環(huán)境工程原理第三版課后答案資料

1、12簡要閘述環(huán)境工用K的I浚任務(wù)及并了科休系.解：環(huán)境工程學(xué)作為壞境學(xué)科的一個甫要分支，主娶任務(wù)是利用環(huán)境學(xué)科以及:程學(xué)的力'法.妍究環(huán)境污染控制理論.技術(shù).需施和政軌 以改善環(huán)境質(zhì)尿，保證人類的身休健康M生以及社會的"J持續(xù)發(fā)樓圖1-2是環(huán)境工用于的字科體系.1.3去除水中的懸泮物，有畔可能的方法.它們的技術(shù)匣理是什么？解：公除水中懇浮物的方法主要仃：沉淀.離心分離 P浮.過濾（砂濾等）過兇（篩網(wǎng)過濾）反液迓肢分離蕖發(fā)濃縮爭上述方法對應(yīng)的技術(shù)用：理分別為：朿力沉降作用.離心沉降作用.浮力作用.物理Rl&ff用.物fIRlft作用.滲透壓.拘理戰(zhàn)留等.水與污染物 的集

2、發(fā)性差異。14空氣中秤發(fā)性有機物（VOCs）的去除可能的技術(shù)，它們的技術(shù)廉用圧什么？解：去除空氣中揮發(fā)性有機物（VOCs）的主要技術(shù)有：物理吸收法化學(xué)吸收法啖附法催化氧化法.生詢法.感燒法等.上述方法對應(yīng)的技術(shù)諏用分別為：物理吸收化學(xué)吸收界面吸附作用氧化還K（反應(yīng)生物降解作用燃燒反應(yīng)。15簡述I加污染可能蒂來的危宮從it作用途徐解：土堆污染的危害及其作用途艮主要有以卜幾個方面：適過用水淋溶作用同能導(dǎo)致地卜水和周曲地表水體的污染 戲污染士堆通過士塡傾位物弄形式能A接或間接地為人或動物所吸入通過植利吸收而進入優(yōu)物創(chuàng)，對仕物創(chuàng)上的生物產(chǎn)生侖害作用停。16環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理可以分為囑幾類？它們

3、的主要作用原理於什么？解：從技術(shù)廉理上石，環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)廉理町以分為關(guān)離技術(shù)二 分離技術(shù)和轉(zhuǎn)化技術(shù)三人類.隔離技術(shù)定將汀梟物或若污染介質(zhì)屆離從而切斷污染物向周圍環(huán)境的擴散，防止污染近-步擴大.分離技術(shù)圧利用污染物勺污染介質(zhì)或其它污染物在物用住質(zhì)或化于住質(zhì)上的差異使it 與介質(zhì)分離，從而達到污染物去除或冋收利用的目的.轉(zhuǎn)化技術(shù)是利用化學(xué)或生物反應(yīng).使污粢物轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)或易于分離的物質(zhì).從而使污染介 翩聒|凈化WW.1.7環(huán)境工程原用諫程的任務(wù)是什么?解：該謖程的主要任務(wù)是系統(tǒng)濟入地閘述環(huán)境污染控制工程.即水質(zhì)凈化與水污染控刑丄程人氣（包括電內(nèi)空氣）污染拎制工程固體廢物 處理處世與悖理和

4、資源化工程.物理住污染（熱污柬.輻劃污染噪聲.療動）控制工程.n然資源的合理利用與保護工程.生態(tài)修芟與構(gòu)述工程以 及其它污染控制匚尺中涉及到的具有共件的工程學(xué)赧礎(chǔ)毎本過程和現(xiàn)鐵以及污染控制裝詈的堆本原理.為榊關(guān)的專打下艮好的理論站礎(chǔ)°第二卓質(zhì)城樹畀打能訛勵算2.1某室內(nèi)空氣中03的濃度是0.08 （休積分?jǐn)?shù)）求：（1）在1.013X09®25 C卜，用表示慎紙;（2）在大氣壓力為0.8300'Pa和15C下.6的物質(zhì)的訛濃度為多少？解：理想氣體的體積分散與廉爾分?jǐn)?shù)值榊等由觀，在所給條件下，1mol空氣混合物的休積為丫產(chǎn)VoPoT,/P,T產(chǎn)22.4L "2

5、98K/273K -24.45L所以0?濃度可以衣示為0.08 TO 6mol M8g/mol H24.45L)157.05 /m3(2)山址崔所給條件下，1mol空心卅積為Vi = VoPoTi/PiTo«22.4L X.013 10>a>288K/(0.83 10>a>273K) = 28.82L所以Q的物質(zhì)的詁濃度為0.08 40 6mol28.82L = 2.78 40 Smol/L2.225(和1.013 10*Pa的條件下，SQj的平均ilffiilt度為400m苦允許伯為0.14耳0=解：由題，在斫給條件卜，將瀏洛的SQJ川d濃度換算成處積分散，

