大气习题答案

1.已知某种无烟煤的收到基水分含量为5.0%,干燥基灰分含量为 26%,干燥无灰基元素分析结果如下:C 91.7%,H 3.8%, O

2.2%,N 1.3%, S1.0%.求该种煤的收到基组成和干燥基组成.

解:收到基的组成为

水分:5%; 灰分:95%×26%=24.7%; 干燥无灰基的比例为:1-5%-26%=70.3%;因此

C: 91.7%×70.3%=64.47%; H: 3.8%×70.3%=2.67%; O: 2.2%×70.3%=1.55%;

N: 1.3%×70.3%=0.91%; S: 1.0%×70.3%=0.7%

干燥基的组成为: 灰分: 26%;干燥无灰基的比例为:1-26%=74%;因此:

C: 91.7%×74%=67.86%; H: 3.8%×74%=2.81%; O: 2.2%×74%=1.63%; N: 1.3%×74%=0.96%; S: 1.0%×74%=0.74%

2.已知重油的元素分析如下(质量百分比)：C 85.5％；H 11.3%；O 2.0％；N 0.2%；S 1.0％；试计算燃油1kg所需要的理论空气量。

燃烧1kg所需要的理论氧气量为:

(71.25+28.25-0.625+0.3125)mol=99.1875mol

燃烧1kg所需要的理论空气量为:

99.1875×4.78mol=474.12mol

转化为体积为:V a=474.12×22.4×10-3m3/kg=10.62 m3/kg

3. 已知重油的元素分析如下(质量百分比)：C 85.5％；H 11.3%；O 2.0％；N 0.2%；S 1.0％；试计算(1)燃油1kg所产生的理论烟气量;(2)干烟气中二氧化硫的浓度和二氧化碳的最大浓度;(3)当空气过剩系数为10%时,所需的空气量和产生的烟气量.

解：(1)

燃烧后产生的理论烟气量为:

(71.25+56.5+0.0714+0.3125)+99.1875×3.78=503.06mol

转化为标态下的体积:V f=503.06×22.4×10-3=11.27m3N

(2)燃烧1kg重油产生的干烟气量为503.06-56.5=446.56mol

烟气中SO2的最大浓度为:Φso2=0.3125/446.56=700×10-6

烟气中SO2的最大浓度为:ΦC o2=71.25/446.56=15.96%

(3)所需空气量为Va=10.62×(1+10%)=11.68 m3N

产生的烟气量为V f=11.27+10.62×10%=12.33 m3N

4.某锅炉燃用煤气的成分如下(体积百分比):H2S:0.2%;CO2:5%;O2:0.2%; CO:28.5%;H2:13%; CH4:0.7%;N2:52.4%.已知空气的水分体积百分数为 1.493%,α=1.2,试求燃烧实际需要的空气量和燃烧时产生的烟气量.

理论需氧量为：（3-2+142.5+65+14）=222.5mol/kmol煤气=0.2225 m3N /m3N煤气

实际需要的干空气量为:222.5×4.78×1.2=1.276 m3N /m3N煤气

转化为湿空气: Va=1.276/(1-0.01493)= 1.296m3N /m3N煤气

燃烧后产生的烟气量为: V f =(4+50+285+130+21+524)×10-3+1.296-0.2225=2.087 m 3N /m 3N 煤气

5 已知某低浓度气体溶质被吸收时，平衡关系服从亨利定律，气膜吸收系数k g =2.74×10-7kmol/(m 2·s ·kPa),液膜吸收系数k l =6.94×10-5m/s,亨利系数H=1.5kmol/(m 3·kPa)。试求气相吸收总系数K Ag ，并分析该吸收过程的控制因素。

解:1/K Ag =1/Hk+1/k g =1/(1.5×6.94×10-5(m 2·s ·kPa)/kmol+1/2.74×10-7(m 2·s ·kPa) /kmol =3.66×106(m 2·s ·kPa) /kmol K Ag =2.73×10-7 kmol/(m 2·s ·kPa)

气膜阻力1/ k g =3.65×106(m 2·s ·kPa) /kmol 液膜阻力1/H k l =9.6×103(m 2·s ·kPa)

气膜阻力比液膜阻力大得多,所以吸收过程为气膜控制.

