环境工程原理第二版胡洪营课后经典习题答案Word文档格式.docx
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内外壁温度仍不变,问现在单位面积热损失为多少?
设耐火砖、绝热砖、一般砖的热阻别离为r1、r2、r3。
(1)由题易患
r1=
=
=0.357m2·
K/W
r2=3.8m2·
r3=0.272·
m2K/W
因此有
q=
=214.5W/m2
由题
T1=1000℃
T2=T1-QR1
=923.4℃
T3=T1-Q(R1+R2)
=108.3℃
T4=50℃
(2)由题,增加的热阻为
r’=0.436m2·
q=ΔT/(r1+r2+r3+r’)
=195.3W/m2
4.4某一φ60mm×
3mm的铝复合管,其导热系数为45W/(m·
K),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别离为0.15W/(m·
K)和0.04W/(m·
试求
(1)如已知管内壁温度为-105℃,软木外侧温度为5℃,那么每米管长的冷损失量为多少?
(2)假设将两层保温材料互换,互换后假设石棉外侧温度仍为5℃,那么现在每米管长的冷损失量为多少?
设铝复合管、石棉、软木的对数平均半径别离为rm1、rm2、rm3。
由题有
rm1=
mm=28.47mm
rm2=
mm=43.28mm
rm3=
mm=73.99mm
(1)R/L=
=3.73×
10-4K·
m/W+0.735K·
m/W+1.613K·
m/W
=2.348K·
Q/L=
=46.84W/m
(2)R/L=
=
=3.73×
m/W+2.758K·
m/W+0.430K·
m/W
=3.189K·
Q/L=
=34.50W/m
4.6水以1m/s的速度在长为3m的φ25×
2.5mm管内,由20℃加热到40℃。
试求水与管壁之间的对流传热系数。
由题,取平均水温30℃以确信水的物理性质。
d=0.020m,u=1m/s,ρ=995.7kg/m3,μ=80.07×
10-5Pa·
s。
流动状态为湍流
因此得
=52.79K
4.9在换热器顶用冷水冷却煤油。
水在直径为φ19×
2mm的钢管内流动,水的对流传热系数为3490W/(m2·
K),煤油的对流传热系数为458W/(m2·
换热器利用一段时刻后,管壁双侧均产生污垢,煤油侧和水侧的污垢热阻别离为0.000176m2·
K/W和0.00026m2·
K/W,管壁的导热系数为45W/(m·
(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。
(1)将钢管视为薄管壁
那么有
K=338.9W/(m2·
K)
(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在套管换热器顶用冷水将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φ180×
10mm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2320W/(m2·
假设忽略热损失,且近似以为冷水和热水的比热相等,均为4.18kJ/(kg·
K).试求
(1)冷却水的用量;
(2)两流体别离为并流和逆流流动时所需要的管长,并加以比较。
(1)由热量守恒可得
qmccpcΔTc=qmhcphΔTh
qmc=3500kg/h×
50℃/10℃=17500kg/h
(2)并流时有
ΔT2=80K,ΔT1=20K
由热量守恒可得
KAΔTm=qmhcphΔTh
KπdLΔTm=qmhcphΔTh
逆流时有
ΔT2=70K,ΔT1=30K
同上得
比较得逆流所需的管路短,故逆流得传热效率较高。
4.12火星向外辐射能量的最大单色辐射波长为13.2μm。
假设将火星看做一个黑体,试求火星的温度为多少?
由λmT=2.9×
10-3
得
第六章沉降
6.1直径60μm的石英颗粒,密度为2600kg/m3,求在常压下,其在20
℃的水中和20℃的空气中的沉降速度(已知该条件下,水的密度为998.2kg/m3,黏度为1.005×
10-3Pa·
s;
空气的密度为1.205kg/m3,黏度为1.81×
10-5Pa·
s)。
(1)在水中
假设颗粒的沉降处于层流区,由式(6.2.6)得:
m/s
查验:
位于在层流区,与假设相符,计算正确。
(2)在空气中
应用K判据法,得
因此可判定沉降位于层流区,由斯托克斯公式,可得:
6.6落球黏度计是由一个钢球和一个玻璃筒组成,将被测液体装入玻璃筒,然跋文录下钢球落下必然距离所需要的时刻,即能够计算出液体黏度。
此刻已知钢球直径为10mm,密度为7900kg/m3,待测某液体的密度为1300kg/m3,钢球在液体中下落200mm,所用的时刻为9.02s,试求该液体的黏度。
钢球在液体中的沉降速度为
假设钢球的沉降符合斯托克斯公式,那么
Pa·
s
,假设正确。
6.7降尘室是从气体中除去固体颗粒的重力沉降设备,气体通过降尘室具有必然的停留时刻,假设在那个时刻内颗粒沉到室底,就能够够从气体中去除,如以下图所示。
