环工原理计算题2概要

1、* *【例题例题2.2.2】污水处理工艺的沉淀池用于去除水中污水处理工艺的沉淀池用于去除水中悬浮物，浓缩池用于进一步浓缩沉淀的污泥，将上悬浮物，浓缩池用于进一步浓缩沉淀的污泥，将上清液返回到沉淀池。污水流量清液返回到沉淀池。污水流量5000m3/d，悬浮物含，悬浮物含量量200mg/L，沉淀池出水中悬浮物浓度，沉淀池出水中悬浮物浓度20mg/L，沉，沉淀污泥含水率淀污泥含水率99.8%，进入浓缩池停留一定时间后，进入浓缩池停留一定时间后，排 出 污 泥 含 水 率 为排 出 污 泥 含 水 率 为 9 6 % ， 上 清 液 悬 浮 物 含 量， 上 清 液 悬 浮 物 含 量100mg/L。

2、设系统处于稳态，过程中无生物作用，。设系统处于稳态，过程中无生物作用，求整个系统污泥产量和排水量以及浓缩池上清液回求整个系统污泥产量和排水量以及浓缩池上清液回流量。污水密度流量。污水密度103kg/m3。(p31，看书，看书1分钟）分钟） 1= (10096)/(100/1000) = 40 g/L = 40000 mg/L4= (100 99.8)/(100/1000) = 2 g/L = 2000 mg/L 污泥含水率为污泥中水和污泥总量的质量比，因此污泥中悬浮物含量为已知：qv0=5000m3/d, =200mg/L, =20mg/L, 2 =100mg/L，31qv2qv1qv3234

3、0qv0qv4污泥产量排水量上清液流量进水量进浓缩池水量求：求： qv1，qv2，qv321qv2qv1qv32340qv0qv4污泥产量排水量上清液流量进水量进入浓缩池水量(2) 浓缩池上清液量：浓缩池为衡算系统，悬浮物为衡算对象浓缩池上清液量：浓缩池为衡算系统，悬浮物为衡算对象污泥含水率从污泥含水率从99.8降至降至96,污泥体积由污泥体积由472.5 m3/d减少为减少为22.5m3/d，相差，相差20倍。倍。输入441133VVVqqq144mVqq 输出21133mVVqqq413VVVqqqqv3 = 450 m3/d， qv4 = 472.5 m3/d【例题例题2.2.3】一湖泊

4、容积为一湖泊容积为10106m3。有一流量为。有一流量为5.0m3/s、污染物浓度为、污染物浓度为10.0mg/L的支流流入。同时，的支流流入。同时，有一排放口将流量为有一排放口将流量为0.5m3/s，质量浓度为，质量浓度为100mg/L的污水排入，污染物降解速率常数为的污水排入，污染物降解速率常数为0.20d-1。假设污。假设污染物质在湖泊中完全混合，且湖水不因蒸发等原因增染物质在湖泊中完全混合，且湖水不因蒸发等原因增加或者减少，求稳态情况下流出水中污染物的质量浓加或者减少，求稳态情况下流出水中污染物的质量浓度。度。解：假设完全混合，即解：假设完全混合，即湖中污染物的质量浓度等于流湖中污染物

5、的质量浓度等于流出水中污染物的质量浓度。出水中污染物的质量浓度。1Vq2VqVmq11122mVVqqq输入速率输入速率 输出速率输出速率2mm12()mVVVqqqq 降解速率 m rmqk V 5331.0105.51023.1 100质量衡算方程为： L/mg5 . 3以湖为衡算系统，污染物为衡算对象，取以湖为衡算系统，污染物为衡算对象，取1s1s为衡算基准为衡算基准注意注意: 对对0.2 d-1进行单位换算进行单位换算根据质量衡算方程12ddmmmqqt 10mq 20.274mqz m1 2 z1mq2mq12ddmt 0(三三) 非稳态系统非稳态系统采用微分衡算方程，通过对初始状态

