環(huán)境工程原理

1、1. 增大傳熱的措施：1.增大傳熱面積 2增大平均溫差 3.提高傳熱系數2. 熱量傳遞方式主要有：導熱，熱對流和熱輻射3. 萃取劑的選擇：a的大小反映了萃取劑對溶質A的萃取容易程度。若a>1，表示溶質A在萃取相中的相對含量比萃余相中高，萃取時組分A可以在萃取相中富集，a越大，組分 A與B的分離越容易。若 a=1，則組分A與B在兩相中的組成比例相同，不能用萃取的方法分離。4. 膜分離是以具有選擇透過功能的薄膜為分離介質，通過在膜兩側施加一種或多種推動力，使原料中的某組分選擇性地優(yōu)先透過膜，從而達到混合物分離和產物的提取，濃縮，純化等目的。條件：在選擇分離因子時，應使其值大于1。如果組分 A

2、通過膜的速度大于組分 B,膜分離因子表示為 aA/B;反之。則為 aB/A;如果aA/B=aB/A=1, 則不能實現組分A與組分B的分離。5. 離子交換速率的影響因素：1.離子的性質 2.樹脂的交聯度 3.樹脂的粒徑 4.水中離子濃度5.溶液溫度6. 流速或攪拌速率6. 本征動力學方程實驗測量中怎樣消除對外擴散的影響：加大流體流動速度，提高流體湍流程度，可以減小邊界層厚度，使邊界的擴散阻力小到足以忽略的程度。7. 吸附劑的主要特性：1.吸附容量大。2.選擇性強。3.溫定性好。4.適當的物理特性。5.價廉易得。常見的吸附劑；活性炭，活性炭纖維，炭分子篩，硅膠,活性氧化鋁，沸石分子篩8. 固相催化

3、反應過程：反應物的外擴散一反應物的內擴散一反應物的吸附一表面反應一產物的脫附一產物的內擴散一產物的外擴散9. 測速管特點：測得的是點流速，特點：結構簡單，使用方便，流體的能量損失小，因此較多地用于測量氣體的流速，特別適用于測量大直徑管路中的氣體流速。當流體中含有固體雜質時，易堵塞測壓孔。孔板流量計特點：結構簡單，固定安裝，安裝方便，但流體通過孔板流量計時阻力損失較大。文丘里流量計特點：阻力損失小，尤其適用于低壓氣體輸送中流量的測量；但加工復雜，造價高，且安裝時流量計本身在管道中占據較長的位置。轉子流量計特點：必須垂直安裝，流體自下而上流動，能量損失小，測量范圍寬，但耐溫，耐壓性差。10. 物理

4、吸收和化學吸收的區(qū)別物理吸收僅僅涉及混合物分中某一祖分的簡單傳質過程，溶質在氣液兩相間的平衡關系決定了溶劑在相同傳遞過程的方向，極限以及傳質推動力化學吸收指溶劑 A被吸收劑吸收后，繼續(xù)與吸收劑或者其中的活性組分B發(fā)生化學反應，氣液相際傳質和液相內的化學反應同時進行11. 簡述溫室效應產生的機理（資料：地球和太陽表面溫度的平均溫度分別為288K和5800K）地球吸收太陽的輻射能量才能如此巨大的輻射能量，但是，太陽輻射在地球上的波長要遠短于地球向空間輻射的波長，這種波長的變化扮演了溫室效應中至關重要的角色。二氧化碳及其他溫室氣體對于來自太陽的短波相對透明，但是它們往往吸收那些由地球輻射出去的長波。

5、所以在大氣中積累的溫室氣體，就像一床包裹在地球表面的毯子， 攪亂了地球的輻射平衡，導致地球溫度升高。12. 為什么多孔材料具有保溫性能？保溫材料為什么需要防潮多孔材料的孔隙中保留大量氣體，氣體的導熱系數小，從而起到保溫效果。水的導熱系數較大，如果保溫材料受潮，將會增大整體的導熱系數，從而使得保溫性能降低，所以要防潮13. 球體在空氣中運動，試分析在相同的逆壓梯度下，不同流態(tài)的邊界層對運動阻力的影響。若球體體積較小，運動速度較快，球體主要受到阻力有摩擦阻力和形體阻力，且形體阻力占主導。在相同的逆壓梯 度下，層流邊界層靠近壁面?zhèn)人俣忍荻刃?，邊界層分離點靠前，尾流區(qū)較大，形體阻力大。而湍流邊界層速度

