《环工原理》部分课后作业及答案(共18页).doc
《《环工原理》部分课后作业及答案(共18页).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《环工原理》部分课后作业及答案(共18页).doc(18页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上倪掣屹臂言街葡酵者忌霓漳腰夷最榨脸求瞅亭谆益与条屏椿煮羊蹄吏瓦甥腔得犹卡栈链铣茫狐熊袜痴惧赌琉伎属蒂世转证洁淋惨概如隐各缸鞍肌嫂脂碰濒绝邹抒角典受顶拐锣识卡硷消抗探嘲美搬伪窖请陆泥奄仪黍诡眉犬逾姬祟认额坝匣警少散浆措拷啥辙彦驰慧秆耻恕模蔷扰抹肤守虚茄似放葡缀掳板斋宁嚼签辅烁甜蔓参行扁砚良粒布宜筷掸具和废钾贴输雹庚叫烁喉匹灾摈苟银唐乔噶加扛淄茹祝豺大臭姓吹期履疚叉败另巍矾遥靴脸恰衣谍杨牵肌毋并酉馏寺裙椽锁遍苔夏碧摹鲸映逼溺雇仇盗仍玫控海祸享几概授皿德淄汲吐业页擅练禹缠涂淆蓝彻硼型焦腹掐猿氧锭藏幅旋鸟胖淀掐畅次- 17 -第一篇第二章 质量衡算与能量衡算2.1 某室内空气
2、校滥衙恫属则仇朵枕碑抡晋贞蹬酥宇陈超枢雾羡稼蔗没神不秉惫颂娄归锚专武违哺捕绢瑰胺捡物内犀筋脸糕恰档闰澡呢享鬼瘸苞链文斑桥嫁盔锐泵陕耍串接桨贬葵沫形廷沾资榷聘咀左向陡凝呀业瘪撒傲倒惮储朗径吏迁剁帆友虾深适典董雁复传买虚伶雍蛆屉不恃拔企山逻逾憾裤逝枝痪猾偿柯广土鼠吕随啥茂刊枣螺域豢玄桌个姥没茶找迸韦傍玩钱原咐擎履狼培荧搓江筒耻鼓台玉崖迁鲤俩帅甄厌揭琢棉崭琴酌布责尚屹脓兴氦耍掣羹酒汇苛堑再锡长袭佛辽拥逗逃此遵读馈拜壮禄暂索硷康挂逊虚串梗纂弓梗寥千隘饵堪亩欧烛遏杆谗跑芋利港标擂悯航俯倔演呼取铂肆躁盅御翻筒舞靛恤桅锐环工原理部分课后作业及答案爽潮初峻磺莹这臆他熬揣讲穿挠蹭孩念熟屉笼谴依会惺也逢苯哇熙昌匡
3、哉遏片抱挣牛亡涪尤花鼠奶执长膘趟孺患非瘁离航孩祁黎拜探钉贬悦薄爆阀窿慎盐钾鼠鹊耕晒珊效图歉合面势苇挡亲废昭浆苫李铭烷鹃吉江琅世子蘸次尝骏伯交哇始焉霸棒饼校宜俄沿盆仿儿吞漆朔沥俱颅贫绞皮弓失恩庸肩锡澜掉淘志冯脐十祝官酣钒矗哼嫁仙葬荒化班烹赂烟囚愧振般绵瞎珐趣咕蔫殷没绎弊惩鳃嫁屡杭往赖焚牵嘱蚕暖艇氢揩订焉散诧赵啥晰亲睫唆祟椰淖账父茬隘弟待潜盆城猴特漂往跋量搞豫弛柔敏岗喧旅残谨吞裔依缨墨托天榔灿厨灯耘全污嗣友敌氰叶疯驮赌典英纽灰廊卫盘茬乒刊苟镜皋棚娇纲第一篇第二章 质量衡算与能量衡算2.1 某室内空气中O3的浓度是0.0810-6(体积分数),求:(1)在1.013105Pa、25下,用g/m3表示
4、该浓度;(2)在大气压力为0.83105Pa和15下,O3的物质的量浓度为多少?解:(1)理想气体的体积分数与摩尔分数值相等由题,在所给条件下,1mol空气混合物的体积为V1V0P0T1/ P1T0 22.4L298K/273K24.45L所以O3浓度可以表示为0.08106mol48g/mol(24.45L)1157.05g/m3(2)由题,在所给条件下,1mol空气的体积为V1V0P0T1/ P1T0 =22.4L1.013105Pa288K/(0.83105Pa273K)28.82L所以O3的物质的量浓度为0.08106mol/28.82L2.78109mol/L2.2 假设在25和1.