6、采用微分衡算方程，通过对初始状态和最终状态进行积分，求得未知量。和最终状态进行积分，求得未知量。【例题例题2.2.5】一圆筒形储罐，直径为一圆筒形储罐，直径为0.8m。罐内盛有。罐内盛有2m深的水。在无水源深的水。在无水源补充的情况下，打开底部阀门放水。已知水流出的质量流量与水深补充的情况下，打开底部阀门放水。已知水流出的质量流量与水深Z的关系的关系为为20.274mqzkg/s，求经过多长时间后，水位下降至，求经过多长时间后，水位下降至1m？解：以解：以储罐储罐为衡算系统，为衡算系统，罐内水罐内水为衡算对象，取为衡算对象，取1s1s为衡算基准为衡算基准tzzdd502274. 01020.2

7、74dd502tztz t = 1518 s tztmdd502dd故：将已知数据代入衡算式：分离变量，在 t1= 0、 t2 =t和z1 = 2 m、z2 = 1 m间积分：解得：2 0.810005024mAzzz灌中水的瞬时质量为：*【例例2.3.5】 燃煤发电厂将煤化学能的三分之一转化为电能，输出电燃煤发电厂将煤化学能的三分之一转化为电能，输出电能能1000MW。其余三分之二的化学能以废热形式释放到环境中，其。其余三分之二的化学能以废热形式释放到环境中，其中中15%的废热从烟囱排出，其余的废热从烟囱排出，其余85%的余热随冷却水进入附近河流的余热随冷却水进入附近河流中。河流上游流速为中

8、。河流上游流速为100m3/s，水温为，水温为20。试计算：。试计算：（1）若冷却水温度只升高）若冷却水温度只升高10，冷却水的流量为多少？，冷却水的流量为多少？（2）这些冷却水进入河流后，河水温度将变化多少？）这些冷却水进入河流后，河水温度将变化多少？1700MW解：（1）以冷却水为衡算对象mq则冷却水热量的变化率为-617004184 10.0 10mq36170040.6 10 kg/s4184 10.0 10mq水的密度为1000kg/m3，故水的体积流量为40.6 m3/s。设冷却水的质量流量为冷却水吸收热量速率为MW170085. 03231000qPFmpHHq cT（2）以河流

9、水为衡算对象。河水温度升高了4.1，变为24.1。631700 104.1100 104184T？1700MW40.6 m3/s在100m3/s的流量下，吸收1700MW能量后河水温度的变化为QVq【例题2.3.4】一污水池内有50m3污水，温度为15，为加速消化过程，需将其加热到35。采用外循环法加热，使污水以5 m3/h流量通过换热器，换热器用水蒸气加热，其出口温度恒定为100。假设罐内污水混合均匀，污水密度为1000kg/ m3，不考虑池散热，问污水加热到所需温度需要多少时间？ 非稳态过程 解：池中污水温度随时间变化，为非稳态过程，以污水池为衡 算系统，以0的污水为温度物态基准。F3Vp

10、Hqc T输出系统的焓PVpHqc T系统内积累的焓qddpTEV ct输入系统的焓T不考虑池散热q = 0池中污水混合均匀，任意时刻从池中排出污水温度与池中相同，设其为T。3ddVpVppTqc Tqc TVct3ddVVTtq TT边界条件：10t 115T 235T 3501550dd5100tTtT68. 23510015100ln10th tt 2PFq0HHEFPqHHE例：某水泵进口管处真空表读数为例：某水泵进口管处真空表读数为650mmHg柱，出柱，出 口管处压力表读数为口管处压力表读数为250Kpa，当地大气压为，当地大气压为 1atm，试求水泵进出口处的绝对压力各为多少？，

11、试求水泵进出口处的绝对压力各为多少？解：解： 5510013. 176065010013. 1进口绝对压力35102501013.10出口绝对压力 例例1：化工厂用泵将敞口碱液池中的碱液：化工厂用泵将敞口碱液池中的碱液(密度为密度为1100kg/m3)送送至吸收塔顶，经喷嘴喷出。泵入口管为至吸收塔顶，经喷嘴喷出。泵入口管为1084mm、出口管为、出口管为763mm的钢管，管中流速的钢管，管中流速1.2m/s。贮液池中碱液深。贮液池中碱液深1.5m，池，池底至塔顶喷嘴入口处距离为底至塔顶喷嘴入口处距离为20m。碱液流经所有管路的能量损失。碱液流经所有管路的能量损失为为30.8J/kg (不包括喷