6、梯度 大，邊界層分離點后移，尾流區(qū)較小，形體阻力減小，運動阻力也相應減小。14.某工業(yè)廢氣中含有氨，擬采用吸收法進行預處理。根據你所學的知識，分析提高氨去除效率的方法和具體措 施一、采用吸收能力較強的洗液，如酸性溶液；二、可采用噴霧等方法增大接觸面積；三、適當增加壓強；四、加快 廢氣流速，加強擾動；五、逆向流動等等。15.邊界層厚度：通常將流體速率達到來流速率99%時的流體層厚度定義為邊界層厚度。邊界層分離的必要條件：黏性作用和逆壓梯度。層流邊界層比湍流層更容易分離。16圓管層流流動的平均速率為最大速率的一半。17.對于圓管層流流動的摩擦阻力，流量不變時，產生的能量損失：當管長增加一倍時，阻力

7、損失引起的壓降增加一倍（ 2）當管徑增加一倍時，壓降變?yōu)樵瓉淼?/16.18強化換熱器傳熱過程的途徑：增大傳熱面積、增大平均溫差、提高傳熱系數減少熱阻的主要方法：提高流體的速度、增強流體的擾動、在流體中加固體顆粒、在氣流中噴入液滴、采用短管 換熱器、防止結垢和及時清除污垢19. 分子擴散：由分子的微觀運動（無規(guī)則運動）引起的物質擴散稱為分子擴散。渦流擴散：由流體渦團的宏觀運動引起的擴散稱為渦流擴散。20. 離子交換速率的控制步驟：A.邊界水膜內的遷移 B交聯網孔內的擴散 C.離子交換D.交聯網內的擴散 E.邊界水膜內的遷移A和E稱為液膜擴散步驟或外擴散；B和D稱為樹脂顆粒內擴散或孔道擴散步C為

8、交換反應步驟21.表面過濾與深層過濾的區(qū)別表面過濾深層過濾發(fā)生條件顆粒物濃度咼，濾速慢，濾餅易形成顆粒物濃度低，濾速快過濾介質織布或多孔固體，過濾介質的 孔一般比顆粒物的粒徑小固體顆粒，過濾介質層的空隙大于顆粒 物的粒徑有效過濾介質主要是濾餅固體顆粒實際應用真空過濾機，板框式壓濾機，慢濾池， 袋濾器快濾池兩者聯系表面過濾中濾餅的比阻和深層過濾中過濾介質的比阻均可用公式 （” K 1 （1） 2a 2 ）求得r322. 傳質單元是指通過一定高度的填料層傳質，使一相組成的變化恰好等于該段填料中的平均推動力，這樣一段填料層的傳質稱為一個傳質單元傳質單元數即為這些傳質單元的數目，只取決于傳質前后氣，液

9、相的組成和相平衡關系，與設備的情況無關，其值的大小反映了吸收過程的難易程度傳質單元高度是完成一個傳質單元分離任務所需要的填料層高度，主要取決于設備情況、物理特性及操作條件等， 其值大小反映了填料層傳質動力學性能的優(yōu)劣23. 離子交換速率的影響因素A. 離子性質：離子的化合價越高，其孔道擴散速率越慢B. 樹脂的交聯度：樹脂的交聯度大，離子在樹脂網孔內的擴散就慢C樹脂的粒徑：樹脂粒徑越小，離子在孔道擴散的距離越短，同時液膜擴散的表面積增加，因此樹脂整體的交換速率越快。對于液膜擴散，離子交換速率與樹脂粒徑成反比；對于孔道擴散， 離子交換速率與樹脂粒徑的二次方程反比D. 水中離子濃度：離子濃度越大時，