6、即RT X103 c &314 X298 X103 “c “ 匚 “6 R =.X400 X10- =0.15 X10- pM A1.013 X1O"X64人于允許濃度，故不符合要求如果此方程在因次上足一致的，在國際皿位制中A的皿位必須圧什么？解：由題易得.A的單位為kg/ (m3K)2.5如熱趴兀I (徐Q021,N2 079)燃燒天然 (不含O2 U 2) I熾燒所禍煙道氣“其組成的療爾：丿C020.07, HsOO.14, O2 0.056,N20.734<求每通人100m3. 30C的空氣能產(chǎn)生多少氣？爛道氣溫度為300C,爐內(nèi)為當(dāng)壓.解：假設(shè)儀燒it程為穩(wěn)態(tài)

7、煙道氣中的成分來自天然氣和空氣 取加熱爐為k算系忍un?為im對氣 煙道氣中的n全部來自空氣 貯生煙道氣體積為V”根據(jù)質(zhì)啟菊算方也有0.79 PiVi/RTi= 0.734 P2ViRT2即0.79 100m3Z303K= 0.734 址/573KV2= 203.54m32.8 M河流的ik i - 3.0rr?/s,仃條流詁為0.05mTsl、剣.入該河姦 為研究河以與小溪水的iltL,在溪水中加入爾蹤林 鍛設(shè)儀«>檢1!示蹤刊的濃度下訊為1.0mg/L為了使河水和溪水完全混合厲的示蹤刊可以檢岀，溪水中示蹤劑的J3低濃度足多少？需加入示蹤刊的質(zhì)訛流麗足多少？假設(shè)換河水和小澳中

8、不含示蹤劑。解：設(shè)溪水中不蹤劑的晟低濃發(fā)為p則根據(jù)質(zhì)方程,有0.05尸(3+0.05) XI.0解Z得尸61 mg化加入示蹤劑的貢怖流訛為 61 X).05g/s 3.05g/s2.9假設(shè)某一城市上方的空氣為一長寬均為100km高為1.0km的空箱枝勁。干凈的空氣以4 m/s的流速從一邊流入假設(shè)某種空氣污染肖以10.0Xg，s的總排放速率芒入空箱，其降解反八建半常散為0.20h I假設(shè)完全混合，(1)求穩(wěn)態(tài)倩況下的污柬物濃度；假設(shè)鳳速突然降低為佔計2h以歷污殳糊的濃度。解：(1)設(shè)矗態(tài)F污梟物的濃度為p則由贋凰銜算再10.0kg/s- (0.2Q3600) XpXlOO >100 A x

9、10m3/s-4x100 >1 xlO0 iffl3/s= 0p= 1.05 T02mg/m5(2)設(shè)空箱的長寬均為L,高度為h, ffklO為 j 鳳速為u =眼細陽算方程葉_qw厲=dt有s_uLh P_kpCh =(L2hP)dt蒂入巳WM,分離變ht并積分，得_ fpd PL一8 冬勺0° _6.6x105P積分有P* 1.15 W2mg.mJ2myL.同時從水池中排2.10某水池內(nèi)冇1 rrf含總氮20rng/L的污水.現(xiàn)用地表水進行置換，地表水進入水池的流訛為10m3/min.總亂含hi為出榊同的水I,鍛設(shè)水池內(nèi)混臺艮好，生物必解過以忽略，求水池中總氮含hi變?yōu)?m

10、g/L時，需要姜少時間？解：設(shè)地衣水中總亂濃度為 4,池中總亂濃度為p由質(zhì)麗術(shù)算得Udt=iodp積分，有d P10X(2 _R 廠求t=« 0.18 mln2.11冇一裝濾水的儲肌 百徑1m高3m,現(xiàn)由惜底部的小孔向外排水。小孔的胃能為4cm,測側(cè)水流過小孔時的流速關(guān)系uo=0.62 (2gz) 叫求放出1m)水所書的時叭解：OWWftrtn積為At,小孔的面積為a2由遜得 "。=一 d、dt即 Uo=-dz/dt 0卜所以右-dz/dtx( 100/4) 7=0.62 (2gz) a3即冇一226.55空。沁二幺Zo=3muo與怙內(nèi)水面高度z的zt- Zo- 1m3x

11、( K x o.25m1.73m1：* t-189.8s212?；冰處川中.AH胸酬MKHHB配成 定Ik度的湘作為混凝札：-配料用的按!1瀚中，水和固體刪1B分別以150kg/h fll 30kg的流詁加入攪樣槽中，制成濱液厲，以120kfl/h的流率流岀W2S.由于攪樣充分，Ml內(nèi)濃度乞處均勻開始時憎內(nèi)預(yù)先已盛冇100kg純水.試計算1h后由恰中流岀的漕被濃度。解：& t時幣中的濃度為p, dt時間內(nèi)的濃度變化為dp由贋啟術(shù)算方程可得30 J20)p時間也是變譏 卜積分過FiJWM尺?30>dt= ( 100 + 60t) dC+120Cdt4#即(30- 1200 dt=

12、( 100 + 60t) dC由題有初貽條件t=0, C=0積分計Wf:當(dāng)t-lh時C-15.23%2.13 f一個4On?的太陽能取啜紇 太陽光的強度為3000kJ/ (m2h),冇50%的太陽能被吸收用來加熱流過取啜器的水流.水的流訛為085nin 求流過取曖器的水斤髙的盤度。解：以取I8W為H算系統(tǒng) *BS««ih麗入淑腹器的熱詁為 3000xl2>0%kJ/h= 18000 kJ/h設(shè)取啜器的水升高的盅度為(at).水流熱;!i變化卒為qCpAT根據(jù)熱曲術(shù)算方程，有18000 kJ/h= 0.8 60X1 >4.183 必 TkJ/KK解Z側(cè) T=89.

