华东理工大学：《化工原理》课程教学资源（习题）第十三章

第十三章习题 过程的方向和极限 1.温度为30℃、水汽分压为2kP的湿空气吹过下列三种状态的水的表面时，试用箭头表示传热和传质的 方向。 水温0 50℃ 30℃ 18℃ 10℃ 传热方向 气水 气水 气水 气水 传质方向 气 水 气 水 气 水 气水 2.在常压下一无限高的填料塔中，空气与水逆流接触。入塔空气的温度为25℃、湿球温度为20℃。水的入 塔温度为40℃。求气、液相被加工的极限。 (1)大量空气，少量水在塔底被加工的极限温度。 (2)大量水，少量空气在塔顶被加工的极限温度和湿度。 过程计算 3.总压力为320kP的含水湿氢气干球温度t=30℃，湿球温度为tw=24℃。求湿氢气的湿度H(kg水/kg 千氢气)。已知氢-水系统的a/km≈I7.4kJ/kg.℃。 4.常压下气温30℃、湿球温度28℃的湿 空气在淋水室中与大量冷水充分接触后，被冷 10C 30 却成10℃的饱和空气，试求： (1)每kg干气中的水分减少了多少？ (2)若将离开淋水室的气体再加热至30 ℃，此时空气的湿球温度是多少？ 5.在t=60℃，H,=0.02kg水kg干气的常压空气中喷水增湿，每公斤的干空气的喷水量为0.006kg, 这些水在气流中全部汽化。若不计喷入的水本身所具有的热焓，求增湿后的气体状态（温度2和湿度H2)。 6.今有C02一水蒸汽混合物2000kgh,其中水蒸汽含量为70%（质量），在操作压强0.3MPa(表)下将该混合物 的温度下降至80℃，试问冷凝下的水量为多少？ 7.氮和苯蒸汽的混合气体在297K时含苯蒸汽分压为7.32kPa,总压为102.4kPa。现采用加压冷却的方法以 回收混合气中的苯，问须将混合气加压至多大的压强并冷却至283K,才能回收75%的苯。（已知283K时苯的饱 和蒸汽压为6.05kPa)。 8.拟在一填料式凉水塔中用空气将水从34℃冷却至20℃，两者作逆流接触。水的流率为2.71×102kg5·m2, 空气的流率为4×10kgs.m2,空气入塔温度为20℃，湿度为0.004g水/kg干空气，当地大气压为100kPa,已知设 备的容积系数ka=l.6×10kgs·m3,并鉴于凉水塔内水温度变化范围不大，试以焓差为推动力法估算凉水塔的高 度。 思考题 1.热质同时传递的过程可分为哪两类？ 2.传质方向或传热方向发生逆转的原因和条件是什么？ 3.热质同时传递的过程极限有什么新特点？ 4.湿球温度w受哪些因素影响？绝热饱和温度s与tw在物理含义上有何差别？ 5.以焓差为推动力计算凉水塔高有什么条件？ 255

第十三章 习 题 过程的方向和极限 1．温度为 30℃、水汽分压为 2kPa 的湿空气吹过下列三种状态的水的表面时，试用箭头表示传热和传质的 方向。 水温θ 50℃ 30℃ 18℃ 10℃ 传热方向 气 水 气 水 气 水 气 水 传质方向 气 水 气 水 气 水 气 水 2．在常压下一无限高的填料塔中，空气与水逆流接触。入塔空气的温度为 25℃、湿球温度为 20℃。水的入 塔温度为 40℃。求气、液相被加工的极限。 （1） 大量空气，少量水在塔底被加工的极限温度。 （2） 大量水，少量空气在塔顶被加工的极限温度和湿度。 过程计算 3．总压力为 320kPa 的含水湿氢气干球温度 t=30℃，湿球温度为 tw=24℃。求湿氢气的湿度 H（kg 水/kg 干氢气）。 已知氢-水系统的α/kH≈17.4kJ/kg.℃。 4. 常压下气温 30℃、湿球温度 28℃的湿 空气在 淋水室中与大量冷水充分接触后， 被冷 却成 10℃的饱和空气，试求： （1） 每 kg 干气中的水分减少了多少？ （2） 若将离开淋水室的气体再加热至 30 ℃，此时空气的湿球温度是多少？ 5．在 t1=60℃，H1=0.02kg 水/kg 干气的常压空气中喷水增湿， 每公斤的干空气的喷水量为 0.006kg， 这些水在气流中全部汽化。若不计喷入的水本身所具有的热焓，求增湿后的气体状态（温度 t2 和湿度 H2）。 *6．今有 CO2－水蒸汽混合物 2000kg/h，其中水蒸汽含量为 70%（质量），在操作压强 0.3MPa(表)下将该混合物 的温度下降至 80℃，试问冷凝下的水量为多少？ 7．氮和苯蒸汽的混合气体在 297K 时含苯蒸汽分压为 7.32kPa，总压为 102.4 kPa。现采用加压冷却的方法以 回收混合气中的苯，问须将混合气加压至多大的压强并冷却至 283K，才能回收 75%的苯。（已知 283K 时苯的饱 和蒸汽压为 6.05kPa）。 *8．拟在一填料式凉水塔中用空气将水从 34℃冷却至 20℃，两者作逆流接触。水的流率为 2.71×10-2 kg/s·m2 ， 空气的流率为 4×10-2kg/s.m2 ，空气入塔温度为 20℃，湿度为 0.004kg 水/kg 干空气，当地大气压为 100kPa，已知设 备的容积系数 kHα=1.6×10-3kg/s·m3 ，并鉴于凉水塔内水温度变化范围不大，试以焓差为推动力法估算凉水塔的高 度。 思 考 题 1. 热质同时传递的过程可分为哪两类? 2. 传质方向或传热方向发生逆转的原因和条件是什么? 3. 热质同时传递的过程极限有什么新特点? 4. 湿球温度 tw受哪些因素影响? 绝热饱和温度 tas 与 tw在物理含义上有何差别? 5. 以焓差为推动力计算凉水塔高有什么条件? 255