大气污染控制与装备部分计算题
环境工程典型例题解析
第一部分：颗粒物控制技术
例题：重力沉降室沉降高度计算
题目条件：
- 飞灰颗粒直径 (d_p = 0.5 , \mu m = 0.5 \times 10^{-6} , m)
- 颗粒密度 (\rho_p = 2310 , kg/m^3)
- 空气温度 (T = 298 , K)，压力为常压
- 空气粘度 (\mu = 1.835 \times 10^{-5} , Pa \cdot s)
- 空气密度 (\rho = 1.185 , kg/m^3)（用于计算(Re_p)）
- 重力加速度 (g = 9.8 , m/s^2)
- 沉降时间 (t = 50 , s)
求解： 重力沉降末端速度 (u_s) 及沉降高度 (h)
解答过程：
-
计算Cunningham修正系数 (C)
[
C = 1 + \frac{0.165}{d_p} = 1 + \frac{0.165}{0.5} = 1.33
]
注：(d_p) 单位为μm时适用，用于修正细颗粒的滑移效应。 -
假设Stokes区域计算沉降速度 (u_s)
[
u_s = \frac{d_p^2 \rho_p g C}{18 \mu}
]
代入数据：
[
u_s = \frac{(0.5 \times 10{-6})2 \times 2310 \times 9.8 \times 1.33}{18 \times 1.835 \times 10^{-5}} = \frac{7.525 \times 10^{-9}}{3.303 \times 10^{-4}} = 2.28 \times 10^{-5} , m/s
] -
验证Stokes区域假设（计算粒子雷诺数 (Re_p)）
[
Re_p = \frac{d_p \rho u_s}{\mu} = \frac{0.5 \times 10^{-6} \times 1.185 \times 2.28 \times 10^{-5}}{1.835 \times 10^{-5}} = \frac{1.351 \times 10^{-11}}{1.835 \times 10^{-5}} \approx 7.36 \times 10^{-7} < 1
]
假设成立，沉降速度计算有效。 -
计算50s内的沉降高度 (h)
[
h = u_s \cdot t = 2.28 \times 10^{-5} \times 50 = 1.14 \times 10^{-3} , m = 1.14 , mm
]
结论： 直径为0.5μm的飞灰颗粒在50秒内沉降高度约为1.14 mm。
第二部分：吸收法净化气态污染物
例题1：气液平衡计算（物理吸收）
已知条件：
- 操作条件：25℃、总压 (P = 101.3 , kPa)
- 吸收体系：清水吸收废气中的SO₂（稀溶液）
- 亨利系数 (E = 485 , kPa)
- 平衡溶液中SO₂的摩尔分率 (x = 0.0005)
求解问题：
- 平衡时SO₂的气相分压 (p_A^*)
- 相平衡系数 (m)
解答过程：
-
计算平衡分压 (p_A^*)
[
p_A^* = E \cdot x = 485 \times 0.0005 = 0.2425 , kPa
] -
计算相平衡系数 (m)
[
m = \frac{E}{P} = \frac{485}{101.3} \approx 4.788
]
结论： 平衡分压为0.2425 kPa，相平衡系数约为4.788。
例题2：气液平衡计算（化学吸收）
已知条件：
- 操作条件：25℃
- 吸收体系：含NaOH水溶液吸收CO₂
- CO₂的溶解度系数 (H_A = 0.031 , kmol/(m^3 \cdot kPa))
- 化学平衡时CO₂的液相浓度 ([A] = 0.001 , kmol/m^3)
求解问题： 平衡时CO₂的气相分压 (p_A^*)
解答过程：
[
p_A^* = \frac{[A]}{H_A} = \frac{0.001}{0.031} \approx 0.0323 , kPa
]
结论： 化学吸收显著降低了平衡分压，提高了吸收推动力。
例题3：化学吸收速率计算（极快不可逆反应）
已知条件：
- 吸收体系：NaOH溶液吸收HCl
- HCl气相分压 (p_{AG} = 1.5 , kPa)
- NaOH浓度 (C_{BL} = 0.2 , kmol/m^3)
- 溶解度系数 (H_A = 0.8 , kmol/(m^3 \cdot kPa))
- 气相传质系数 (k_{AG} = 0.05 , kmol/(m^2 \cdot h \cdot kPa))
- 液相传质系数 (k_{AL} = 0.02 , m/h)
- 扩散系数比 (D_{BL}/D_{AL} = 0.9)
- 反应计量数 (\nu_B = 1)
求解问题： HCl的吸收速率 (N_A)
解答过程：
-
计算临界浓度 (C_{Kp})
[
C_{Kp} = \frac{\nu_B k_{AG} p_{AG}}{k_{AL} \cdot \frac{D_{AL}}{D_{BL}}} = \frac{1 \times 0.05 \times 1.5}{0.02 \times \frac{1}{0.9}} = \frac{0.075}{0.0222} \approx 3.378 , kmol/m^3
