大气习题答案

1.已知某种无烟煤的收到基水分含量为%,干燥基灰分含量为26%,干燥无灰基元素分析结果如下:C %,H %, O %,N %, %.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%=%; 干燥无灰基的比例为:1-5%-26%=%;因此
C: %×%=%; H: %×%=%; O: %×%=%;
N: %×%=%; S: %×%=%
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: %×74%=%; H: %×74%=%; O: %×74%=%;
N: %×74%=%; S: %×74%=%
2.已知重油的元素分析如下(质量百分比)：C ％；H %；O ％；N %；S ％；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:
+燃烧1kg所需要的理论空气量为:
×=
转化为体积为:V a=××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 ％；H %；O ％；N %；S ％；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.
燃烧后产生的理论烟气量为:
++++×=
转化为标态下的体积:V f=××10-3=11.27m3N
(2)燃烧1kg重油产生的干烟气量为烟气中SO2的最大浓度为:Φso2==700×10-6
烟气中SO2的最大浓度为:ΦC o2==%
(3)所需空气量为Va=×(1+10%)=11.68 m3N
产生的烟气量为V f=+×10%=12.33 m3N
^
4.某锅炉燃用煤气的成分如下(体积百分比):H2S:%;CO2:5%;O2:%; CO:%;H2:13%; CH4:%;N2:%.已知空气的水分体积百分数为%,α=,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++65+14）=kmol煤气=0.2225 m3N /m3N煤气
实际需要的干空气量为:××=1.276 m3N /m3N煤气
转化为湿空气: Va== 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+2.087 m3 /m3N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=×10-7kmol/(m2·s·kPa),液膜吸收系数k l=×10-5m/s,亨利系数H=(m3·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/××10-5(m2·s·kPa)/kmol+1/×10-7(m2·s·kPa) /kmol =×106(m2·s·kPa) /kmol
K Ag=×10-7 kmol/(m2·s·kPa)
气膜阻力1/ k g=×106(m2·s·kPa) /kmol
液膜阻力1/H k l=×103(m2·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%SO2的废气以200m3/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SO2去除率为90%，试问达到此要求所需最小喷液量为多少公斤（SO2在进气12%呈平衡时液相中SO2的摩尔分率为%）
解:由塔底送入工业废气标准状况下的摩尔流量为
G M1=G1×T0/(T1×=200×273/(303×=h
入口废气中S02的含量为
】
G SO2=G M1×12%=h
废气中惰性气体量为
G0=G M1-G SO2= kmol/h
吸收的SO2量为:
g SO2=G SO2×90%= kmol/h
塔顶净化后气体的量为 G M2=G M1-g SO2= kmol/h 塔顶排气中残留的SO 2量为 g'SO2= G SO2- g SO2= kmol/h 塔顶排气中SO 2的摩尔分率为
？
y 2= g'SO2/G M2==%
塔底SO 2的摩尔分率为%
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= kmol/h=4888kg/h
7 用一逆流填料塔将尾气中有害组分A 的分压从降到.已知k AG ·a=h ·m 3·Pa, k AL ·a=h,用溶液中组分B 进行化学吸收,C BL =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 =·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= 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,出口处为,吸收剂中硫酸的浓度进口处
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 =⎰
12AG AG P P AG AG AG
aP k dP P G
为 kmol/m 3,出口处为 kmol/m 3,气体加入量G=45 kmol/h, k AG =×10-6kmol/m 2·Pa ·h ,k AL =0.005m/h,亨利系数:H A =×10-4,总压P=×105Pa,D AL =D BL .
解:硫酸吸收氨的反应中b=,塔顶处:P AG1=, C BL1= kmol/m 3
= kmol/m 3< C BL1= kmol/m 3
=×10-6×= kmol/m 2·h
塔底处: P AG2=, C BL2=m 3
= kmol/m 3> C BL2=m 3
—
= kmol/m 2·h
试绘制吸附等温线.若该吸附等温线遵从朗格缪尔方程式,试求式中A 、B 的值.
解:吸附等温线以横坐标为P ,纵坐标为吸附容量来画(略) 任取曲线上两点,代入X T =ABP/(1+BP)求解, 得A=,B=×10-3(或近似值)
10 设一固定床活性碳的装填厚度为0.6m,活性碳对苯吸附的平衡静活性值为25%,其堆积密度为425kg/m 3,并假定其死层厚度为0.15m,气体通过吸附器床层的速度为0.3m/s,废气含苯浓度为2000mg/m 3.求该吸附器的活性碳床层对含苯废气的保护作用时间.
AG AL
AG
BL AL KP P k k D D b C •••=AG AG A P k N =AG AL
AG
BL AL KP P k k D D b C •••=AL
A AG BL
AL
BL A AG A k H k C D D bH P N 111+••+=
解:
、
=177083s/m
=177083 某活性碳床被用来净化含C 6H 5Cl 的废气，其操作条件是；废气流量为20m 3/min ，温度为25℃，压力为1atm ，C 6H 5Cl 的初始含量为850×10-6（体积分数），床深0.5m ，空塔气速为0.4m/s .假定活性碳的装填密度为400kg/m 3 ，操作条件下的吸附容量为饱和吸附容量的40%，试验测得其饱和容量为 kg(活性碳).
(1)当吸附床长宽比为2:1时,试确定床的过气截面; (2)计算吸附床的活性碳用量;
(3)试确定吸附床穿透前能够连续操作的时间. 解：（1）床的截面积：Q/v=20/（60×）m 2=0.833m 2 (2)活性碳的用量=××400=166.6kg
(3)假定穿透时的吸附容量等于操作条件下的吸附容量=×=0.173kg(C 6H 5Cl)/kg(活性碳);
穿透时能够吸附的量为:×= 28.82kg
将初始浓度转化为质量浓度:850×=4.27g/m 3 所以废气流中C 6H 5Cl 的含量为×20=85.4g/min 穿透前允许的操作时间:t==
压强/103Pa
吸附容量/g 苯·g 碳-1
0ρρv a K b
=)(h L K -==0τ-KL τ。