12、嘴不包括喷嘴)，喷嘴入口处压力，喷嘴入口处压力29.4kPa (表压表压)。设泵。设泵的效率为的效率为60%，试求泵所需的功率。，试求泵所需的功率。分析：分析：截面的选取？截面的选取？u2=?连续性方程连续性方程柏努利方程柏努利方程N=Ne=Weqm /u2A2？221211221122efppz guWz guW米制管径米制管径： 763 mm，d内内=76 32 = 70 mm解：解：取碱液池中液面为取碱液池中液面为1-1、塔顶喷嘴入口处、塔顶喷嘴入口处2-2为截面，以为截面，以1-1为为基准水平面。在基准水平面。在1-1和和2-2截面间列柏努利方截面间列柏努利方程程22121122112

13、2efppz guWz guW其中：其中：z1=0；p1=0（表压）；（表压）；u10 z2=20-1.5=18.5m；p2=29.4103 Pa（表压）（表压） 20m1.5m已知泵入口管尺寸及碱液流速，根据连续性方程计算泵出口管已知泵入口管尺寸及碱液流速，根据连续性方程计算泵出口管碱液流速：碱液流速：45. 2)70100(2 . 1)(2222dduu入入m/s =1100 kg/m3，Wf=30.8 J/kg，将以上各值代入方将以上各值代入方程，求输送碱液所需的外加能量程，求输送碱液所需的外加能量0 .2428 .301100104 .2945. 22181. 95 .1832eWJ/

14、kg碱液的质量流量碱液的质量流量37.10110045. 207. 0785. 042222mudqkg/s泵的有效功率泵的有效功率kW 51. 2 W251037.10242mqWNee则泵的轴功率则泵的轴功率18. 46 . 051. 2eNNkW 例例2：在：在453mm的管路上装一文丘里管，文丘里管上游接的管路上装一文丘里管，文丘里管上游接一压强表，其读数为一压强表，其读数为137.5kPa，管内水流速管内水流速u1=1.3m/s，文丘里管文丘里管喉径喉径10mm，文丘里管喉部一内径文丘里管喉部一内径15mm的玻璃管，下端插入水的玻璃管，下端插入水池中，池内水面到管中心线的距离为池中，

15、池内水面到管中心线的距离为3m，若将水视为理想流体，若将水视为理想流体，试试判断池中水能否被吸入管中判断池中水能否被吸入管中？若能吸入，求每小时吸入的？若能吸入，求每小时吸入的水量水量为多少为多少m3/h？分析：分析：比较总势能比较总势能求求P柏努利方程柏努利方程判断流向判断流向？ 解：解：在管路上选在管路上选1-1和和2-2截面，取截面，取3-3截面为基截面为基准水平面。设支管中水为准水平面。设支管中水为静止状态。在静止状态。在1-1截面和截面和2-2截面间列柏努利方程：截面间列柏努利方程： 2211221222uPuPgZgZ式中：式中： 12zz3 m 11.3 m/su 2212123

16、9()1.3()19.77 m/s10duud （表压） Pa105 .13751P22211222PPuu 322137.5 101.319.77100022 J/kg 08.57 2-2截面的总势能为截面的总势能为 22gZP381. 908.5727.65 J/kg 3- 3截面的总势能为截面的总势能为 00gZP3-3截面总势能大于截面总势能大于2-2截面总势能，水能被吸入管路中。截面总势能，水能被吸入管路中。 0 在池面与玻璃管出口内侧间列柏努利方程：在池面与玻璃管出口内侧间列柏努利方程： 求每小时从池中吸入的水量求每小时从池中吸入的水量 柏努利方程柏努利方程求管中流速求管中流速u2

17、 231223222PuPugZgZ 式中： ，mZ03mZ3200u表压）(00PJ/kg 08.572P代入柏努利方程 ：2381. 908.572 2um/s 436. 7 2u2015. 04436. 73600hV/hm 728. 43 *例：20C的水在内径为50 mm的管内流动，流速为2m/s， 用SI制 计算Re的数值。duRe310005. 12 .998205. 099320解：20C时，=998.2 kg/m3，=1.005 cPa，管径 d=0.05 m，流 速u=2 m/s，故水在管道中是湍流状态。 4000国际单位制中粘度单位是Pas（帕秒）。在【厘米克秒】单位制，