13、65K214有一個總功率為1000MW的核反應(yīng)堆，共中2/3的餒卻水帯也 不冬股典也能城損失。冷卻水來I門當(dāng)M啲-條河流，河水的JHt為 100rr?/s,水溫為 20C.(1) 如果水趕只允許上升10C,冷卻水需要多犬的流(2) 如泉加撚后的水返回河中，問河水的水汕會上升鄉(xiāng)少C。解：輸入給冷卻水的熱訛為Q= 1000 Q3MW = 667 MW(1) 以冷卻人為衡算対敘 設(shè)於卻水的流怖為cjy,熱m變化半為qCpAT根據(jù)熱h；衡算崔律，右5 x103>4.183 WkJ*m3=667x1 OjKWQ=15.94m7s(2)M9 EUK熱臨算方程，紂5#100 >103 >4

14、.183 ATkJ/meeyxKTKWAT = 1.59K第三章流休流動3.1如圖3-1所示，出艮為10cm的101盤llUlhq?動在平臺上旋憶圓盤T平臺間充丫”度S=1.5mm(rj油I乩當(dāng)圓盤以n=50r/min虢犧時，Mm M=2.94x10N m設(shè)油脫內(nèi)速度沿乖百方向為線住分布，試確定泊的黏度。解：在半徑方向上取dr, W1/J dM = dFrihSHdF= r dAt=Mdu#dA= z(r +dr)2 -nr2 =2nr drdu _ 2nnrdy 6所以冇dM-兩邊積分ilWWM= Mn2-r482.94 10 m= M >( 0.05m) 4x tX(5O60) s/

15、 (1.5 TO 3(n)M= 8.58 10 Sas#3.2當(dāng)甩.20(的空氣帝定流過平板爭面.在邊界層掙度為18mm處的雷諾數(shù)為6.7訶。求空氣的外流邊度.#解：設(shè)邊界從甲度為d空億密度為住空為山由雹因為湍流的臨界雷諾散一股取5"疔67H0所以此流動為層流。対于層流層有4.641 x同時又冇Re=兩式臺并仃4.641 x Re05-即有4.641 H6.7 WO4) a®-uX1X1 o3kfl/m3xi.8mm/ (1.81 耳0 ”Pas)u = 0.012m«3.3污水處理廠中，將污水從調(diào)D池提升至沉淀池。兩池水面差就人為10m,損失為4J*g流斎為34

16、 m'/h,求提升水所需要的功率.設(shè)水的溫度為25C.解：設(shè)所需得切率為Ne,污水密度為pNe=%，尸（gA 4-SW Qp（981m/s2>10（Tu4a*g） tOkg/m3 <W3600nf/s=964.3W3.4 m所示，有一水平通風(fēng)管道，某處盲徑由400mm 至200mm為了榊略佔計管道中的空氣流認(rèn)在惟形接頭兩端冬裝一個U管壓差計.現(xiàn)瀏©粗管端的我屋為100mm水柱，細暫端的表壓為40mm水柱，空代流過傕形管的斛讖失"J以忽咯，管道中空的密度為1.2畑飾：試求管道中的空氣淹旅圖3-2習(xí)的3.4圖示u/2+ pi/u/2 + py p由題有g(shù)4u

17、i所以有 ui2/2p/ 尸 16u42 + p2/ p15u/= 2x (p-y p旨(“p)g(RR» x (1000-1.2) kQ/m3>9.81 m/S2 x (o. 1 m -0.04m) / (1.2kgm3)解Z得ii嚴(yán) 8.09ms所以有u2= 3235rrVsqv= UiA = 8.09m/s x n(200nm)1.02m3/s3.5如曲&3所示，有一玄植為 恤的高位水檢 其水面高卜地面 8m,水從內(nèi)徑為100mm的管道中流出.管略岀口高于地面 2m,水般果鋭的能61損失(不包括出口的能甜ft失)可按乞hf =6.5u2計篦，K中u為水在悖內(nèi)的流連

18、，0位為 2 以計算(1)若水怡中水位不變,試計算水的流陸; 耐位水材供水中虬 隨水的出淹高位柿KiTFIK故計算漬而下怖所需的時間。V圖3-3習(xí)也3.5圖禾解：(1)以堆面為基準(zhǔn),在裁面"和22之間列伯努利方程，有u/2+pJ pl gzi = u22 + p/ 什g* + £ h由耐得Pf 且5 = 0所以冇9.81m/s2x (8m-2m) = u72+6.5u2解Z得u-2.90m/sq,= uA=2.90m/s x * x2.28 X0 2m3/s(2) 山伯勢科方程，有u/2 + gz, = Q；12 + g* + 2 h即ui2 + gzi-7u22+oz2由