]
已知 (C_{BL} = 0.2 < 3.378)，反应带在液膜内。 -
计算总传质系数 (K_{AG})
[
\frac{1}{K_{AG}} = \frac{1}{k_{AG}} + \frac{1}{H_A k_{AL}} = \frac{1}{0.05} + \frac{1}{0.8 \times 0.02} = 20 + 62.5 = 82.5
]
[
K_{AG} = \frac{1}{82.5} \approx 0.01212 , kmol/(m^2 \cdot h \cdot kPa)
] -
计算吸收速率 (N_A)
[
N_A = K_{AG} \left( p_{AG} + \frac{1}{H_A \nu_B} \cdot \frac{D_{BL}}{D_{AL}} \cdot C_{BL} \right)
]
[
= 0.01212 \times \left( 1.5 + \frac{1}{0.8 \times 1} \times 0.9 \times 0.2 \right)
]
[
= 0.01212 \times (1.5 + 0.225) = 0.01212 \times 1.725 \approx 0.0209 , kmol/(m^2 \cdot h)
]
结论： HCl的吸收速率约为0.0209 kmol/(m²·h)。
例题4：吸收剂用量计算（物理吸收）
已知条件：
- 吸收体系：清水吸收废气中的NH₃
- 惰性气体流量 (G = 100 , kmol/h)
- 入口NH₃摩尔分率 (y_1 = 0.08)，出口 (y_2 = 0.005)
- 亨利系数 (E = 76 , kPa)，总压 (P = 101.3 , kPa)
- 吸收剂初始浓度 (x_1 = 0)
- 实际液气比系数取1.2
求解问题：
- 最小吸收剂用量 (L_{min})
- 实际吸收剂用量 (L)
解答过程：
-
计算相平衡系数 (m)
[
m = \frac{E}{P} = \frac{76}{101.3} \approx 0.750
] -
计算最小吸收剂用量 (L_{min})
[
L_{min} = \frac{G(y_1 - y_2)}{\frac{y_2}{m} - x_1} = \frac{100 \times (0.08 - 0.005)}{\frac{0.005}{0.750} - 0} = \frac{7.5}{0.006667} \approx 1124.4 , kmol/h
] -
计算实际吸收剂用量 (L)
[
L = 1.2 \times L_{min} = 1.2 \times 1124.4 \approx 1349.3 , kmol/h
]
折合质量流量：(1349.3 \times 18 = 24287.4 , kg/h \approx 24.3 , m^3/h)
结论： 最小吸收剂用量为1124.4 kmol/h，实际用量为1349.3 kmol/h。
例题5：填料塔塔径计算
已知条件：
- 鲍尔环填料塔，用于吸收SO₂
- 气体操作状态流量 (Q = 1500 , m^3/h = 0.4167 , m^3/s)
- 气体密度 (\rho_G = 1.3 , kg/m^3)，液体密度 (\rho_L = 998 , kg/m^3)
- 液气比 (L/G = 2.5 , kg/kg)，填料因子 (\phi = 160 , m^{-1})
- 水与吸收液密度比 (\psi \approx 1)
求解问题： 填料塔的塔径 (D_T)
解答过程：
-
计算液气比修正项
[
L/G \cdot \rho_G / \rho_L = 2.5 \times 1.3 / 998 \approx 0.003257
] -
计算泛点气速 (u_f)
[
u_f = \sqrt{\frac{\rho_L - \rho_G}{\rho_G \cdot \phi \cdot \psi \cdot (L/G \cdot \rho_G / \rho_L)^{0.5}}} = \sqrt{\frac{998 - 1.3}{1.3 \times 160 \times 1 \times \sqrt{0.003257}}}
]
[
= \sqrt{\frac{996.7}{1.3 \times 160 \times 0.05707}} = \sqrt{\frac{996.7}{11.856}} \approx \sqrt{84.07} \approx 9.17 , m/s
] -
计算操作气速 (u)
[
u = 0.7 \times u_f = 0.7 \times 9.17 \approx 6.42 , m/s
] -
计算塔径 (D_T)
[
A = \frac{Q}{u} = \frac{0.4167}{6.42} \approx 0.0649 , m^2
]
[