现用降尘室分离气体中的粉尘(密度为4500kg/m3),操作条件是:
气体体积流量为6m3/s,密度为0.6kg/m3,黏度为3.0×
s,降尘室高2m,宽2m,长5m。
求能被完全去除的最小尘粒的直径。
图6-1习题6.7图示
设降尘室长为l,宽为b,高为h,那么颗粒的停留时刻为
,沉降时刻为
,当
时,颗粒能够从气体中完全去除,
对应的是能够去除的最小颗粒,即
因为
,因此
假设沉降在层流区,应用斯托克斯公式,得
m
μm
查验雷诺数
,在层流区。
因此能够去除的最小颗粒直径为85.7μm
6.8采纳平流式沉砂池去除污水中粒径较大的颗粒。
若是颗粒的平均密度为2240kg/m3,沉淀池有效水深为1.2m,水力停留时刻为1min,求能够去除的颗粒最小粒径(假设颗粒在水中自由沉降,污水的物性参数为密度1000kg/m3,黏度为1.2×
能够去除的颗粒的最小沉降速度为
假设沉降符合斯克托斯公式,那么
因此
查验
,假设错误。
假设沉降符合艾伦公式,那么
,在艾伦区,假设正确。
因此能够去除的颗粒最小粒径为2.12×
10-4m。
6.11用与例题相同的标准型旋风分离器搜集烟气粉尘,已知含粉尘空气的温度为200℃,体积流量为3800m3/h,粉尘密度为2290kg/m3,求旋风分离器能分离粉尘的临界直径(旋风分离器的直径为650mm,200℃空气的密度为0.746kg/m3,黏度为2.60×
标准旋风分离器入口宽度
m,
入口高度
入口气速
因此分离粉尘的临界直径为
第七章过滤
7.1用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液,过滤方程为
式中:
t的单位为s
(1)若是30min内取得5m3滤液,需要面积为0.4m2的滤框多少个?
(2)求过滤常数K,qe,te。
(1)板框压滤机总的过滤方程为
在
内,
,那么依照过滤方程
求得,需要的过滤总面积为
因此需要的板框数
(2)恒压过滤的大体方程为
与板框压滤机的过滤方程比较,可得
,
为过滤常数,与
相对应,能够称为过滤介质的比当量过滤时刻,
7.6用过滤机过滤某悬浮液,固体颗粒的体积分数为0.015,液体粘度为1×
10-3Pa·
当以98.1kPa的压差恒压过滤时,过滤20min取得的滤液为0.197m3/m2,继续过滤20min,共取得滤液0.287m3/m2,过滤压差提高到196.2kPa时,过滤20min取得滤液0.256m3/m2,试计算qe,r0,s和两压差下的过滤常数K(滤液黏度为1×
依题意,可得
(1)
(2)
(3)
由
(1)、
(2)得
m3/m2
由
(1)、(3)得
,得
将qe和s代入
(1)得
m-2
因此,当压差为98.1kPa时
m2/s
当压差为196.2kPa时
7.12在直径为10mm的砂滤器中装满150mm厚的细沙层,间隙率为0.375,砂层上方的水层高度维持为200mm,管底部渗出的清水流量为6mL/min,求砂层的比表面积(水温为20℃,黏度为1.005×
s,密度为998.2kg/m3)。
清水通过砂层的流速为
cm/min
推动力为
Pa
由式(7.3.11)
,可得颗粒的比表面积:
m2/m3,
m2/m3
7.16.一个滤池由直径为4mm的砂粒组成,砂砾球形度为0.8,滤层高度为0.8m,间隙率为0.4,每平方米滤池通过的水流量为12m3/h,求水流通过滤池的压力降(黏度为1×
颗粒的比表面积为
空床流速
因此水流通过滤池的压力降为
第八章吸收
8.1在30℃,常压条件下,用吸收塔清水逆流吸收空气-SO2混合气体中的SO2,已知气-液相平稳关系式为
,入塔混合气中SO2摩尔分数为0.05,出塔混合气SO2摩尔分数为0.002,出塔吸收液中每100g含有SO20.356g,试别离计算塔顶和塔底处的传质推动力,用
、
表示。
(1)塔顶
出塔SO2的摩尔分数为
,入塔吸收液中SO2的摩尔分数为
因此与出塔气相平稳的吸收液摩尔分数为
与入塔吸收液平稳的气相摩尔分数为
kPa
忽略吸收液中溶解的SO2,那么摩尔浓度可计算为
mol/L
(2)塔底
入塔SO2的摩尔分数为
,出塔吸收液中SO2的摩尔分数为
因此与入塔气相平稳的吸收液摩尔分数为
与出塔吸收液平稳的气相摩尔分数为
8.5利用吸收分离两组分气体混合物,操作总压为310kPa,气、液相分传质系数别离为
kmol/(m2·
s)、
s),气、液两相平稳符合亨利定律,关系式为
(p*的单位为kPa),计算:
(1)总传质系数;
(2)传质进程的阻力分析;
(3)依照传质阻力分析,判定是不是适合采取化学吸收,若是发生瞬时不可逆化学反映,传质速度会提高多少倍?
(1)相平稳系数
因此,以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为
s)
以气相摩尔分数差为推动力的总传质系数为
(2)以液相摩尔分数差为推动力的总传质阻力为
其中液膜传质阻
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