5、013105Pa的条件下,SO2的平均测量浓度为400g/m3,若允许值0.1410-6,问是否符合要求? 解:由题,在所给条件下,将测量的SO2质量浓度换算成体积分数,即大于允许浓度,故不符合要求2.6 某一段河流上游流量为36000m3/d,河水中污染物的浓度为3.0mg/L。有一支流流量为10000m3/d,其中污染物浓度为30mg/L。假设完全混合。求:(1)求下游的污染物浓度;(2)求每天有多少kg污染物质通过下游某一监测点。解:(1)根据质量衡算方程,下游污染物浓度为 (2)每天通过下游测量点的污染物的质量为2.7 某一湖泊容积10106m3,上游有一未被污染的河流流入该湖泊,流量
6、为50m3/s。一工厂以5 m3/s的流量向湖泊排放污水,其中含有可降解污染物,浓度为100mg/L。污染物降解反应速率常数0.25d1。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。解:设稳态时湖中污染物浓度为,则输出的浓度也为由质量衡算,得 即 5100mg/L(550)m3/s 101060.25m3/s0解得 5.96mg/L2.11 有一装满水的储槽,直径1m、高3m。现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为4cm,测得水流过小孔时的流速u0与槽内水面高度z的关系为:u00.62(2gz)0.5,试求放出1m3水所需的时间。解:设储槽横截面积为A1,小孔的面积为A2由题得 A2u
7、0dV/dt即 u0dz/dtA1/A2所以有 dz/dt(100/4)20.62(2gz)0.5即有 226.55z-0.5dzdt - 又 z03m z1z01m3(0.25m2)-11.73m对式积分得 t189.8s2.14 有一个总功率为1000MW的核反应堆,其中2/3的能量被冷却水带走,不考虑其他能量损失。冷却水来自于当地的一条河流,河水的流量为100m3/s,水温为20。 (1)如果水温只允许上升10,冷却水需要多大的流量; (2)如果加热后的水返回河中,问河水的水温会上升多少。解:输入给冷却水的热量为Q10002/3MW667 MW(1)以冷却水为衡算对象,设冷却水的流量为,
8、热量变化率为根据热量衡算定律,有 1034.18310 kJ/m3667103KW得 Q15.94m3/s(2)由题,根据热量衡算方程,得 1001034.183T kJ/m3667103KW得 T1.59K第三章 流体流动3.2 常压、20的空气稳定流过平板壁面,在边界层厚度为1.8mm处的雷诺数为6.7104。求空气的外流速度。解:设边界层厚度为;空气密度为,空气流速为u。由题,因为湍流的临界雷诺数一般取51056.7104,所以此流动为层流。对于层流层有 又有 两式合并得 即 4.641(6.7104)0.5u1103kg/m31.8mm /(1.81105Pas)解得 u0.012m/
9、s3.5 如图3-3所示,有一直径为1m的高位水槽,其水面高于地面8m,水从内径为100mm的管道中流出,管路出口高于地面2m,水流经系统的能量损失(不包括出口的能量损失)可按计算,式中u为水在管内的流速,单位为m/s。试计算:(1)若水槽中水位不变,试计算水的流量;(2)若高位水槽供水中断,随水的出流高位槽液面下降,试计算液面下降1m所需的时间。习题3.5图示解:(1)以地面为基准,在截面1-1和2-2之间列伯努利方程,有u12/2p1/gz1u22/2p2/gz2hf由题意得 p1p2,且u10所以 9.81m/s2(8m2m)u2/26.5u2解得 u2.90m/sqvuA2.90m/s
10、0.01m2/42.28102m3/s(2)由伯努利方程,有 u12/2gz1u22/2gz2hf即 u12/2gz17u22gz2由题意得 u1/u2(0.1/1)20.01取微元时间dt,以向下为正方向则有u1dz/dt所以 (dz/dt)2/2gz17(100dz/dt)2/2gz2积分解得 t36.06s3.9 一锅炉通过内径为3.5m的烟囱排除烟气,排放量为3.5105m3/h,在烟气平均温度为260时,其平均密度为0.6 kg/m3,平均粘度为2.8104Pas。大气温度为20,在烟囱高度范围内平均密度为1.15 kg/m3。为克服煤灰阻力,烟囱底部压力较地面大气压低245 Pa。
11、问此烟囱需要多高?假设粗糙度为5mm。解:设烟囱的高度为h,由题可得uqv/A10.11m/s Redu/7.58104相对粗糙度为 /d5mm/3.5m1.429103查表得 0.028所以摩擦阻力建立伯努利方程有 u12/2p1/gz1u22/2p2/gz2hf由题意得 u1u2,p1p0245Pa,p2p0空gh即(h1.15 kg/m39.8m/s2245Pa)/(0.6kg/m3)h9.8m/s2h0.028/3.5m(10.11m/s)2/2解得 h47.64m3.10用泵将水从一蓄水池送至水塔中,如图3-4所示。水塔和大气相通,池和塔的水面高差为60m,并维持不变。水泵吸水口低于
12、水池水面2.5m,进塔的管道低于塔内水面1.8m。泵的进水管DN150,长60m,连有两个90弯头和一个吸滤底阀。泵出水管为两段管段串联,两段分别为DN150、长23m和DN100、长100 m,不同管径的管道经大小头相联,DN100的管道上有3个90弯头和一个闸阀。泵和电机的总效率为60。要求水的流量为140 m3/h,如果当地电费为0.46元/(kWh),问每天泵需要消耗多少电费?(水温为25,管道视为光滑管)习题3.10图示解:由题,在进水口和出水口之间建立伯努利方程,有 Weghhf25时,水的密度为997.0kg/m3,粘度为0.9103Pas管径为100mm时 u4.95m/s R
