陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)课后习题(热、质同时传递的过程)【圣才出品】

第13章热、质同时传递的过程

（一）习题

过程的方向和极限

13-1 温度为30℃、水汽分压为2kPa的湿空气吹过如表13-2-1所示三种状态的水的表面时，试用箭头表示传热和传质的方向。

表13-2-1

解：已知：t＝30℃，P＝2kPa，与三种状态水接触。求：传热、传质方向（用箭头表示）

查水的饱和蒸汽压：

以Δt为传热条件，为传质条件，结果如表13-2-2所示。

表13-2-2

13-2 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。

解：已知：

，逆流接触。

求：（1）大量空气，少量水，

；（2）大量水，少量空气，

。

（1）大量空气处理少量水的极限温度为空气的湿球温度，故

（2）大量水处理少量空气的极限温度为水的温度，故

湿度为H 0，查40℃下，7.38p kPa θ=，则

过程的计算

13-3 总压力为320kPa 的含水湿氢气干球温度t ＝30℃，湿球温度为t W ＝24℃。求湿氢气的湿度H （kg 水/kg 干氢气）。已知氢-水系统的α/k H ≈17.4kJ/（kg·℃）。

解：已知：P ＝320kPa ，t ＝30℃，t W ＝24℃，氢-水系统，α/k H ≈17.4kJ/（kg·℃），求：H （kg 水/kg 干氢气）。

查得24℃下，p w ＝3.0kPa ，r W ＝2436.4kJ/kg ，则

13-4 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）每千克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？

图13-2-1

解：已知：。

（1）查水的饱和蒸汽压：

，故

（2）

与所设基本相符，所以。

13-5 在t1＝60℃，H1＝0.02kg水/kg干气的常压空气中喷水增湿，每千克干空气的喷水量为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）。

解：已知：t1＝60℃，H1＝0.02kg水/kg干气，喷水量W＝0.006kg水/kg干气，等焓过程。求：t2，H2。

增湿后的湿度为

因为等焓过程，所以

13-6 今有CO2-水蒸气混合物2000kg/h，其中水蒸气含量为70％（质量分数），在操作压强0.3MPa（表压）下将该混合物的温度下降至80℃，试问冷凝下的水量为多少（kg/水h）？

解：已知：CO2 -水蒸气，V＝2000kg/h，水蒸气占70％（质），P＝0.3MPa（表），。求：W（冷凝下的水量）。

查得80℃时，水的饱和蒸汽压47.38p kPa θ=，则

13-7 氮和苯蒸气的混合气体在297K 时含苯蒸气分压为7.32kPa ，总压为l02.4kPa 。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 时苯的饱和蒸气压为6.05kPa ）。

解：已知：氮-苯混合气

，

，

2 6.05p kPa θ=。求：

。

由题意

故

13-8 拟在一填料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2.71kg/（s·m 2），空气的流率为4kg/（s·m 2），空气入塔温度为20℃，湿度为0.004kg

水/kg干气，当地大气压为100kPa。已知设备的容积系数k H a＝1.6kg/（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。

解：已知：填料式凉水塔，θ2＝34℃，θ1＝20℃，L＝2.71kg/（s·m2），V＝4kg/（s·m2），t1＝20℃，H1＝0.004kg水/kg干空气，p＝100kPa，k H a＝1.6×10-3kg/（s·m3）。求：塔高Z。

由题意

因为水温变化不大，可近似认为，即为直线关系，故

（二）思考题

13-1 热、质同时传递的过程可分为哪两类？

答：热、质同时传递的过程可分为以下两类：

（1）以传热为目的，伴有传质的过程，如热气体的直接水冷，热水的直接空气冷却等。

（2）以传质为目的，伴有传热的过程，如空气调节中的增湿和减湿等。