19、逝可得Ui/U2=(0.1/1) 2=0.01取微元時間dt,以向下為正方向則 fj u, =dz/dt所以仃(dz/Ct) 2/2 + gz,-7 dOOdzdt) Z+g積分解之得t=36.0683.7水在20 C下層流流過內(nèi)徑為13mm.長為3m的管道。若流經(jīng)該管段的壓降為21N/m2.求和管中心5mm處的流速為多少？ 乂出管中心速度 為0.1m/s時，圧心為多少?解：設(shè)水的點變 “0 Wpg件逍中水流平均流速為 5根據(jù)平均流速的定義得:_qv 8p dl 1 dpf 2nr0所以斂值得21 N/m2- 8x1.0 iO 3Pa s >3nV (13mm/2) 2Um = 3.7

20、>10 °m/s又冇葉=2一所以u=2ur41 一 ( r/r0)了(1)當(dāng)r=5mm, 116.5mm代入上式妙u = 0.03m. s(2)0.1/0.074 21N/m=28.38H(m3.8 20 C的水，以2kgmii .UMMt流過內(nèi)彳10mmIf)水平閱管，試求列液動充分發(fā)槌以U| 1朮體在售截面中心處的流速和剪&(2)流休在兜面距中心半距離處的流連川剪應(yīng)力(3) 唯面處的剪應(yīng)力解：(1)由越有2/36OOk0S ( lxiog/max x X)K5m2/4)=7.07X0 3nVsD - 4=282.8 <20002 P管內(nèi)流動為G«t,

21、故管戟面中心處的流速0=2 嚀=.415 RO 2m/sTffitfi中心處的疥應(yīng)力為0右L U “心半艮離處的流速:U=Uffax(1 </)uv2= 1.415 >40 2(TVS Q4= 1.06 10 Ms由剪應(yīng)力的定義得流處在壁面距中心一半距離處的勢應(yīng)力：Ta = 2m “心= 2.83 >10 3N/m2(3) 壁面處的剪應(yīng)力:嚴(yán)2麗=5.66 XO 3h/m20.6kg/m f 均帖度為 2.8 40245 Pa問此煙囪陽要箏髙？假3.9 錨爐逋過內(nèi)於為3.5m的煙囪捋除期氣，排放乩為3.5 Rm%，在煙半均H度為260(臥妙4Pas.犬氣溫度為20C,在煙囪髙

22、度范國內(nèi)平均密度為1.15kg/m3-為克廉煤灰阻力，煙囪底部壓力較地面大氣壓低設(shè)粗梃度為5mm解：設(shè)煙囪的馮度為h,曲越叩!uqA = 10.11m/$Re=dup/=?i7.58 初4榊対機儲度為c /d 5mmz3.5m= 1.429 TO 3X- 0.028所以慮撩陽力建立伯霽利方程fjUi2/2+p 什gz, = u壽2 + p/ 葉gz>+ 2 hui=U2» Pi=Po245Pa q=po一釦 gh(hxi5 kg/m3>9.8m/s2- 245Pa) / (0.6kgm3) hx9.8m +hx0.0283.5n)x(lO.11m/s) 2/2解之得h =

23、 47.64rr3.10 «水池送至水塔中，ftlffl 3-4所示水塔和人氣相通，池和塔的水面髙差為60m,并維持不變 水泵ft水口低于水池水面2.5m,迸塔的管道低十塔內(nèi)水面1.8m,泵的進水管DN15O.長60m.連有兩個90奇頭和一個吸渕底閥。泵岀水管為兩段管段串聯(lián)，兩段分別為DN150-長23m和DN100. K 100 m,不同儲艮的管道經(jīng)犬小頭DN100的骨逍上仃3 * 90穹頭和一個閘閥親和電機的總效率為60%。耍求水的流hi為140m3/h,如果當(dāng)?shù)仉娰M為0.46元/ （kW h）,問每天泵需要消耘箏少電彷？（水溫為 25 C,靜逍出為光泊管）3.11卻圖$5所示.

24、某廠計劃建一水塔將20C水分別送至第一.第二車間的吸收塔中。第一車何的吸收塔為常壓.第二牟廚的吸收塔內(nèi)壓力為20kPa （衣壓八總骨內(nèi)徑為50mm "憎，管長為（30 + Zo）,逋向兩吸收臥的支管內(nèi)涇覽為 20mm,営長分別為28m和15m （以上乞代長均巳包括所冇局部FH力卅訛長段在內(nèi)）-啖嘴的阻力損失可以忽咯，制管的絕対相梃度為0.2mm現(xiàn)要求向蕩一年間的吸收塔供應(yīng)1800kg/h的水，向第二車間的吸收塔供應(yīng)2400kg/h的水試諭定水塔緡距務(wù)地面至少多高？匕知20C水的粘度為1.0 >00 3 Pas, Ifftf系故可由式=0 1 fS + 58 計算。°

25、_ 2 Re 圖3-5習(xí)囲3.11圖示解：總管略的旋速為U)=qfr4/ ( P %)r s 4200kg/tV (lxltfkg/m3x x O.M5» - 0.594m s第一車間的箭殆流速為ui=q«i ( p #" = 1800kg/b* (lxiom3x x 6崩)=1.592m/s第二車間的曽殆流速為U2 = On2/ ( p 刃= 2400kg/h/ (ixwkg/mx n XJtJm') = 2.122rrVs則 R% 二 du 煮幵 297004-0.1 ( t /& 5& Re)心 0.0308Re= dup / 幵 3