D_T = \sqrt{\frac{4A}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \times 0.0649}{3.1416}} \approx \sqrt{0.0826} \approx 0.287 , m
]
圆整为公称直径 (0.3 , m)
结论： 填料塔塔径应取0.3 m。
例题6：板式塔理论塔板数计算
已知条件：
- 筛板塔用于硫酸溶液吸收NH₃
- 相平衡系数 (m = 0.05)
- 惰性气体流量 (G = 80 , kmol/h)，吸收剂流量 (L = 1200 , kmol/h)
- 入口NH₃摩尔分率 (y_b = 0.06)，出口 (y_a = 0.002)
- 吸收剂初始浓度 (x_a = 0)
- 塔板效率 (\eta = 65%)
求解问题： 理论塔板数 (N) 及实际塔板数 (N_e)
解答过程：
-
计算吸收因素 (A)
[
A = \frac{L}{mG} = \frac{1200}{0.05 \times 80} = \frac{1200}{4} = 30
] -
计算理论塔板数 (N)
[
N = \frac{1}{\ln A} \ln \left[ \left(1 - \frac{1}{A} \right) \frac{y_b - m x_a}{y_a - m x_a} + \frac{1}{A} \right]
]
[
= \frac{1}{\ln 30} \ln \left[ \left(1 - \frac{1}{30} \right) \frac{0.06}{0.002} + \frac{1}{30} \right]
]
[
= \frac{1}{3.4012} \ln \left[ 0.9667 \times 30 + 0.0333 \right] = \frac{1}{3.4012} \ln (29.0343)
]
[
= \frac{3.3681}{3.4012} \approx 0.99 \approx 1.0
] -
计算实际塔板数 (N_e)
[
N_e = \frac{N}{\eta} = \frac{1.0}{0.65} \approx 1.54
]
向上取整为 (2) 块
结论： 理论塔板数为1块，实际塔板数为2块。
第三部分：吸附法净化气态污染物
例题1：朗格缪尔等温吸附方程参数求解
已知条件： 活性炭吸附苯蒸汽的等温吸附数据，选取两点：
- (P_1 = 400 , Pa)，(X_{T1} = 0.205)
- (P_2 = 4000 , Pa)，(X_{T2} = 0.290)
求解问题： 朗格缪尔方程参数 (A)（饱和吸附量）和 (B)
解答过程：
朗格缪尔方程变换形式：
[
A = X_T + \frac{X_T}{P} \cdot \frac{1}{B}
]
代入两点得方程组：
[
\begin{cases}
A = 0.205 + \frac{0.205}{400} \cdot \frac{1}{B} \
A = 0.290 + \frac{0.290}{4000} \cdot \frac{1}{B}
\end{cases}
]
消去 (A)：
[
0.205 + \frac{0.205}{400B} = 0.290 + \frac{0.290}{4000B}
]
[
\frac{0.205}{400B} - \frac{0.290}{4000B} = 0.085
]
[
\frac{2.05 - 0.29}{4000B} = 0.085 \Rightarrow \frac{1.76}{4000B} = 0.085
]
[
B = \frac{1.76}{4000 \times 0.085} \approx \frac{1.76}{340} \approx 5.176 \times 10^{-3} , Pa^{-1}
]
代入求 (A)：
[
A = 0.205 + \frac{0.205}{400 \times 5.176 \times 10^{-3}} = 0.205 + \frac{0.205}{2.0704} \approx 0.205 + 0.099 \approx 0.304
]
结论： 饱和吸附量 (A = 0.304)，常数 (B \approx 5.176 \times 10^{-3} , Pa^{-1})。
例题2：固定床吸附器设计（希洛夫近似法）
已知条件：
- 废气中CCl₄初始浓度 (C_0 = 2000 , mg/m^3)
- 空床气速 (u = 20 , m/min)
- 活性炭堆积密度 (\rho_B = 450 , kg/m^3)
- 操作周期 (\tau_B = 40 , h = 2400 , min)
- 保护作用系数 (K = 2143 , min/m)，保护作用时间损失 (\tau_0 = 95 , min)
- 废气流量 (V = 1000 , m^3/h)
求解问题： 固定床吸附器的直径 (D)、高度 (Z) 和吸附剂用量 (W)
解答过程：
-
计算床层高度 (Z)
[
Z = \frac{\tau_B + \tau_0}{K} = \frac{2400 + 95}{2143} \approx \frac{2495}{2143} \approx 1.164 , m