18、其单位是P（泊）或cP（厘泊）。换算关系为1 Pas = 10P =1000cP 【例例】圆管直径圆管直径d =200mm，管长，管长l =1000m，输送运动黏度，输送运动黏度v = 1.6cm2/s的石油，流量的石油，流量qv=144m3/h，求沿程阻力损失。，求沿程阻力损失。【解解】判别流动状态判别流动状态41.270.2Re1587.520001.610mu d 层流层流 22441441.27 36003.140.m/ s2Vmqud 222f646410001.2716.57221587.50.229.806mmuullHdgRe dg （m 油柱）油柱） 200097310721

19、 . 191007. 0Re3ud0658. 097364Re64J/kg69. 521 . 107. 0100658. 0222udlWf5.690.58m9.81ffWHgPa517869. 5910ffWp【例例】计算密度为计算密度为910kg/、粘度为、粘度为7210-3 Pas、流速为、流速为1.1m/s的油品，流体流过的油品，流体流过76763mm3mm、长长10m的水平钢管的能量损失、的水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。压头损失及压力损失。层流层流能量损失能量损失 压头损失压头损失 压力损失压力损失 解解： 【例例】把把20的苯从地下储罐送到高位槽，流量的苯从地下储罐送到高

20、位槽，流量300L/min。高位槽高位槽液面比储罐液面高液面比储罐液面高10m。泵吸入管路用泵吸入管路用894mm无缝钢管，直管长无缝钢管，直管长为为15m，管路上装有一个底阀（按旋启式止回阀全开时计）、一个标管路上装有一个底阀（按旋启式止回阀全开时计）、一个标准弯头；泵排出管用准弯头；泵排出管用573.5mm无缝钢管，直管长为无缝钢管，直管长为50m，管路上管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准弯头。储罐及高装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准弯头。储罐及高位槽液面上方均为大气压。设储罐液面维持恒定位槽液面上方均为大气压。设储罐液面维持恒定, 求泵的轴功率。设求泵的轴

21、功率。设泵的效率为泵的效率为70%。求求Re、/d摩擦因数图摩擦因数图当量长度当量长度阻力系数阻力系数查图查图ffhh管径管径不同不同吸入管路吸入管路排出管路排出管路求泵的轴功率求泵的轴功率Z u P已知已知求求hf柏努利方程柏努利方程范宁公式范宁公式求分析：分析：解：取储罐液面为上游截面解：取储罐液面为上游截面1-1，高位槽液面为下游截面，高位槽液面为下游截面2-2， 并以并以1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。fehpugZWpugZ2222121122式中：mZ10 Z021表）(021 pp021 uufehW1081. 9fh1 .9

22、8（1）吸入管路上的能量损失）吸入管路上的能量损失ahf,ahahahfff,2),(2acaeaaudall式中mmmda081. 0814289mla15管件、阀门的当量长度为管件、阀门的当量长度为： 底阀底阀(按旋转式止回阀全开时计）按旋转式止回阀全开时计） 6.3m 标准弯头标准弯头 2.7mmale97 . 23 . 6, 进口阻力系数进口阻力系数 c= 0.52081. 04601000300ausm/97. 0苯的密度为880kg/m3，粘度为6.510-4PasaaaudRe4105 . 688097. 0081. 051006. 1取管壁的绝对粗糙度=0.3mm，/d=0.3

23、/81=0.0037， 查得=0.029)5 . 0081. 0915029. 0(,ahfkgJ /28. 4（2）排出管路上的能量损失）排出管路上的能量损失 hf,b2),(2,bebebbbfudbllh式中:mmmdb05. 0505 . 3257mlb50管件、阀门的当量长度分别为管件、阀门的当量长度分别为：全开的闸阀全开的闸阀 0.33m全开的截止阀全开的截止阀 17m三个标准弯头三个标准弯头 1.63=4.8 mmble13.228 . 41733. 0,出口阻力系数出口阻力系数 e=1205. 04601000300busm/55. 24105 . 688055. 205. 0