26、1840入=0.1 ( t 5& Re)心=0.036Re? = du p / w 424004=0.1 ( t /& 5& Re) 023 = 0.0357以車間一為控削單元，有伯55利方程u/2+ OZi+p,/ 卄 £b = QZo+pd pp,=P6 故(1592m/s) 2/2+9.8m/s2>3(n + 0.0308 NO.594nvs) 2x(3O+Zo)m/ (2 x0.05m) + 0.036 x (1.592ms) 2 -28m/ (2>O.02m) 9.8vr's2解Z得10.09m以年間二為控剖單元，冇伯努利方程U2

27、2/2+ gz2+ R?/ 卄 £b=gzo+pd p(2122m/s) 2/2 +9.8m/s2+ 20kPa/ (1 xio3kg/m3) + 0.0308 x( 0.594rrVs) 2x(30 + zo)nV (2X).05m) +0.0357 x( 2122rrVs) 2>15frV (2X)02m)=9.8(tVs2>Zo解Z得Zo 13.91m故水塔需護離堆面13.91m3竹集它弊M印并蛛空路，如兇 爾7所乩 U知總乜誠M為1201.支管A的笹俗為200mm, K股為1000m-支借R分為兩魯,MO用它徑為300mm,長度為900m, ON用管徑為250mm

28、.長度為300m,務(wù)管路聊駆度均為0.4mm試求乞支管流詁及MNZ間的Rl力損失.解：由題，冷支管粗槌度相同且管徑榊近，町近似認(rèn)為冬支管的入榊現(xiàn) 取4 0.02,將支符A.ON 15分別用下標(biāo)h 23衣示對于并聯(lián)管路滿足 肛=加所以有又因為MO和ON段申聯(lián)，所以冇U?x y=U3X 孑聯(lián)立上述兩式，IW/J2500 u,2 = 2744.16 u22Ui= 1.048ufe解Z得 ife= 1.158ms, u, = 1.214m/sq«uz 4 = 38.14Lsqvi = U2«34-81.86Lshrm =入 K x 02* = 73.69*&:J5.1任F管

29、中.底部水出298K卜門H.< 0.1材pa淋度亦為298K°水褰氣在管內(nèi)的擴啟距離(由液面到曾H部)L-20cm.在0.1 >106Pa 2%K的溫度時，水蒸氣在空氣中的擴散系故為Dab»2.50 -lOW/s.試求莊態(tài)擴敬時水菓氣的傳質(zhì)阿乩 傳質(zhì)分系故及濃度分布。解：由題紂，298K F水酬逾和慕P壓為3.1684 ROpa,則* = 3.1684X01 p“=0Pbe = Pbo ' Pb 1= 0.9841 x103PaIn (Pbq/Pbj )(D穩(wěn)態(tài)擴散時水蒸氣的傳跋通訛：Dab P ( Paj Pa X) $ “4. /2N A =竊! =

30、1.62 x10 " mol / (cm s)=5. HXiomol/(cm2(2)傳質(zhì)分系散：(PAJ pAO(3)ih®n1 -yA =(« -yAI15#yz=oy= 3.1684/100 - 0.031684簡化得yA =1 _096肘a5.2在總慮為2.026 WTa.溫度為298K的條件卜，組分A和B進行季分子反向擴散。當(dāng)組分A在兩端點處的分壓分別為P/l1=0.4 HOpa和Pal20.1 >10Pa時，由實驗測禍kb126XOSmol/(m?sPa),試仙算在同什的條件卜，組分 A適過停滯組分B的傳慣系® ko以從傳質(zhì)通M N解：由

31、題杠,彭”反向擴阪時的傳質(zhì)通訛為Na =kc (Pa.1 -Pu )=D他(Pa.1 一 Pa,2RTL#W向擴散時的恃質(zhì)通訛為D AB P ( Pa 1 Pa2Na * (PA，-PAa 戶R=L所以杓 Na =k2 (Paj -Pa.2 )旦PB.m#又冇Pb H=4Pb =i.75x105PaIn (PB2/Pbi )即町妙 & =此 B=1.44 405mol/(m2 s Pa)PB.mNa =ka (Pai -Pa2 )=0.44mol/(m2 S )5.3淺盤中裝有浦水，tt深度為5<nm,水的分了依靠分了擴散方X逐浙蒸發(fā)到大氣中.試求保中水完仝蒸F所需要的時間“假設(shè)

32、擴散時水的分了逋過層厚4mm.溫度為30C的靜止空焜 空氣層以外的空氣中水泰氣的分壓為拿 纟子擴散系散D. =0.11m2/h.水溫"J視為與住氣川同.當(dāng)?shù)厝薖I1 力為1.01訶Pa解：由Jfi,水的蒸發(fā)可視為m向擴做N _D" P (P“ P")A = RTpbznZ30C卜的水地川於壓為4.2474卅Pa,水的密及為995.7kg*m3故水的旳質(zhì)的；二和文為995.7 X|tf/18-0.5532 WmoUm330C時的分了擴啟系故為DAB=0.11m2/h=0.9886 x103 PaIn (Pbo/Pbj )Z<J Na = c V/(A t)(4