] -
计算床层直径 (D)
[
A = \frac{V}{u} = \frac{1000}{20 \times 60} = \frac{1000}{1200} \approx 0.833 , m^2
]
[
D = \sqrt{\frac{4A}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \times 0.833}{3.1416}} \approx \sqrt{1.060} \approx 1.03 , m
]
圆整为 (D = 1.0 , m)，则 (A = \frac{\pi D^2}{4} \approx 0.785 , m^2) -
计算吸附剂用量 (W)
[
W = A \cdot Z \cdot \rho_B = 0.785 \times 1.164 \times 450 \approx 423.9 , kg
]
考虑余量（1.1倍）：(W_{实际} = 423.9 \times 1.1 \approx 466 , kg)
结论： 床层高度1.164 m，直径1.0 m，吸附剂用量466 kg。
例题3：固定床吸附床层高度计算（穿透曲线法）
已知条件：
- 活性炭吸附含苯废气，(y_0 = 0.025 , kg/kg)
- 气体流速 (u = 1 , m/s)，吸附周期 (\tau_B = 90 , min)
- 破点浓度 (y_B = 0.0025)，排放浓度 (y_E = 0.02)
- 活性炭堆密度 (\rho_B = 650 , kg/m^3)，粒径 (d_p = 6 , mm)
- 吸附平衡关系 (y = 0.167 x^{1.5})
- 传质单元高度公式：(H_{OG} = \frac{1.42}{a_p} \left( \frac{d_p G_S}{\mu} \right)^{0.51})，取 (a_p = 600 , m2/m3)
求解问题： 床层高度 (Z)
解答过程：
-
计算传质单元高度 (H_{OG})
[
G_S = \rho u = 2.38 \times 1 = 2.38 , kg/(m^2 \cdot s)
]
[
H_{OG} = \frac{1.42}{600} \times \left( \frac{0.006 \times 2.38}{1.8 \times 10^{-5}} \right)^{0.51} = 0.002367 \times (793.33)^{0.51}
]
[
\approx 0.002367 \times 28.17 \approx 0.071 , m
] -
计算传质单元数 (N_{OG})
- 在 (y_B) 至 (y_E) 间选取若干 (y) 值，由 (y = 0.167 x^{1.5}) 求 (y^*)
- 计算 (\frac{1}{y - y^*})，图解积分得 (N_{OG} = 5.925)
-
计算传质区高度 (Z_a)
[
Z_a = H_{OG} \cdot N_{OG} = 0.071 \times 5.925 \approx 0.42 , m
] -
计算剩余吸附能力分数 (f)
- 绘制 (\frac{y}{y_0}) 与 (\frac{W - W_B}{W_a}) 曲线，求曲线下面积得 (f = 0.55)
-
计算床层高度 (Z)
- 由平衡关系得 (y_0 = 0.025) 时，(x_T \approx 0.282 , kg/kg)
- 物料衡算方程：
[
Z \times 650 \times \frac{Z - 0.42 \times 0.55}{Z} \times 0.282 = 2.38 \times 90 \times 60 \times 0.025
]
[
650 \times (Z - 0.231) \times 0.282 = 2.38 \times 5400 \times 0.025
]
[
183.3 \times (Z - 0.231) = 321.3
]
[
Z - 0.231 \approx 1.753 \Rightarrow Z \approx 1.984 \approx 2.0 , m
]
结论： 床层高度为2.0 m。
例题4：移动床吸附器设计计算
已知条件：
- 分子筛吸附空气中SO₂，废气流量 (G_S = 6500 , kg/h)
- 进口SO₂浓度 (y_1 = 0.03)，出口 (y_2 = 0.0015)，净化效率95%
- 吸附剂进口 (x_2 = 0)
- 传质分系数：(k_y a_p = 1260 G_S^{0.55})，(k_x a_p = 3458)
- 平衡曲线数据：(y_1 = 0.03) 时，(x_1^* = 0.1147)，(m \approx 0.022)
求解问题： 吸附剂用量 (L_S)、床层高度 (Z)
解答过程：
-
计算吸附剂用量 (L_S)
- 最小固气比：
[
\left( \frac{L_S}{G_S} \right)_{min} = \frac{y_1 - y_2}{x_1^* - x_2} = \frac{0.03 - 0.0015}{0.1147 - 0} \approx \frac{0.0285}{0.1147} \approx 0.248
