4-24液态氨储存于壁面镀银的双层壁容器内,两壁间距较大。外壁表面温度为20℃,内壁外表面温度为-180℃,镀银壁的黑度为0.02,试求单位面积上因辐射而损失的冷量。
解:按一物体被包住处理:φ=1
q1?2??T1?4?T2?4??c1?2????????,c1?2?0.1134100100????????
q1?2??93?4?293?4?2?0.1134?????????8.27W/m
??100??100????4-25黑度分别为0.3和0.5的两个大的平行板,其温度分别维持在800℃和370℃,在它们中间放一个两面的黑度皆为0.05的辐射遮热板,试计算:(1)没有辐射遮热板时,单位面积的传热量为多少?(2)有辐射遮热板时,单位面积的传热量?(3)辐射遮热板的温度?
解:(1)q1?2??T1?4?T2?4??c1?2????????
???100??100???c1?2?c05.669??1.308
1111??1??1?1?20.30.5q1?2??1073?4?643?4?2?1.308????????15102W/m
???100??100????Q1?2
(2)(3)稳定状态下:Q1?3??T3?4?T2?4???T1?4?T2?4?c1?3S???????????c3?2S????
100100100100????????????????c1?3?c05.669??0.2538
1111??1??1?1?30.30.05c0?11??15.669?0.2700
11??10.050.5c3?2??3?2??1073?4?T3?4???T3?4?643?4?0.2538?????0.2700??????????
100100100100?????????????????T3?924.5K?651.5℃
q1?3??T1?4?T3?4???1073?4?924.5?4?2?c1?3?????0.2538???????????1506W/m
??100??100???????100??100???吸收习题参考答案
(注:红色字体标注部分对教材所给答案进行了修正,请核查)
【6-1】 含有8%(体积分数)C2H2的某种混合气体与水充分接触,系统温度为20℃,总压为101.3kPa。试求达平衡时液相中C2H2的物质的量浓度。
解:混合气体按理想气体处理,则C2H2在气相中的分压为
p?p总y?101.3?0.08kPa?8.104kPa
C2H2为难溶于水的气体,故气液平衡关系符合亨利定律,并且溶液的密度可按纯水的密度计算。
查得20℃水的密度为?=998.2kg/m3。
由 cA*?Hp, H??EMS
故 cA*??pEMS
查表8-1可知,20℃时C2H2在水中的亨利系数E=1.23?10kPa,
5故 cA*?998.2?8.1043?33 kmol/m?3.654?10kmol/m51.23?10?18/m3【6-2】 总压为101.3 kPa,温度为20 ℃的条件下,使含二氧化硫为3.0%(体积分数)的混合空气与含二氧化硫为350g的水溶液接触。试判断二氧化硫的传递方向,并计算以二氧化硫的分压和液相摩尔分数表示的总传质推动力。已知操作条件下,亨利系数E=3.55?10kPa ,水溶液的密度为998.2kg/m 。
33解:由道尔顿分压定律
p?p总y?101.3?0.03kPa?3.039kPa
液相摩尔分数为(溶液近似按纯水计算):
0.35x?64?0.0000986
998.218稀溶液符合亨利定律,所以:
p*?Ex?3.55?103?0.0000986?0.35kPa
p >p?,二氧化硫由气相向液相传递,进行吸收过程。
用气相分压表示的总推动力为:
p?p??3.039?0.35?2.689kPa
与气相浓度相平衡的液相平衡浓度:
x??p3.039??0.000856 3E3.55?10用液相摩尔分数表示的总推动力为:
x??x?0.000856?0.0000986?0.0007574
【6-3】 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气的CO2,空气中CO2的体积分数为8.5%,操作条件为15℃、405.3kPa,15℃时CO2在水中的亨利系数为1.24?10kPa,吸收液中CO2的组成为x15?1.65?10?4。试求塔底处吸收总推动力?y、
?x、?p、?c、?X和?Y。
解:相平衡常数为
E1.24?105m=??305.9
p总405.3由亨利定律
*y1?mx1?305.9?1.65?10?4?5.047?10?2
x1*?y10.085??2.779?10?4 m305.9由道尔顿分压定律
p1?p总y1?405.3?0.085kPa?34.45kPa
由亨利定律
*p1?Ex1?1.24?105?1.65?10?4kPa?20.46kPa
吸收液的密度可近似按纯水计算,查手册得,15℃水的密度为998.95kg/m3
x1?s1.65?10?4?998.95则 c1??kmol/m3?9.157?10?3kmol/m3
Ms18*x1?s2.779?10?4?998.95c??kmol/m3?1.542?10?2kmol/m3
Ms18*1吸收液的摩尔比为
X1?X1*?x1?x1?1.65?10?41?x1x*?x1?2.779?10?4*1?x1*1
混合气的摩尔比为 Y1?y10.085??0.0929
1?y11?0.085*y15.047?10?2 Y???0.0532 *1?y11?5.047?10?2*1塔底处吸收总推动力为 ?y*?y1?y1?0.085?5.047?10?2?3.453?10?2
*?x?x1?x1?2.779?10?4?1.65?10?4?1.129?10?4*?p?p1?p1?(34.45?20.46)kPa?13.99kPa ?c*?c1?c1?(1.542?10?2?9.157?10?3)kmol/m3?6.263?10?3kmol/m3
?X??x?1.129?10?4?Y?Y1?Y1*?0.0929?0.0532?0.0397【6-4】 在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇,已知某截面上的气液两相组成为设在一定的操作温度、压力下,甲醇在水中的溶解度系数H为0.5kmol/(m气膜吸收系数为kG的分配情况。
解:以分压表示吸收总推动力
3pA?5kPa,cA?2kmol/m3,
?5?kPa),液膜吸收系数为kL?2?10m/s,
?1.55?10?5kmol/(m2?s?kPa)。试求以分压表示吸收总推动力、总阻力、总传质速率并分析阻力
cA2??4kPa H0.5?pA?pA?p*A?5?4?1kPap*A?总阻力