24、Reb51073. 1仍取管壁的绝对粗糙度仍取管壁的绝对粗糙度=0.3mm，/d=0.3/50=0.006，查得查得=0.0313255. 2) 105. 013.22500313. 0(,2bhfkgJ /150（3）管路系统的总能量损失）管路系统的总能量损失:bhahhfff,15028.4kgJ /3 .1543 .1541 .98eWkgJ /4 .252苯的质量流量为：ssVW 880601000300skg /4 . 4泵的有效功率为：seeWWN 4 . 44 .252W6 .1110kW11. 1泵的轴功率为：/eNN 7 . 0/11. 1kW59. 1*【例题例题】一管路总

25、长一管路总长70m，输水量输水量30m3/h，输送过程输送过程中允许压头损失为中允许压头损失为4.5m水柱，水柱，求管径求管径。水密度水密度1000kg/m3粘度粘度1.010-3 Pas，钢管的绝对粗糙度钢管的绝对粗糙度0.2mm。分析：分析：求求duqd 4V求求u2V4dqu试差法试差法gudlHf22u、d、未知解：解：hmqOmHHmlf/30 5 . 4 703V2，2V4dqu24360030d20106. 0d u、d、均未知，用试差法，均未知，用试差法，值变化范围较小，值变化范围较小， 以以为试差变量。为试差变量。 gudlHf22由gdd2)0106. 0(70025. 0

26、5 . 422得假设= 0.025解得：d = 0.074m，u = 1.933m/sduRe143035100 . 11000933. 1074. 030027. 0074. 0102 . 03d查图得：027. 0与初设值不同，用此与初设值不同，用此值重新计算值重新计算gdd2)0106. 0(70027. 05 . 422解得：smud/884. 1 m 075. 0141300100 . 11000884. 1075. 0Re30027. 0075. 0102 . 03d查图得：027. 0与初设值相同。计算结果为：与初设值相同。计算结果为：smud/884. 1 m 075. 0按管

27、道产品规格，可选用按管道产品规格，可选用88.54mm低压流体输送用焊低压流体输送用焊接钢管，其接钢管，其内径为内径为80.5mm，比所需略大，则实际流速会比所需略大，则实际流速会更小，更小，且压头损失不会超过且压头损失不会超过4.5mH2O，可满足要求，可满足要求 。【例3.5.1】水从水箱经弯管流出，管径d15cm，l130m，l260m，H215m。管道中沿程摩擦系数0.023，弯头0.9，40开度蝶阀的10.8。（1）当H110m，通过弯管的流量为多少？（2）如流量为60L/s，箱中水头H1应为多少？ 解：（解：（1）取水箱水面为）取水箱水面为1-1 截面，弯管出口内侧断面截面，弯管出

28、口内侧断面为为2-2 截面，基准面截面，基准面0-0 。在。在1-1 和和2-2 截面之间截面之间列机械能衡算方程，有列机械能衡算方程，有22112212f22upupgzgzh 221f2uHhg 2222122f2222()2220.023 30 15 600.5 2 0.9 10.80.152 29.22luuhlHldgdgugug 进口弯头阀p1p20水箱流速水箱流速 u10；z1=H1，z2=0mv22244 60/10003.40 3.14 0.m15/squd 22222221f3.4029.230.217.8 m22229.81uuuHhggg 22221029.222uug

29、g 22.5/ s5 mu 2232v3.14 0.152.550.045 44m /sd uq*【例题例题】一高位水箱下接一高位水箱下接33.5 mm3.25 mm水管，将水引向一楼和高于一水管，将水引向一楼和高于一楼楼6m的三楼，从水槽到一楼和三楼管出口处的总长度分别为的三楼，从水槽到一楼和三楼管出口处的总长度分别为20 m和和28 m，以上，以上长度中包括除球心阀和管出口损失以外的所有局部阻力损失的当量长度在内长度中包括除球心阀和管出口损失以外的所有局部阻力损失的当量长度在内。水槽水面距一楼垂直高度为水槽水面距一楼垂直高度为17 m，摩擦系数，摩擦系数为为 0.027，球心阀半开和全开时