10、其在水膜中的擴散很快，離子交換速率為孔道擴散控制，反之，為液膜擴散 控制E. 溶液溫度：升高溶液溫度，有利于提高栗子交換速率F. 流速或攪拌速率：增加樹脂表面水流流速或提高攪拌速率，可以增加樹脂表面附近的水流紊動程度，在一定程度上可提高液膜擴散速率。24. 膜傳遞的過程模型A. 通過微孔的傳遞：在最簡單的情況下是單純的對流傳遞B. 基于擴散的傳遞：要傳遞的組分首先必須被溶解在膜相內25. 空時：反應器有效體積與物料體積流量之比值。t=V/qv空速：指單位反應器有效體積所能處理的物料的體積流量。表示單位時間能處理幾倍于反應器體積的物料，反 映了一個反應器的強度。SV= qv/V26. 間歇操作是

11、將反應原料原料一次加入反應器，反應一段時間或達到一定的反應程度后一次取出全部的反應物料，然后進入下一批原料的投入、反應和物料的取出，因此有時也稱為分批操作連續(xù)地將原料輸入反應器，反應物料也連續(xù)地流出反應器，這樣的操作稱為連續(xù)操作27. 全混流：指反應物進入反應器后，能瞬間達到完全混合，反應器內的濃度、溫度等處處相同。全混流認為返混 為無限大。推流：指物料以相同的流速和一致的方向移動，即物料在反應器內齊頭并進，在徑向充分混合，但不存在軸向 混合，即返混為0.28. 平推流反應器的特點：A.在連續(xù)穩(wěn)態(tài)操作條件下，反應器各斷面上的參數不隨時間變化而變化B.反應器內各組分濃度等參數隨軸向位置變化而變化

12、，故反應速率隨之變化C.在反應器的徑向斷面上各處濃度均一，不存在濃度分布。平推流反應器滿足條件：A.管式反應器的管長是管徑的10倍以上，各斷面上的參數不隨時間變化而變化B.固相催化反應器的填充層直徑是催化劑粒徑的10倍以上。29. 基質抑制：對于苯酚、氨、醇類等對微生物生長有毒害作用的基質，在低濃度范圍內，生長速率隨基質濃度的 增加而增加，但當其濃度增加到某一數值時，生長速率反而隨基質濃度的增加而降低，這種現象稱基質抑制作 用代謝產物抑制：在某些情況下，代謝產物會影響微生物的生長，這種現象稱代謝產物抑制現象。30. 本征動力學反應物吸附過程控制：二 我一kaPaKpKsKaPp(i/Ks)Kp

13、Pp 1r表面反宜知嚴呀的脫陽達到平謖表面反應過程控制應 KaPa(Kp/Ks)Pp1 KA PAKP ppl. V- nRp _4I %”減-心p占耳的駛附這到平k產物脫附：AkpKsKaPa Pp/Kp1 KaPa(1 Ks)31.費克定律：Naz -D ab dc (用物質的量濃度表示)dz式中：NAz單位時間在z方向上經單位面積擴散的組分 c a組分 A的物質的量濃度，kmol/m3；D ab組分A在組分B中進行擴散的分子擴散系數,A的量，即擴散通量，也稱擴散速率，kmol/ ( nT s);m/s ；dC組分A在z方向上的濃度梯度，kmol/(m 3 m)。dz對于液體混合物，常用質

14、量分數表示濃度，于是又可寫成Naz - D AB dX "A ；Adz當混合物的濃度用質量濃度表示時，又可寫為N AA-D AB d aAdz32.準數Helfferich數（He）:根據液膜擴散控制與顆粒內擴散控制兩種模型得到的半交換周期，即交換率達到一半時所需要的時間之比，得到:He qoDr b1 （52 a/b）Co° D 1He=1，表示液膜擴散與顆粒內擴散兩種控制因素同時存在，且作用相等；He>> 1,表示液膜擴散所需要之半交換周期遠遠大于顆粒內擴散時之半交換周期，故為液膜擴散控制； He<< 1,表示為顆粒內擴散控制。Vermeulen

