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1、福建师范大学22春环境化学离线作业二及答案参考1. 在25时，二元系统处于气液液三相平衡状态，通过分析两个平衡的液相的组成得，已知两个纯组分在系统温度下的饱在25时，二元系统处于气液液三相平衡状态，通过分析两个平衡的液相的组成得，已知两个纯组分在系统温度下的饱和蒸气压分别是，在合理的假设下估计(1) 两组分的活度系数；(2) 平衡压力；(3) 平衡气相组成。低压下的气液平衡准则可以转化为 由活度系数的对称归一化规则，可以假设 和 p=yip=0.76bar y2=0.1296 2. 11用阶跃法测得某反应器中示踪剂浓度随时间变化关系如下： t/s 0 15 25 3511用阶跃法测得某反应器中
2、示踪剂浓度随时间变化关系如下：t/s01525354555657595105c(t)/kgm-300.51.02.04.05.56.57.07.77.7试求：c(t)=7.7以后不变，故c0=7.7kgm-3。 停留时间分布函数F(t)为：$ t/s 0 15 25 35 45 55 65 75 95 105 c(t)/kgm-3 0 0.5 1.0 20. 4.0 5.5 6.5 7.0 7.7 7.7 F(t) 0.065 0.13 0.26 0.52 0.7143 0.8442 0.9091 1 1 F(t) 0.065 0.065 0.13 0.26 0.1943 0.13 0.064
3、9 0.0909 0 1 tF(t) 0.975 1.625 4.55 11.7 10.69 8.44 4.87 8.64 51.5 t2F(t) 14.625 40.625 159.25 526.5 587.76 548.83 365.06 820.37 3063.02 $ 3. 常压下将含水量为25%(湿基)的物料300kg置于温度为90，湿球温度为40的空气中，空气以7m/s的流速平行流过物料常压下将含水量为25%(湿基)的物料300kg置于温度为90，湿球温度为40的空气中，空气以7m/s的流速平行流过物料。干燥面积为5.5m2，湿物料在该条件下的临界含水量为0.12kg水/kg干料，
4、平衡含水量为0.03kg水/kg干料，降速段可视为直线。试求:40下水的汽化潜热 rw=(2491.3-2.30340)kJ/kg=2399kJ/kg 40下空气的饱和湿度 0.622kg水/kg干气 0.0489kg水/kg干气 空气的湿度 kg水/kg干气 0.026kg水/kg干气 空气的比体积 m3/kg干气 1.070m3/kg干气 空气的密度kg/m3=0.959kg/m3 空气的质量流速G=u=0.9597kg/(m2s)=6.713kg/(m2s) 对流给热系数 =0.0143G0.8=0.01436.7130.8kW/(m2)=0.0656kW/(m2) 恒速段干燥速率 =1
5、.36710-3kg/(m2s) 物料的初始干基含水量 绝干物料质量Gc=3000.75kg=225kg 除去40kg水分后物料的干基含水量 所以除去40kg水分的干燥过程处于恒速阶段，所需干燥时间 $再除去20kg水分后物料的含水量。干燥分为恒速段与降速段，所用干燥时间分别记为1、2，则 因降速段干燥速率可视为直线，即 NA=KX(X-X*) 从物料中再除去20kg水分共需干燥时间 =1+2=(0.30+0.67)h=0.97h$按题意，Xc将减小，而X1不变，故干燥过程仍属恒速段。且X0、A、(NA)C不变，而Gc厚度，W=Gc(X1-X2)，故W厚度，=W/(NA)C厚度。所以所需干燥时
6、间 4. 将100kg，90的热水和100kg，20的冷水混合到一起，假定混合在绝热条件下进行，且水的热容为一常数。试求混合过将100kg，90的热水和100kg，20的冷水混合到一起，假定混合在绝热条件下进行，且水的热容为一常数。试求混合过程的总熵变化。通过热量衡算可计算混合后液体的温度t， 100Cp(90-t)=100Cp(t-20) t=55(或328K) 热水的熵变为 冷水的熵变为 总熵变为 AS=AS1+AS2=-42.4+47.2=4.8kJk-1 不同温度的液体相混合，其熵值必然增大。 5. 某热电厂将产生的4.0MPa，400的过热蒸汽，经减压阀减至0.7MPa，240以后送