30、阻，球心阀半开和全开时阻力系数分别为力系数分别为 9.5和和 6.4。求：。求：(1) 当一楼阀半开、三楼阀全开时，三楼的水流速当一楼阀半开、三楼阀全开时，三楼的水流速度为多少度为多少(m/s)？(2) 当一楼阀全开，三楼是否有水流出？当一楼阀全开，三楼是否有水流出？22112212f22upupgzgzh0以以1-1 为截面：为截面：u10; p10截面截面2-2 /3-3 选在管口外侧，选在管口外侧， p2p300以以0-0 为基准面为基准面 z20fhpgzupgu332311212z2在在1-1和和3-3间列方程间列方程0解：解：(1) (1) 一楼阀半开时，在截面一楼阀半开时，在截面

31、1-11-1和和2-22-2之间列伯努利方程之间列伯努利方程221 AA 221122lluuz gdd阀半开215 . 9027. 02027. 02027. 0220027. 081. 917222uu在截面在截面1-11-1和和3-33-3之间列伯努利方程，得之间列伯努利方程，得22A 331 A13122luluz gz gdd阀全开214 . 6027. 022028027. 02027. 0220027. 081. 9681. 917232uu9u26.2522u =166.77 （1）91.1077 . 89232uu（2）对分支点对分支点A作质量衡算，总管和支管管径相等，所以作

32、质量衡算，总管和支管管径相等，所以 uu2u3 （3）联立联立 (1)、(2)、(3)式，解得式，解得u3.45m/s u23.10m/su30.35m/s（2）u3很小，很小，因此先假设当一楼阀全开时三楼没水，因此先假设当一楼阀全开时三楼没水， 此时输水系统为简单管路。此时输水系统为简单管路。 在截面在截面1-1和和2-2之间列伯努利方程之间列伯努利方程221 AA 21122lluuz gdd阀全开214 . 6027. 02027. 02027. 0220027. 081. 91722uu解得：解得：u3.49m/s校核假设是否正确校核假设是否正确。若压力以表压表示，则分支点若压力以表压

33、表示，则分支点A所在截面总机械能为所在截面总机械能为222A 2tA222223.4923.49000.0276.420.027257.25J/kgpluuEz gd阀全开而而3-3截面的总机械能为截面的总机械能为233t3336 9.8158.86J/kg2puEz gz g 可见，可见，E Et3t3E EtAtA，因此三楼没水流出的假设成立。，因此三楼没水流出的假设成立。【例题例题】p107-3.11某厂建一水塔，将某厂建一水塔，将20水分别送至第一、第二车间吸收塔中。水分别送至第一、第二车间吸收塔中。第一车间吸收塔为常压，第二车间吸收塔内压力为第一车间吸收塔为常压，第二车间吸收塔内压力

34、为20kPa (表表压压)。总管为。总管为573.5mm钢管，管长为钢管，管长为 (30+z0) m，通向两吸，通向两吸收塔支管均为收塔支管均为252.5mm的钢管，管长分别为的钢管，管长分别为28m和和15m (以以上各管长均已包括所有局部阻力的当量长度在内上各管长均已包括所有局部阻力的当量长度在内)。喷嘴阻力损。喷嘴阻力损失可忽略。钢管的绝对粗糙度失可忽略。钢管的绝对粗糙度=0.2mm。现要求向第一车间吸。现要求向第一车间吸收塔供应收塔供应1800kg/h的水，向第二车间吸收塔供应的水，向第二车间吸收塔供应2400kg/h的水，的水，确定水塔离地面至少多高才行？已知确定水塔离地面至少多高才

35、行？已知20C水黏度水黏度=110-3Pas，可用下式计算：可用下式计算： 0.23680.1Red 0 0 例 1 附图 3m 5m 水塔 吸收塔一 吸收塔二 z0 2 2 大气压 1 1 573.5mm（30+z0）252.5mm28m15m20kPa1800kg/h2400kg/h常常压压解：这是分支管路设计型问题，可沿两分支管路分解：这是分支管路设计型问题，可沿两分支管路分别计算所需的别计算所需的z z0 0，从中选取较大者。，从中选取较大者。 smdmmu/59. 0100005. 041360024001800412221 12344180024003600Re297240.05

36、1 10mmdud 004. 0502 . 0 d 总管：总管：031. 02972468004. 01 . 023. 0 通向吸收塔一管路流速为：通向吸收塔一管路流速为： smdmu/59. 1100002. 041360018004122111 3184710102. 03600180044Re3111 dm01. 0202 . 01 d 036. 0318476801. 01 . 023. 01 通向吸收塔一管路流速为：通向吸收塔一管路流速为：smdmu/12. 2100002. 041360024004122222 4246310102. 03600240044Re3222 dm01.