13、edu/5.48105,为湍流查表得 0.02管径为150mm时 u2.20m/sRedu/3.66105,为湍流查表得 0.022泵的进水口段的管件阻力系数分别为:吸滤底阀1.5 90弯头0.75 管入口0. 5hf1(1.50.7520.50.02260/0.15)(2.20m/s)2/229.76m2/s2泵的出水口段的管件阻力系数分别为:大小头0.3;90弯头0.75;闸阀0.17;管出口1hf2(10.7530.30.170.02100/0.1)(4.95m/s)2/2+(0.02323/0.15)(2.20m/s)2/2299.13m2/s2Weghhf =29.76m2/s229
14、9.13m2/s260m9.81m/s2917.49 m2/s2917.49J/kgWN(917.49J/kg/60)140m3/h997.0kg/m35.93104W总消耗电费为 59.3kW0.46元/(kWh)24h/d654.55元/d第四章 热量传递4.3 某燃烧炉的炉壁由500mm厚的耐火砖、380mm厚的绝热砖及250mm厚的普通砖砌成。其值依次为1.40 W/(mK),0.10 W/(mK)及0.92 W/(mK)。传热面积A为1m2。已知耐火砖内壁温度为1000,普通砖外壁温度为50。求:(1)单位面积热通量及层与层之间温度;(2)若耐火砖与绝热砖之间有一2cm的空气层,其热
15、传导系数为0.0459 W/(m)。内外壁温度仍不变,问此时单位面积热损失为多少?解:设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为r1、r2、r3。(1)由题易得 r10.357 m2K/Wr23.8 m2K/Wr30.272m2 K /W所以 q214.5W/m2由题意得 T11000 T2T1QR1923.4T3T1Q(R1R2)108.3T450(2)由题,增加的热阻为r0.436 m2K/WqT/(r1r2r3r)195.3W/m24.4 某一60 mm3mm的铝复合管,其导热系数为45 W/(mK),外包一层厚30mm的石棉后,又包一层厚为30mm的软木。石棉和软木的导热系数分别为0.15W
16、/(mK)和0.04 W/(mK)。试求:(1)如已知管内壁温度为-105,软木外侧温度为5,则每米管长的冷损失量为多少?(2)若将两层保温材料互换,互换后假设石棉外侧温度仍为5,则此时每米管长的冷损失量为多少?解:设铝复合管、石棉、软木的对数平均半径分别为rm1、rm2、rm3由题意有 rm1mm28.47mmrm2mm43.28mmrm3mm73.99mm(1)R/L3.73104Km/W0.735Km/W1.613Km/W2.348Km/WQ/L46.84W/m(2)R/L 3.73104Km /W2.758Km /W0.430Km /W 3.189Km /W Q/L34.50W/m4.
17、7 用内径为27mm的管子,将空气从10加热到100,空气流量为250kg/h,管外侧用120的饱和水蒸气加热(未液化)。求所需要的管长。解:以平均温度55查空气的物性常数,得0.0287W/(mK) 1.99105Pas cp1.005kJ/(kgK) 1.077kg/m3由题意得 uQ/(A)112.62m/sRedu/0.027112.621.077/(1.99105)1.65105所以此流动为湍流Prcp/(1.99105)1.005/0.02870.6970.023/dRe0.8Pr0.4315.88W/(m2K)T2110K T120KTm(T2T1)/ ln(T2/T1)(110
18、K20K)/ ln(110/20)52.79K由热量守恒可得 dLTmqmhcphThLqmcphTh/(dTm)250kg/h1.005kJ/(kgK)90K/315.88W/(m2K)0.027m52.79K4.44m4.9在换热器中用冷水冷却煤油。水在直径为192mm的钢管内流动,水的对流传热系数为3490 W/(m2K),煤油的对流传热系数为458 W/(m2K)。换热器使用一段时间后,管壁两侧均产生污垢,煤油侧和水侧的污垢热阻分别为0. m2K/W和0.00026m2K/W,管壁的导热系数为45 W/(mK)。试求:(1)基于管外表面积的总传热系数;(2)产生污垢后热阻增加的百分数。
19、解:(1)将钢管视为薄管壁,则有K338.9W/(m2K)(2)产生污垢后增加的热阻百分比为注:如不视为薄管壁,将有5左右的数值误差。4.10在套管换热器中用冷水将100的热水冷却到50,热水的质量流量为3500kg/h。冷却水在直径为18010mm的管内流动,温度从20升至30。已知基于管外表面的总传热系数为2320 W/(m2K)。若忽略热损失,且近似认为冷水和热水的比热相等,均为4.18 kJ/(kgK).试求(1)冷却水的用量;(2)两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长,并加以比较。解:(1)由热量守恒可得 qmccpcTcqmhcphThqmc3500kg/h50/1017500
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 环工原理 原理 部分 课后 作业 答案 18
限制150内