15、 數（Ve）4.8(q°DrD1 co bb1、)PeVe> 0.3，為液膜擴散控制;33.細胞產率系數細胞的生長量反應消耗的某一基質量-Yx /s1/ 2Ve< 0.3，為顆粒內擴散控制;0.3 < Ve< 3.0，為兩種因素皆起作用的中間狀態(tài)。Yx/C細胞生長量細胞的含碳率 碳源消耗量碳源的含碳率XYx/S X34.代謝產物的產率系數Yp / S代謝產物生成量 基質消耗量rpYp / crs代謝產物生成量基質消耗量產物含碳率基質含碳率PYp / sS35.固體催化劑的物理性狀（1）比表面積：單位質量催化劑具有的表面積稱為比表面積。記為(2)as顆?？左w積又

16、稱孔容積，簡稱孔容，是指每克催化劑內部微孔所占有的體積，用顆粒微孔體積 顆粒總體積孔隙率是催化劑顆?？兹莘e占總體積的分率，用?3表示pVg表示，其單位是m3 g-1 oV gVp(3)固體密度又稱真密度，是指催化劑固體物質單位體積（不包括孔占有的體積）的質量，用P g.cm -3。顆粒密度是指單位體積固體催化劑顆粒（包括孔體積）的質量，用p顆粒微孔體積固體體積S表示, 表示，單位為單位為g.cm -3 .M pVgp顆粒微孔體積Vg sMpVg 亞 1 %. Ss（4）顆粒微孔的結構與孔體積分布：除孔容外，顆粒內微孔的性狀和孔徑對催化劑的性質也有很大的影響。用孔體積分布，即不同孔徑的微孔所占總

17、孔體積的比例，可以粗略的評價微孔的結構，（5）顆粒堆積密度（p b）:顆粒質量mpb 填充層體積V填充層空隙率（& b）:填充層顆粒間空隙體積填充層體積填充層體積-顆粒體積填充層體積2.2假設在25C和1.013 x 1pa的條件下，SQ的平均測量濃度為 400卩g/rB,若允許值為0.14 X 10，問是否符合要求?解：由題，在所給條件下，將測量的SO2質量濃度換算成體積分數，即RT 103APMa38.314 298 10400 10 90 15 10 6大于允許濃度，故不符合要求1.013 105 64'2.8某河流的流量為3.0m3/s，有一條流量為0.05m3/s的小

18、溪匯入該河流。為研究河水與小溪水的混合狀況，在溪水中加入示蹤劑。假設儀器檢測示蹤劑的濃度下限為1.0mg/L。為了使河水和溪水完全混合后的示蹤劑可以檢出,溪水中示蹤劑的最低濃度是多少？需加入示蹤劑的質量流量是多少？假設原河水和小溪中不含示蹤劑。解：設溪水中示蹤劑的最低濃度為則根據質量衡算方程，有0.05 p=( 3 + 0.05) X 1.0 解之得p= 61 mg/L加入示蹤劑的質量流量為61 X 0.05g/s= 3.05g/s2.9假設某一城市上方的空氣為一長寬均為100 km、高為1.0 km的空箱模型。干凈的空氣以 4 m/s的流速從一邊流入。假設某種空氣污染物以10.0 kg/s的

19、總排放速率進入空箱，其降解反應速率常數為0.20h5假設完全混合，(1 )求穩(wěn)態(tài)情況下的污染物濃度；(2)假設風速突然降低為 1m/s，估計2h以后污染物的濃度。解：(1)設穩(wěn)態(tài)下污染物的濃度為 p則由質量衡算得 10.0kg/s( 0.20/3600) XpX 100X 100X 1Xm0/s 4X 100X 1 X pm3/s= 0解之得 p= 1.05 X T?hg/m 3(2)設空箱的長寬均為L,高度為h,質量流量為 qm,風速為u。根據質量衡算方程qm1qm2dmdt有 qm uLh k L2hddtL2h帶入已知量，分離變量并積分,3600dt0d1.05 10 2 10-66.6