37、 0202 . 02 d 036. 0424636801. 01 . 023. 02 解之得：解之得： mz1 .100以吸收塔一为控制单元，在以吸收塔一为控制单元，在0 0和和1 1断面间列衡算方程：断面间列衡算方程：222210011101112222llupupuugzgzdd 2 59. 102. 028 036. 02 59. 005. 0z30 031. 02 59. 138 . 9 8 . 922020z以吸收塔二为控制单元，在以吸收塔二为控制单元，在0 0和和2 2断面间列衡算方程：断面间列衡算方程：222220022202222222llupupuugzgzdd mz9 .1

38、30 解之得：解之得：212. 202. 015036. 0259. 005. 030031. 0212. 258 . 9 8 . 922020zz 为同时满足第一、二车间供水要求，应取为同时满足第一、二车间供水要求，应取z0、z0中较大者，即水塔离地面至少中较大者，即水塔离地面至少13.9 m。实际操作。实际操作时第一车间供水量可通过关小阀门来调节。时第一车间供水量可通过关小阀门来调节。 12212ln/TTQLrr 12212ln/QTTLrr 设保温层内半径为设保温层内半径为r处温度为处温度为T112ln /QTTLr r 【例题例题4.2.3】外径为外径为426mm的蒸汽管道外包装厚度

39、为的蒸汽管道外包装厚度为426mm的保温材料，保温材料的导热系数为的保温材料，保温材料的导热系数为0.615 W/(mK)。若蒸汽管道外表面温度为。若蒸汽管道外表面温度为177，保温层的，保温层的外表面温度为外表面温度为38，试求每米管长的热损失和保温层，试求每米管长的热损失和保温层中的温度分布。中的温度分布。 保温层内的温度分布为曲线保温层内的温度分布为曲线 *【例题例题】有一列管换热器，由有一列管换热器，由252.5的钢管组成，钢管的导热系数的钢管组成，钢管的导热系数=45W/mK。CO2在管内流动，冷却水在管外流动。已知管外的在管内流动，冷却水在管外流动。已知管外的1=2500W/m2K

40、，管内的管内的2= 50W/m2K，冷却水测的污垢热阻，冷却水测的污垢热阻rs1=0.5810-3 m2K/W， CO2侧污垢热阻侧污垢热阻rs2=0.510-3 m2K/W 。（1）试求传热系数试求传热系数K；（2）若若1增大一倍，其它条件与前相同，求传热系数增大的百分率；增大一倍，其它条件与前相同，求传热系数增大的百分率；（3）若）若2增大一倍，其它条件与前相同，求传热系数增大的百分率。增大一倍，其它条件与前相同，求传热系数增大的百分率。解解：（：（1）求以）求以管管外表面积为基准时的传热系数外表面积为基准时的传热系数111121222111rrssmbdddKddd111S1S21m22

41、211bAAArrKAAA 即即 d1=25mm， d2=20mmmm4.222025ln2025ln21 1d d d2dd m20255012025105 . 04 .2225450025. 01058. 025001133KKmWK2/5 .37025. 0000625. 0000062. 000058. 00004. 0WKm/0267. 02(2) 1增大一倍，即增大一倍，即1 =5000W/m2K时的传热系数时的传热系数K025. 0000625. 0000062. 000058. 00002. 01KWKm/0265. 02KmWK2/7 .37 K值增加百分率值增加百分率37.

42、737.5100%100%0.53%37.5KKK （3）2增大一倍，即增大一倍，即2 =100W/m2K时的传热系数时的传热系数K 210.00040.000580.0000620.0006250.0125 0.0142/KmK W 270.4/KWmK K值增加百分率值增加百分率70.437.5100%100%87.8%37.5KKK 可见，气侧热阻远大于水侧热阻，增加可见，气侧热阻远大于水侧热阻，增加气侧对流传气侧对流传热系数，所引起的总传热系数的提高远远大于增加水热系数，所引起的总传热系数的提高远远大于增加水侧对流传热系数。侧对流传热系数。*【例题例题】列管式换热器中，流体列管式换热器