] - 实际固气比（1.5倍）：
[
\frac{L_S}{G_S} = 1.5 \times 0.248 = 0.372
] - 吸附剂用量：
[
L_S = 0.372 \times 6500 = 2418 , kg/h
]
- 最小固气比：
-
计算吸附剂出口SO₂含量 (x_1)
[
x_1 = \frac{G_S (y_1 - y_2)}{L_S} = \frac{6500 \times 0.0285}{2418} \approx \frac{185.25}{2418} \approx 0.0766
] -
计算传质单元数 (N_{OG})
- 在 (y_2) 至 (y_1) 间选取若干 (y) 值，求 (y^) 和 (\frac{1}{y - y^})
- 图解积分得 (N_{OG} = 3.13)
-
计算传质总系数 (K_y a_p)
[
\frac{1}{K_y a_p} = \frac{1}{k_y a_p} + \frac{m}{k_x a_p} = \frac{1}{1260 \times 6500^{0.55}} + \frac{0.022}{3458}
]
[
k_y a_p = 1260 \times 6500^{0.55} \approx 1260 \times 102.3 \approx 128898
]
[
\frac{1}{K_y a_p} \approx \frac{1}{128898} + \frac{0.022}{3458} \approx 7.76 \times 10^{-6} + 6.36 \times 10^{-6} = 1.412 \times 10^{-5}
]
[
K_y a_p \approx 70870 , kg/(h \cdot m^3 \cdot \Delta y)
] -
计算床层高度 (Z)
[
H_{OG} = \frac{G_S}{K_y a_p} = \frac{6500}{70870} \approx 0.0917 , m
]
[
Z = H_{OG} \cdot N_{OG} = 0.0917 \times 3.13 \approx 0.287 , m
]
结论： 吸附剂用量2418 kg/h，床层高度0.287 m。
例题5：固定床吸附有机蒸汽（三氯乙烯回收）
已知条件：
- 操作条件：(T = 294 , K)，(P = 138 , kPa)（绝压）
- 脱酯剂排气流量：283.2 m³/min（标准状态：289 K，101.3 kPa）
- 三氯乙烯体积分数0.2%，回收效率99.5%（质量计）
- 活性炭堆积密度 (\rho_s = 577 , kg/m^3)，静活性 (X_T = 28 , kg/100kg)
- 操作周期：吸附4h，加热脱附2h，冷却1h，备用1h
求解问题： 吸附剂用量、塔径、塔高
解答过程：
-
换算实际体积流量
[
V = V_0 \times \frac{T P_0}{T_0 P} = 283.2 \times 60 \times \frac{294 \times 101.3}{289 \times 138} = 16992 \times \frac{29776.2}{39882} \approx 16992 \times 0.7465 \approx 12689 , m^3/h
] -
计算三氯乙烯质量流量
- 体积流量：(V_{TCE} = 12689 \times 0.2% = 25.378 , m^3/h)
- 摩尔流量：
[
n = \frac{25.378}{22.4} \times \frac{273 \times 138}{294 \times 101.3} \approx 1.133 \times \frac{37674}{29776.2} \approx 1.133 \times 1.265 \approx 1.433 , kmol/h
] - 质量流量：(1.433 \times 131.37 \approx 188.2 , kg/h)
-
计算吸附剂用量
- 4h吸附量：(188.2 \times 99.5% \times 4 \approx 748.7 , kg)
- 所需活性炭质量：(\frac{748.7 \times 100}{28} \approx 2674 , kg)
- 活性炭体积：(\frac{2674}{577} \approx 4.63 , m^3)
-
计算吸附塔尺寸
- 选取空床气速 (u = 0.5 , m/s)，则：
[
A = \frac{12689}{0.5 \times 3600} \approx 7.05 , m^2
] - 塔径：
[
D = \sqrt{\frac{4A}{\pi}} = \sqrt{\frac{28.2}{3.1416}} \approx \sqrt{8.976} \approx 3.0 , m
] - 塔高：
[
H = \frac{4.63}{7.05} \approx 0.66 , m
]
- 选取空床气速 (u = 0.5 , m/s)，则：
结论： 吸附塔直径3.0 m，高度0.66 m，活性炭用量2674 kg。