33、mm的靜止空久層甲度認(rèn)為不變)所以冇c V/(A t) =一 PA.oMRTpam z)5.5填料埼左大氣圧和295K下，用清水吸收氨-：噴阻力可以認(rèn)為集中在1mm 17的掙止氣膜中在圻內(nèi)某一點上.氨的6.6 Xltf N/m2o水面上的平分壓町以忽咯不計。12九扣,氣屮的孑做果數(shù)為0.236 04m2/s3 l解：a吋加分別為氨在榊界面和氣hi主休的分壓，p訃為相界面和氣榊主體間用對數(shù)平均分壓由越意得：pBm = PB，2 "PB1 =0.97963 xiO5PaIn(PB.2/PB.1 )Na =九：聲,)=_6.57X10fol/(m，s )5.6 H 2m的貯精中裝右如I；分

34、敎為0.1的氨水，因賀忽汝和*、揮發(fā)。假定擴做通過丿5mm的靜I;空代層.在1.01 X0沁293K下，氨的分了擴散系效為1.8 105m2/s，計般 価中氮的椰發(fā)損燦計算中不考慮氨水液度的變亀 氨在20C時的相平也關(guān)系為P=2.69HCPx(Pa)x為摩爾分?jǐn)?shù)解：由題，設(shè)溶液質(zhì)訛為ag17氨的物質(zhì)的請為0.1a/17mol總掬質(zhì)的hi為(0.9a/18+0.1a/17)mol所以有氨的偉爾分?jǐn)?shù)為0.1 a.170.9a 18 40.1a 17=0.105318#故有氮的平痢分壓為p 0.1053 269 XOPa =0.2832 W9Pa即仃 Pa.i = 0.2832 405Pa. Pao

35、 = OpBm =0.8608x10" PaIn (Pb o /Pbj )所以 Na)9 91 X10 -mol/(m2 s )討3n-NA t =6.66X10 mol45.8滾粒在攬樣下刃速洞解丁水，3minJi7,測得洞液濃度為50。飽和度，試求系統(tǒng)的傳質(zhì)系假設(shè)液相工休濃度均勻，單位浴液體積的棋樣表面積為a,初始水中淚含訛為0,淚粒表面處飽和濃度為C"。解：設(shè)Sift的A面積為A,獄琳積為V,對漠進行質(zhì)凰菊算XJd(VcAydt = k(CA.8-cA)A因為a=AV，則右dQ/dt» ka (c“-cj對上式進行積分由初始條件t=0時，4 = 0.得CA/

36、CAs-1-e所以有ka= -t -Hn1- l=-(180s fin H =3.85刈0吉I C-丿飛丿I 1丿第六章沉障6仃化60»M石英勵t由度為2600kg/m),求在常兒卜，！S20(的水中川20(的"山啲沉心連度(巳知試條件卜.丿998.2kgm祜度為1.005>10-3Pas；空氣的密度為1.205km3,薪度為1.81 >10 >a s).解：(1)在水中敷i殳額也的沉環(huán)處丁從流區(qū)，曲式(626) W：(2 -P)gdP2 (2600-998.2 9.81X(60X10)18M18X1.005X10二 dm P_60X10r 3.13X10

37、理9821.005X10=0.186 <2位于住層流區(qū)，與假設(shè)相符，計WiEMo-)x9.81x1.205x2600(1.81x10-)=20.3 <36所以可判斷沉心位J區(qū)，山斯托克斯公比可得:(PPpd；18M=0.28恥2600x9.81x(60x10-)18x1.81x10-6.2密頂為2650kg卅的球形賴粒在20 C的空氣中自由沉障，計算符合斷托克斷公式為最大額粒肖徑和服從T頓公式的最小顆也直超(巳知空氣的密度為 1.205kg'm 祜度為 1.81 XO3Pas).解：如泉頌粒沉降位J斯托克斯區(qū)，則牧做出徑域犬時,_*u P19#所以 上.同時 (Pd?p _

38、18M所以2X18gdp =7.22x10P(R Pp#同理.如果顆粒沉降位于牛頓區(qū).則離粒肖徑最小時，比 =9±上=1000所叫處0磊'同%珂氣吃所以，代入敢值，IW得dp =1.51x10%第七章過濾7.1用板幗圧濾機侗壓過淀某種懸泮液，過濾力，2 « 2V +V =6X1OA t式中：t的單位為s(1) 如杲30min內(nèi)獲得5rr?<«汎需耍面積為0.4m2的濾血多少個?(2) 求過閔怎故K, qe, te,僧：板帕施晦的過濾方用為V2 W =6Kl0A2t在t =30 x60 =1800s內(nèi)，V 5m則ftt據(jù)過濾方程52 対=6X1OXA2

39、 X1800求得，需要的過濾總面積為 A =16.67m 2所以需要的板肚數(shù)16.67=41.675 怎42恨壓過蛙的皋本方程為W七匹=KA2t丄j板M壓濾機的過濾方用比較，町得K m6X10f %vc =o.5m3, qeV。 0.5=A =16?67=0.03m3/m22Ae=*K0.032=6x10- =15Ste為過qe相對應(yīng)，可以稱為過涯介就的比當(dāng)SH皿時間,27.2 511例7.3.3 的懸浮液.顆杭直矗為0.1mm.顆粒的休積分?jǐn)?shù)為0.1. 6 9.81 X0)Pa門t亡1玲卜過檢.過謔時形成小可壓編的刪.空隙率為0.6,過濾介質(zhì)的阻力可以忽殆，濾液黏度為1&0)Pas.