43、中，流体A进口温度为进口温度为100，出口温度为出口温度为150，流体，流体B作为加热剂，进口温度作为加热剂，进口温度250，出口，出口 温度温度180，试求：，试求： 1）并流和逆流的平均温差）并流和逆流的平均温差Tm 2）若流体）若流体A的质量流量为的质量流量为1800kg/h，比热容为，比热容为2kJ/(kg)，总传热系数，总传热系数K为为100w/(m2)，求并流和，求并流和逆流时所需的传热面积。逆流时所需的传热面积。解：解：1）并流并流2501801001501503021211503074.6150lnln30mTTTTT 逆流逆流25018015010010080Tm=?T2T1

44、T2T1热流体热流体冷流体冷流体热流体热流体冷流体冷流体42510A6.7m10074.6mQK T 并并并流42510A5.56m10090mQK T 逆逆逆流2) 传热面积传热面积34211800()2 10(150100)5103600mApAccQqcTTW可见：在冷、热流体初、终温度相同的条件下，逆可见：在冷、热流体初、终温度相同的条件下，逆流平均温度差大于并流平均温差，当传热量及总传流平均温度差大于并流平均温差，当传热量及总传热系数相同的条件下，逆流操作所需的传热面积小热系数相同的条件下，逆流操作所需的传热面积小于并流操作。于并流操作。【例题例题5.3.2】为减少汽车尾气中为减少汽

45、车尾气中NO对大气的污染，必须对尾气对大气的污染，必须对尾气进行净化处理。含有进行净化处理。含有NO及及CO混合气体的尾气通过净化器，尾气混合气体的尾气通过净化器，尾气中所含的中所含的NO与净化器中的与净化器中的三效催化剂三效催化剂接触，在催化剂表面发生接触，在催化剂表面发生还原反应，这一反应过程可看作气体还原反应，这一反应过程可看作气体NO通过静止膜的一维稳态通过静止膜的一维稳态扩散过程。扩散过程。气相主体已知：汽车尾气净化后排放温度为540， 压力为1.18105N/m2，含有0.002 （摩尔分数）的NO，该温度下反应 速率常数为228.6m/h，扩散系数为 0.362m2/h，试确定N

46、O的还原速率 达到4.1910-3kmol/(m2h)时，净化 反应器高度的最大值。 A,0ABAA,1ln1iyD cNLy在催化剂表面，有AA,1iNyk c尾气浓度51.18 10 /10000.01758.314 (273540)PcRTkmol/m333AA,14.19 101.05 10228.6 0.0175iNyk c 30,A100 . 2y故 3330.362 0.017512.0 104.19 10ln1 1.05 10LL =1.44 mm实际应用中完全可以实现解：若NO在催化剂表面的反应过程可以看作是通过静止膜的扩散，所以传质通量为A,0ABAA,lniccD cNL

47、cc（3 3）降尘室的计算）降尘室的计算 降尘室降尘室的计算的计算 设计型设计型操作型操作型已知气体处理量和除尘要求，求降已知气体处理量和除尘要求，求降尘室大小尘室大小用已知尺寸的降尘室处理一定量含用已知尺寸的降尘室处理一定量含尘气体时，计算可以完全除掉的最尘气体时，计算可以完全除掉的最小颗粒的尺寸，或者计算要求完全小颗粒的尺寸，或者计算要求完全除去直径除去直径dp的尘粒时所能处理的气的尘粒时所能处理的气体流量。体流量。【例题例题】采用降尘室回收常压炉气中所含固体颗粒，降尘采用降尘室回收常压炉气中所含固体颗粒，降尘室底面积室底面积12m2，宽和高均为，宽和高均为2m，炉气处理量，炉气处理量3m3/s。操。操作条件下气体密度为作条件下气体密度为0.75kg/m3，黏度为，黏度为2.610-5Pas，固体密度为固体密度为3000kg/m3。求：。求：(1) 理论上能完全捕集下来理论上能完全捕集下来的最小粒径；的最小粒径； (2) 粒径为粒径为40m颗粒的回收百分率；颗粒的回收百分率；(3) 若若完全回收直径为完全回收直径为8m尘粒，对降尘室应作如何改进尘粒，