7、给某工厂使用，由于管道存在阻力和散某热电厂将产生的4.0MPa，400的过热蒸汽，经减压阀减至0.7MPa，240以后送给某工厂使用，由于管道存在阻力和散热，蒸汽到用户的设备时压力只有0.5MPa，温度为152。试求蒸汽在减压阀和管道中的有效能损失。解查水蒸气性质表可得各状态的热力学数据如下。 状态 压力/Mpa 温度/ 焓/kJkg-1 熵/kJkg-1K-1 热电厂过热蒸汽 减压后蒸汽 用户使用蒸汽 环境(液态水) 4.0 0.7 0.5 0.1 400 240 152 25 3213.6 2932.2 2748.7 104.9 6.769 7.0641 6.8213 0.3674 环境温
8、度为298K，有效能变化为 B=(H2-H1)-T0(S2-S1) 过热蒸汽的有效能 B=(3213.6-104.9)-298(6.769-0.3674)=1201kJkg-1 计算蒸汽经过减压阀的有效能变化 经减压后的有效能无法回收，即有效能损失为 蒸汽经过管道的有效能损失为 B=(2748.7-2932.2)-298(6.8213-7.0641) =-111.2kJkg-1 有效能损失 上述情况说明，有效能在减压阀中损失最大，在管道中只损失了9.3%，合计损失有效能40.1%。通常热电厂在计量用户蒸汽流量时，要考虑减压损失和散热这两项，因此须乘以一定的倍数，这是合情合理的。 6. 冬季时一
9、定流量的冷却水进入换热器的温度为10，离开换热器时的温度为70，可将油从120冷却至60。已知油侧的冬季时一定流量的冷却水进入换热器的温度为10，离开换热器时的温度为70，可将油从120冷却至60。已知油侧的对流给热系数为1000W/(m2)，水侧的对流给热系数为3000W/(m2)。冷、热流体呈逆流流动，其中冷却水走管程。夏季时冷却水的进口温度升至30，热油的流量和进口温度不变，试求冷却水的流量应增加多少。假设流体在换热器内作湍流流动，管壁热阻和污垢热阻可以忽略不计。7. 沸点进料时，精馏塔内两段的液体下降摩尔流量相等。( )沸点进料时，精馏塔内两段的液体下降摩尔流量相等。()错误8. 在黏
10、土矿物的形成过程中，常常发生半径相近的离子取代一部分铝()或硅()的现象，即同晶置换作用。下列说法正确的是( )A.与Al离子半径相近的阴离子也可发生同晶置换B.所有同晶置换都可使晶体内部电荷不平衡而带负电，因而能吸附阳离子C.发生同晶置换后的晶体构造并未改变D.高岭石富含钾(KO 47%)，就是发生了同晶置换的结果参考答案：C9. 当_时，大气气团处于稳定状态。A.rrdB.rrdC.r=rdD.rrd参考答案：C10. 禁止无许可证或者不按照许可证规定的种类和范围从事放射性同位素和射线装置的生产、销售、使用活禁止无许可证或者不按照许可证规定的种类和范围从事放射性同位素和射线装置的生产、销售
11、、使用活动。( )正确答案：对11. 依照原子经济理论，化工行业产品越精细复杂E-因子越( )。参考答案：大12. 有一逆流换热器，利用热氮气加热水使之成为蒸汽。0.1013MPa的饱和液态水(H1=417.5kJkg，S1=1.303kJ(kgK)进有一逆流换热器，利用热氮气加热水使之成为蒸汽。0.1013MPa的饱和液态水(H1=417.5kJ/kg，S1=1.303kJ/(kgK)进入换热器被加热为0.1013MPa，175的过热蒸汽(H2=2825.6kJ/kg，S2=7.665kJ/(kgK)，而流率为1kg/s的热氮气由370被冷却到120。设氮气为理想气体，cp=3.5R。假设每生成1kg蒸汽的热损失为100kJ。试求每秒有多少蒸汽生成?当环境温度为20，压力为0.1013MPa时，过程的熵产和损耗功分别为多少?13. 原子经济性为100%的化学反应，其生产过程中的E-因子应等于零。( )T.对F.错参考答案：F14. 设有甲烷乙烷正戊烷气、液混合物处于相平衡状态，系统温度T=310.91K，p=344.653kPa；液相组