6 含有12%SO 2的废气以200m 3/h 的流量从填料塔底送入。塔内在1atm 条件下，用30℃水向下淋洗与工业废气呈逆流接触，要求洗涤后废气中SO 2去除率为90%，试问达到此要求所需最小喷液量为多少公斤？（SO 2在进气12%呈平衡时液相中SO 2的摩尔分率为0.32%） 解:由塔底送入工业废气标准状况下的摩尔流量为

G M1=G 1×T 0/(T 1×22.4)=200×273/(303×22.4)=8.044kmol/h

入口废气中S02的含量为 G SO2=G M1×12%=0.965kmol/h 废气中惰性气体量为 G 0=G M1-G SO2=7.079 kmol/h

吸收的SO 2量为:

g SO2=G SO2×90%=0.869 kmol/h 塔顶净化后气体的量为 G M2=G M1-g SO2=7.175 kmol/h 塔顶排气中残留的SO 2量为 g'SO2= G SO2- g SO2=0.096 kmol/h 塔顶排气中SO 2的摩尔分率为 y 2= g'SO2/G M2=0.013=1.3% 塔底SO 2的摩尔分率为0.32%

最小液气比为

L/G 0=(Y 1-Y 2)/(X 1*-X 2)=[y 1/(1-y 1)-y 2/(1-y 2)]/[x 1*/(1-x 1*)-x 2/(1-x 2)]

L=271.56 kmol/h=4888kg/h

7 用一逆流填料塔将尾气中有害组分A 的分压从0.001降到0.0002.已知k AG ·a=0.316mol/h ·m 3·Pa, k AL ·a=0.1/h,用溶液中组分B 进行化学吸收,C BL =326.4mol/m 3,化学反应计量式A+B=C,D AL =D BL ,液气流量分别为L S =L=7×105 mol/ m 2·h,G S =G=1×105 mol/ m 2·h,总压P=101325Pa,H A =12.67Pa ·m 3/mol,液体总浓度C=56000 mol/m 3,计算填料塔的高度?

解：根据吸收操作线方程：L/G=（Y 1-Y 2）/（X 1-X 2） 即L/G=（P 2/P-P 1/P ）/（C BL1/C T -C BL2/C T ） C BL2=320mol/m 3 在塔顶处: =64< C BL1=326.4 mol/m 3 在塔底处: =320=C BL2=320 mol/m 3

可见在整个填料塔内C BL >C KP ,故

H= =5.03m

8 用硫酸溶液从氨吸收塔回收氨，试计算塔顶和塔底的吸收速率N A1和N A2。已知进口处氨的分压为5066.25Pa,出口处为1013.25Pa,吸收剂中硫酸的浓度进口处为0.6 kmol/m 3,出口处为0.5 kmol/m 3,气体加入量G=45 kmol/h, k AG =3.45×10-6kmol/m 2·Pa ·h ,k AL =0.005m/h,亨利系数:H A =7.4×10-4,总压P=1.01325×105Pa,D AL =D BL .

解:硫酸吸收氨的反应中b=0.5,塔顶处:P AG1=1013.25Pa, C BL1=0.6 kmol/m 3

=0.35 kmol/m 3

< C BL1=0.6 kmol/m 3

=3.45×10-6×1013.25=0.0035 kmol/m 2·h

AG

AL AG

BL AL KP P k k D D b C ∙∙∙=AG

AL AG

BL AL KP P k k D D b C ∙∙∙=AG

AG A P k N =⎰

12A G A G P P AG AG AG aP k dP P G

AG AL

AG

BL AL KP

P k k D D b C ∙∙∙=AG AG A P k N =