40、以求:(1) 每VS；過濾面積上獲得1.5m3<$液所需的過謔時純;(2) 若將此過戒時間延長倍，町再猖多少泌液？2 2濾餅層比阻為r二5a(1一£)85x(6 xl04 )x(1-0.6 )0.63=1.33x10" “過濾得到wag液產(chǎn)生的既鉗體積m.的比表而積為 a =6x104rn2/m320#過戲常數(shù)K =經(jīng)=2x9810 =4.43x10%Mrf 1x10xx1.33x10 xl/3所以過濾方程為q" =Kt當(dāng) q="時，t= 152eS4.43 X10 丄時間延氏-俗，獲瞰液M為q =74.43x10-/2 >508 =2.1

41、m3所以可河紂0.6m3的濾植7.3用過既機處理某懇護蔽.先等速過既20min,得到濾液2m隨即保持當(dāng)時的圧差尊壓過既 40min,則共得到多少濾液(忽咯介貫阻力)？解：也速過瀝的方程式為式(7.2.18a)甘二Z1 2所以過濾常故為#7.2.15),所以V?答 X40+藝=20此過涯林效為耐陳時的過劇(效，也是他匚丄；主常比 在但圧過灌過隍中保捋不丸 所以"#所以總的濾液詁為V =4.47 m3#第八章吸收8.1在30C,當(dāng)壓條件下，用吸收臥請水逆流吸收空氣-so?混合氣體巾的so2,巳知氣液HI平衙關(guān)系式為y"=47.87x,入塔混合 氣中SO?肆爾分?jǐn)?shù)為005,出塔混

42、SQM爾分敦為0002岀塔吸收液中毎100g<- SQ0356g,試分別計算塔頂和塔底處的傳険推動力.用 0、AX.加衣禮第九卓解:(“塔頂出塔SO?的愎?fàn)柗謹(jǐn)?shù)為y2 =0.002、入塔吸收蔽中SOz的廉爾分?jǐn)?shù)為X2 =0所以與岀塔氣出平衡的吸收蔽廉爾分?jǐn)?shù)為y =0.002/47.87 =4.17x10-與入塔吸收液平術(shù)的氣相撫爾分散為旳*所以 加 =*/ -X2 =4.17X102=4.17>d0-軻 2 =目2 目2 =0-002 0 =0.002節(jié)2 =101.325 xAy2 =101.325 xO.002 =0.2026 kPa忽路隕收蔽中洛解的SO?,則冷爾濃度可計算為

43、C =1000/18 =55.6 moir込=55.6 x Ax2 =55.6 x4.17 x10 - =0.00232(1) 塔底入塔SO朋廉爾分?jǐn)?shù)為V1 2 05,出塔吸收液中SQ的廉爾分故為._0 356 J仙 '100 /18 一所以y入塔FIY衡的吸收蔽廉爾分?jǐn)?shù)為X： =0.05/ 47.87 =0.0010444訕?biāo)找篗的®睜爾分散為*=47.87x, =47.87x0.001 =0.04787所以=x/ -x, =0.0010444-0.001 =4.44X10丄0、=w -y； =0.05 -0.04787 =0.002130 =101.325xAyt =

44、101.325x0.00213 =0.2158kPag =55.6 xAx, =55.6 X4.44 X10 =0.002478.2吸收塔內(nèi)處氣HI組成為y =°°5,液相俎成為X =0.01 ,兩Hl的平衙關(guān)系為y *=2x ,如果兩Hl的傳質(zhì)系散分別為勺=d.25>ao-krnolz(m2sb k. =1.25xi0Akmol；(m2sh試求該截面上傳質(zhì)總推動刀總阻力.氣液兩相的阻力和傳慣速半.解：廳氣榊細或平銜的液相斤爾分故為y*=2x=2 M).0102#所以，以氣相$爾分?jǐn)?shù)差表示的總傳質(zhì)推動力為氣相軸盼數(shù)上x=0.05/ 2 =0.025所以，以植HI*爾分

45、故差衣示的總傳質(zhì)推動力為厶=x* -x =0.025 -0.01 =0.015#以被相徐爾分0：差為推動力的總傳慣系故為K. =: =0.831001> S)v k +1/1/(1.25X10 )+1/(2 XI.25X10 x)以氣相廉爾分故殺為推動力的總傳質(zhì)系散為Ky =K./m =083冷 0)/2 =0.42 xl OimuEs)傳質(zhì)逮辜 NA =Kb AC =0.83x1 O-xO.01 5=1 .25x12 S)或者 Na =Kyy =0.42x10x0.03 =1.26x10-kmoi(m2s)以液相廉爾分故差為推動力的總傳質(zhì)系散分析傳質(zhì)亂力總傳質(zhì)阻力 1/ K x -1/