20、10-5積分有 p= 1.15 X 10mg/m 32.11有一裝滿水的儲槽，直徑1m、高3m?，F由槽底部的小孔向外排水。小孔的直徑為4cm,測得水流過小孔時的流速U0與槽內水面高度z的關系U0 = 0.62 (2gz) 0.5”試求放出1m3水所需的時間。 解：設儲槽橫截面積為A1,小孔的面積為 A2由題得 A2uo= dV/dt，即 uo= dz/dt X1/A2所以有一dz/dt X (100/4) 2= 0.62 ( 2gz) 0.5即有一 226.55 X-Z.5dz = dtzo= 3mZ1= zo 1m3X ( nX 0.25mi -1= 1.73m積分計算得t = 189.8s

21、4.3某燃燒爐的爐壁由 500mm厚的耐火磚、380mm厚的絕熱磚及250mm厚的普通磚砌成。其入值依次為1.40W/(mK), 0.10 W/(m K)及 0.92 W/(m K)。傳熱面積A為1m2。已知耐火磚內壁溫度為 1000C,普通磚外壁溫度為50C。(1)單位面積熱通量及層與層之間溫度；(2)若耐火磚與絕熱磚之間有一2cm的空氣層，其熱傳導系數為0.0459W/(m -°C )。內外壁溫度仍不變，問此時單位面積熱損失為多少？解：設耐火磚、絕熱磚、普通磚的熱阻分別為1、2、3。(1 )由題易得 1 =一T = 0.357 m2 K/W1.4Wm1K 12= 3.8 m2 K

22、/W ,3 = 0.272 m2 K/W所以有 q =T一 = 214.5W/m 2123由題 T1= 1000 C , T2 = T1 - QR = 923.4 C, T3= T1-Q ( R1 + R2) = 108.3 C ,T4 = 50 C(2)由題，增加的熱阻為 '= 0.436 m2 K/W q = T/(1 +2十3 +' = 195.3W/m 23.5如圖3-3所示，有一直徑為 1m的高位水槽，其水面高于地面8m，水從內徑為100mm的管道中流出，管路出口高于地面2m，水流經系統的能量損失(不包括出口的能量損失)可按hf 6.5u2計算，式中u為水在管內的流速

23、，單位為 m/s。試計算/ 1)若水槽中水位不變，試計算水的流量；/ 2)若高位水槽供水中斷，隨水的出流高位槽液面下降，試計算液面下降1m所需的時間。解：/1)以地面為基準，在截面 1-1和2-2'之間列伯努利方程，有2 2 U1 /2+ P1/ 什 gZ1 = U2 /2 +p2/ 什 gZ2+ Sih由題意得P1= p2,且U1= 0所以有 9.81m/s2x(8m 2m)= u2/2 + 6.5u2解之得 u= 2.90m/sqv= uA = 2.90m/s x>n0.01r2/4= 2.28 x 10m3/s/ 2)由伯努利方程，有u/2 + gz1 = U22/2 +

24、gz2+ Sh即 U12/2 + gz1 =7U22 + gZ2由題可得 U1/U2= /0.1/1) 2= 0.01取微元時間dt，以向下為正方向，則有U1 = dz/dt所以有 / dz/dt) 2/2 + gz1= 7 / 100dz/dt) 2/2 + gz2積分解之得t = 36.06s3.9 一鍋爐通過內徑為 3.5m的煙囪排除煙氣，排放量為 3.5 x 1m3/h，在煙氣平均溫度為 260C時，其平均密 度為0.6 kg/m 3，平均粘度為2.8 x 104Pas。大氣溫度為20C，在煙囪高度范圍內平均密度為1.15 kg/m 3。為克服煤灰阻力，煙囪底部壓力較地面大氣壓低245

25、 Pa。問此煙囪需要多高？假設粗糙度為5mm。解：設煙囪的高度為 h，由題可得 ，u =qv/A = 10.11m/s ,Re= du p /=7.58 x 10相對粗糙度為 s /= 5mm/3.5m = 1.429 x 1)3查表得 匸0.028所以摩擦阻力hfh u2d2建立伯努利方程有 u,/2 + pi/ p+gzi = U22/2 + p2 葉 gz2+ S h由題有 ui = U2, pi = po 245Pa, p2= po p空gh(hx 1.15 kg/mfx 9.8m/S 245Pa) / (0.6kg/m 3)= hx 9.8m/W+ hx X (lO.llm/s )