第四部分：挥发性有机物（VOCs）控制
例题1：蒸气压数据应用（拉乌尔定律）
已知条件：
- 20℃时，苯的蒸气压 (p_{苯}^* = 17.54 , mmHg)，乙醇 (p_{乙醇}^* = 44.75 , mmHg)
- 混合液体中：(x_{苯} = 0.3)，(x_{乙醇} = 0.2)，(x_{水} = 0.5)
- 总压 (P = 760 , mmHg)
求解问题： 气相中苯和乙醇的摩尔分数
解答过程：
拉乌尔定律：
[
y_i = \frac{x_i \cdot p_i^*}{P}
]
- 苯：
[
y_{苯} = \frac{0.3 \times 17.54}{760} = \frac{5.262}{760} \approx 0.00692
] - 乙醇：
[
y_{乙醇} = \frac{0.2 \times 44.75}{760} = \frac{8.95}{760} \approx 0.01178
]
结论： 气相中苯摩尔分数约0.692%，乙醇约1.178%。
例题2：燃烧动力学速率计算（阿伦尼乌斯方程）
已知条件：
- 丙烯醛热氧化参数：(A = 3.30 \times 10^{10} , s^{-1})，(E = 150.1 , kJ/mol)
- 燃烧温度 (T = 538^\circ C = 811.15 , K)
- 废气中丙烯醛浓度 (c_{VOCs} = 1000 , mg/m^3)
- 反应级数 (n = 1)
求解问题：
- 燃烧动力学速率常数 (k)
- 燃烧速率 (υ)
解答过程：
-
计算速率常数 (k)
[
k = A \cdot e^{-E/(RT)} = 3.30 \times 10^{10} \times e^{-150.1/(0.008314 \times 811.15)}
]
[
= 3.30 \times 10^{10} \times e^{-150.1/6.74} \approx 3.30 \times 10^{10} \times e^{-22.27}
]
[
e^{-22.27} \approx 1.8 \times 10^{-10} \Rightarrow k \approx 3.30 \times 10^{10} \times 1.8 \times 10^{-10} \approx 5.94 , s^{-1}
] -
计算燃烧速率 (υ)
[
υ = k \cdot c_{VOCs} = 5.94 \times 1000 = 5940 , mg/(m^3 \cdot s)
]
结论： 速率常数约5.94 s⁻¹，燃烧速率约5940 mg/(m³·s)。
例题3：冷凝法冷却介质用量计算
已知条件：
- 废气量 (q_{m,g} = 1000 , kg/h)，温度从 (t_1 = 80^\circ C) 降至 (t_2 = 20^\circ C)
- 苯冷凝量 (q = 50 , kg/h)，冷凝潜热 (\Delta H = 394 , kJ/kg)
- 苯的比热容 (c_p = 1.74 , kJ/(kg \cdot ^\circ C))
- 废气比热容 (c_p' = 1.01 , kJ/(kg \cdot ^\circ C))
- 冷却水进口 (t_{w1} = 20^\circ C)，出口 (t_{w2} = 35^\circ C)，(c_w = 4.186 , kJ/(kg \cdot ^\circ C))
求解问题： 冷却水用量 (q_{m,w})
解答过程：
总释放热量：
[
Q = q \cdot \Delta H + q \cdot c_p \cdot (t_1 - t_2) + q_{m,g} \cdot c_p' \cdot (t_1 - t_2)
]
[
= 50 \times 394 + 50 \times 1.74 \times 60 + 1000 \times 1.01 \times 60
]
[
= 19700 + 5220 + 60600 = 85520 , kJ/h
]
冷却水用量：
[
q_{m,w} = \frac{Q}{c_w \cdot (t_{w2} - t_{w1})} = \frac{85520}{4.186 \times 15} \approx \frac{85520}{62.79} \approx 1362 , kg/h
]
结论： 冷却水用量约1362 kg/h。
例题4：多组分吸附容量分布分析
已知条件：
- 废气含苯和甲苯，浓度均为500 mg/m³
- 吸附剂层总长度 (L = 1.5 , m)
- 苯挥发性强于甲苯，活性炭对甲苯吸附能力强于苯
分析问题： 吸附容量沿吸附剂层长度的分布规律
解答过程：
-
甲苯（强吸附质）：
- 在进气端迅速被吸附，形成饱和吸附带；
- 吸附容量在约0.8 m后趋近于0。
-
苯（弱吸附质）：
- 在进气端被甲苯竞争取代，吸附容量低；
- 在甲吸附带之后（约0.8 m）开始被吸附，吸附容量升高；
- 在约1.2 m后吸附容量逐渐下降至0。
结论： 吸附塔有效长度应大于1.2 m，以确保苯和甲苯均被有效吸附。
浙公网安备 33010602011771号