0075Y2*=2.5X2=0 Y2=0.00331 Ym=0.0051 NOG=7.53 Z=NOGHOG=11.29 在总压101.3Kpa、20度条件下，某水溶液中SO2

6、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=55.44/3.55x1

7、0*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 =9.012x10*6 m2skpa/kmolKG=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/

8、（m2s）或 NA=KLC= 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