26、2/2 解之得 h= 47.64m3.10用泵將水從一蓄水池送至水塔中，如圖3-4所示。水塔和大氣相通，池和塔的水面高差為60m，并維持不變。水泵吸水口低于水池水面2.5m，進塔的管道低于塔內水面1.8m。泵的進水管 DN150，長60m，連有兩個90°彎頭和一個吸濾底閥。泵出水管為兩段管段串聯，兩段分別為DN150、長23m和DN100、長100 m ,不同管徑的管道經大小頭相聯，DN100的管道上有3個90°彎頭和一個閘閥。泵和電機的總效率為 60%。要求水的流量為140 m3/h , 如果當地電費為0.46元/ ( kW-h)，問每天泵需要消耗多少電費？(水溫為25C

27、，管道視為光滑管解：由題，在進水口和出水口之間建立伯努利方程，有We = gh+Sh25C時，水的密度為 997.0kg/m 3,粘度為0.9 x 103Pas管徑為 100mm 時，u = 4.95m/s , Re= du p / = 5.48 x 10 為湍流為光滑管，查圖，匸0.02管徑為 150mm 時，u =2.20m/s , Re= du p / =3.66 x 10管道為光滑管，查圖， 匸0.022泵的進水口段的管件阻力系數分別為 吸濾底閥Z= 1.5; 90°彎頭 =0.75;管入口 = 0. 5Sh1 =( 1.5 + 0.75 x+0.5 + 0.022 x 60

28、15) x (2.20m/s ) 2/2= 29.76m2/s2泵的出水口段的管件阻力系數分別為大小頭 =0.3; 90°彎頭Z= 0.75;閘閥 =0.17;管出口 = 1Sh = (1 + 0.75 x+0.3+ 0.17 + 0.02 x 100/1) x (4.95m/s2 + (0.023 x/035) x (2.20m?s2 = 299.13m2/s2We= gh + S f=29.76m2/s2 + 299.13m2/s2 + 60mx 9.81m/s2 = 917.49 m2/s2= 917.49J/kgWn =( 917.49J/kg/60%) x 140rf/h

29、x 997.0kg/m= 5.93 x 10w總消耗電費為 59.3kWX 0.46元/ ( kW-h) x 24h/d= 654.55 元/d4.4某一60 mnx 3mm的鋁復合管，其導熱系數為 45 W/(m K),外包一層厚 30mm的石棉后，又包一層厚為 30mm的軟木。石棉和軟木的導熱系數分別為0.15W/(m K)和0.04 W/(m K)。試求(1)如已知管內壁溫度為-105C，軟木外側溫度為 5 C,則每米管長的冷損失量為多少？(2 )若將兩層保溫材料互換，互換后假設石棉外側溫度仍為5C,則此時每米管長的冷損失量為多少？解：設鋁復合管、石棉、軟木的對數平均半徑分別為rm1、r

30、m2、rm3。由題有 rm1 =3 mm = 28.47mm, rm2=30 mm = 43.28mmrm3 =30 mm = 73.99mm3060lnln2730b3In9060(1) R/L= bb2(1)基于管外表面積的總傳熱系數; 解：(1)將鋼管視為薄管壁，則有11b1K 一1 2m34902.9510rs1 rs2K/W0.0022m45K/WK/Wm2 K/W 0.00026m 2458K/W 0.000176mK/W K= 338敕 E K)s2100%rs1rs2(2)產生污垢后增加的熱阻百分比為丄K0.1760.262.950.1760.26注：如不視為薄管壁，將有5 %

31、左右的數值誤差。100%17.34%4.10在套管換熱器中用冷水將100 C的熱水冷卻到50C,0 180 X 10m的管內流動，溫度從 20C升至30C。已知基于管外表面的總傳熱系數為 失，且近似認為冷水和熱水的比熱相等，均為4.18 kJ/ ( kg K).試求(1 )冷卻水的用量；(2)兩流體分別為并流和逆流流動時所需要的管長，并加以比較。解：(1 )由熱量寸恒可得 qmcCpcAT= qmhCph AT熱水的質量流量為3500kg/h。冷卻水在直徑為2320 W/ (m2K)。若忽略熱損(2)并流時有 AT= 80K, AT= 20KT2T180K20KTm43.28 KIn80T12

32、0qmc= 3500kg/h X 50/10 C= 17500kg/h33030=K m/WKm/WKm/W245 28.4720.1543.2820.04 73.99=3.73 X 104k m/W + 0.735K m/W + 1.613Km/W=2.348K m/WQ/L =T - 46.84W/mR/L(2) R/L=bib321rm122rm223rm333030W m/KWm/KWm/K245 28.4720.0443.2820.15 73.99=3.73 X 10Km/W + 2.758K m/W + 0.430K m /W=3.189Km /WTQ/L = 34.50W/mR/

33、L4.9在換熱器中用冷水冷卻煤油。水在直徑為0 19 X 2m的鋼管內流動，水的對流傳熱系數為3490 W/ ( m2 K),煤油的對流傳熱系數為 458 W/ ( m2K)o換熱器使用一段時間后，管壁兩側均產生污垢，煤油側和水側的污垢熱阻分別為0.000176 m2 K/W和0.00026m2 K/W，管壁的導熱系數為 45 W/ (m K)。試求(2)產生污垢后熱阻增加的百分數。由熱量守恒可得 KAATm = qmhCph AT即 Kn dLA(T= qmhCph AT_ qmhCph Th3500 kg / h 4.18kJ/(kg K) 50KL23.58 rmK d Tm 2320W

34、/(m2 K) 0.18m 43.28K逆流時有 AT= 70K, AT = 30KTm70K 30KInT2Tiln°47.21 K30同上得LqmhCphT hK d Tm3500kg /h 4.18kJ/(kg K) 50Ko noz 3.28m2320W/(m2 K) 0.18m 47.21 K比較得逆流所需的管路短，故逆流得傳熱效率較高。4.12火星向外輻射能量的最大單色輻射波長為13.2 ym若將火星看作一個黑體，試求火星的溫度為多少?33解：由 AmT= 2.9 X 1（? 得 t 2.9 32.9 10219 70 Km 13.2 10 181.00510 3 3 1

35、0998.2 0.186 26.1直徑60叩的石英顆粒，密度為2600kg/m3,求在常壓下，其在20C的水中和20C的空氣中的沉降速度 （已知該條件下，水的密度為998.2kg/m3,黏度為1.005 X 10-3Pa；空氣的密度為1.205kg/m 3,黏度為1.81 X 10Pas）。解：（1）在水中，假設顆粒的沉降處于層流區(qū)，由式（）得:檢驗:3.1310 3 m/sp gd p Ut186r dpUt 60103.13ReP1.00522600998.29.816010 6位于在層流區(qū)，與假設相符，計算正確。（2）在空氣中應用K判據法，得，Kd p3g p2636010 69.811

36、.2052600521.81 10 520.336所以可判斷沉降位于層流區(qū)，由斯托克斯公式，可得:6 20.28 m/sP gd P226009.816010Ut -518 18 1.81 106.6落球黏度計是由一個鋼球和一個玻璃筒組成，將被測液體裝入玻璃筒，然后記錄下鋼球落下一定距離所需要的時間，即可以計算出液體黏度?，F在已知鋼球直徑為10mm，密度為7900 kg/m 3,待測某液體的密度為1300kg/m 3,鋼球在液體中下落 200m m,所用的時間為 9.02s,試求該液體的黏度。解：鋼球在液體中的沉降速度為ut L/s 200 10 3 /9.02 0.022 m/s假設鋼球的沉

37、降符合斯托克斯公式，則18 utgd p2790013009.811018 0.02216.35 Pas檢驗：Re 皿 0.02210 10 3 130000仃2，假設正確。p16.356.7降塵室是從氣體中除去固體顆粒的重力沉降設備，氣體通過降塵室具有一定的停留時間，若在這個時間內顆粒沉到室底，就可以從氣體中去除，如下圖所示?，F用降塵室分離氣體中的粉塵（密度為4500kg/m3）,操作條件是：氣體體積流量為6m3/s，密度為0.6kg/m 3，黏度為3.0 x 10pas,降塵室高2m，寬2m，長5m。求能被完全去除的最小塵粒的直徑。解：設降塵室長為I,寬為b，高為h，則顆粒的停留時間為t停

38、l/ui，沉降時間為t沉h/ut，當t停t沉時,顆?？梢詮臍怏w中完全去除,t停 t沉對應的是能夠去除的最小顆粒，即l/ui h/q因為ui hb，所以hqVIhbqVlb0.6 m/s5 2假設沉降在層流區(qū)，應用斯托克斯公式，得檢驗雷諾數Re pdp min5183 100.69.8145000.68.57 10 5 m 85.7dput8.5710 50.60.6苗 2，在層流區(qū)。310 5所以可以去除的最小顆粒直徑為85.7 ym6.8采用平流式沉砂池去除污水中粒徑較大的顆粒。如果顆粒的平均密度為2240kg/m 3,沉淀池有效水深為1.2m，水力停留時間為1min，求能夠去除的顆粒最小粒

39、徑（假設顆粒在水中自由沉降，污水的物性參數為密度1000kg/m 3，黏度為 1.2 x 悔玄 s）。解：能夠去除的顆粒的最小沉降速度為Uth/t 沉1.2/600.02m/sp gd p21818 ut；18 *1.210 30.021 8810 4 mP g224010009.81dput8810 4 O.°2 10°03 132，假設錯誤。1.2 10 3假設沉降符合斯克托斯公式，則所以dP檢驗Re p假設沉降符合艾倫公式，則所以dd p'1.40.60.4Uto.27，P0.6gd p Re p0.02 143 a1.2 100.410000.27 2224

40、010009.81ut2.12 10 4 m200 C，體積流量為3800650mm，200 C空氣的解：標準旋風分離器進口寬度 B D/40.65/40.1625m,進口高度 h D/20.65/20.325m,進口氣速 ui % / Bh 3800/3600 /0.1625 0.32519.99m/s所以分離粉塵的臨界直徑為de9 BUi pN92.6010 50.16253.1419.992290567.2710m=7.27 m27.1用板框壓濾機恒壓過濾某種懸浮液，過濾方程為V V 6 105A2t式中：t的單位為s(1)如果30min內獲得5m3濾液，需要面積為 0.4m2的濾框多少

41、個?(2)求過濾常數 K, qe, te。252解：(1)板框壓濾機總的過濾方程為 V V 6 10 At在t 30 601800s內，V 5m3，則根據過濾方程51 2 5 6 10 5A2 1800求得，需要的過濾總面積為2A 16.67m ,所以需要的板框數薛 41.6750.442(2)恒壓過濾的基本方程為V2 2VVe KA 2t與板框壓濾機的過濾方程比較，可得K 6 10 5m2/sVe 0.5m3, qeVe0.03m3/m2A 16.67te2qe0.032K 6 10 515sm3/h，粉塵密度為2290 kg/m 3,求旋風分離器能分離粉塵的臨界直徑(旋風分離器的直徑為密度

42、為 0.746 kg/m 3,黏度為 2.60 X 10 Pas)。te為過濾常數，與qe相對應，可以稱為過濾介質的比當量過濾時間,7.6用過濾機過濾某懸浮液，固體顆粒的體積分數為0.015,液體粘度為1 X 10 Pas。當以98.1kPa的壓差恒壓過濾時，過濾20min得到的濾液為0.197 m3/m2 ,繼續(xù)過濾20min,共得到濾液0.287 m3/m 2,過濾壓差提高到 196.2kPa時，過濾20min得到濾液0.256 m3/m2，試計算qe, r0,s以及兩壓差下的過濾常數 K (濾液黏度為1X 105 Pas)。解：依題意，可得0.197 98100(2)2400(2) 2 0.197 qe-聖