46、 £.83 X10 2 v.1.20 x105(m2 skmol典中液Hl傳卿力為 i/kM =1/ f-25 WO -j_p.8 燈o'(m； s)/kmol占總FH力的66.7%氣腆傳質(zhì)阻力為 v mky /(2 XI.25 X1O 三)=0.4 Xl03(m2 s)氷mol占總FH力的33.3%8.3用吸收塔吸收廢氣中的SQ,條件為常壓.30C相平衡常數(shù):為m=267,在塔內(nèi)某一截面匕 氣相中 SO?分壓為4.1kPa,植相中SQ濃度為0.05kmol/m3.氣HI傳貫系數(shù)為 也=1.5x10 mov(m 2 h kPa).液相傳貫系散為人=0-39 mh,吸收液密度近

47、似水的密度.試求：(1) 戰(zhàn)面上氣蔽相界面上的濃度和分壓；(2) 總傳質(zhì)戻故傳質(zhì)推動力和傳質(zhì)速率。解：(1)設(shè)V液相界面上的壓力為p ,濃度為C.忽邸SO朋用解，吸收液的廉爾濃度為 q £000/18 =55.6 kmol/m3溶解度系數(shù) M _c0 _55.6n9nAkmol/(XPa 訕_mpT 26.7X101.325在相界面上，X液兩相和ft,所以C| -0.0206P,又因為穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)過程氣液兩HI傳贋速率招等，所以所以 1.5x10-x(4.1 -p. )=0.39x. -0.05山以上兩個方用，町以求側(cè)p =3.52爐孔c .0724kmom3(2)總氣相傳質(zhì)系故Ko =

48、1=1=000523曲°如2 hkPa)1/kQ +l/Hkt 1/0.015 +l / (0.0206 X0.39 )總液相傳質(zhì)系故 kl =Kq /H =0.00523/0.0206 =0.254価與水溶蔽半衡的氣分壓為p =c/ h =0.05/0.0206 =2.43 kPa所以用分壓左A示的總傳質(zhì)推動力為4)=p_p =4.1 -2.43 =1.67 kPa與氣相組成平衙的溶液平衙濃度為 c* =Hp =0.0206x4.1 =0.084 kmovm3用濃度差表示的總傳質(zhì)推動力為 比=一C =0.084 -0.05 =0.034kmolm3傳質(zhì)速率 Na =Kg仲=0.00

49、523 X1.67 =0.0087(m2h)或者 Na =心山=0.254x0.034 =0.0086kmog58.4 101.3kPa操作壓力下.在某則"MB上，含0.03馀爾分?jǐn)?shù)的工體與為IkmoVrr?的諸液發(fā)生製收過程，U H；卩k° =5>01kmol(m2skPa).液肢傳質(zhì)分系散為« =1-5x10 按作條件下的洛解度系散為 H =0.73。葉 XPa).試計算:(1)界面上兩相的組成;(2)以分壓差和念爾濃度差衣示的總傳質(zhì)推動力總傳質(zhì)系散和傳質(zhì)速率； 分析傳質(zhì)阻力.判斷址否適合采取化學(xué)吸收，如果采用條溶液吸收，傳質(zhì)速專提後多少。假設(shè)發(fā)生瞬時不

50、可逆反應(yīng)。解：(1)設(shè)氣液相界面上的壓力為p .濃度為q因為相界面上，氣帳平勵，斫以q =Hpq =).73p(23#S 中氮 5 分壓為 p =0.03X101.3 =3.039®穩(wěn)態(tài)傳跋條件下，氣揪兩相傳質(zhì)連率相等.所以 kQ(卩_p&丄)X.039 p(尸.5X10 上 X5X10根錨上而兩個方程，求得p44kPa,(； j 05 kmolm3 與氣般械平衙的濱液平衡濃度為c*=Hp =0.03X101.3X0.73 =2.22用湫哎差衣示的總傳質(zhì)暫動力為Ac =C* -C =2.22 -1 =1.22 kmol/m3再水渚液W勵將訓(xùn)忡J分壓為p=c/H m/073 =

51、1.370 kPa所以用分壓并衣小的總傳庚推動力為 g =p »p* =3.039 -4.370 =1.669kPa總氣相傳質(zhì)系故總揪相傳質(zhì)系散Kl =Kg/H =4.78 X10/073 =6.55 xlOfs傳貞連* Na =Kg0=4.78x1 0久xl.669 =7.978x10軸。"(Ns)或者 Na =KlAc =6.55 X1OX1.22 =7.991 X1O 斗冋"仰 s)(3) 以氣相總傳質(zhì)系數(shù)為例進行傳質(zhì)FH力分析總傳處阻力 1/Kg =1/(4.78X10 )=2.092X10、WkPaVkmol it中氣膜傳質(zhì)力為i &耳/ (5

52、*10丄)三2冷O(m? s kPal/kmol占息B&力的95.6%#液唳傳贋阻力為 1/Hkc =1 /(0.73 x1.5 x10 - )=9.1 x103s kPa)/kmoi占總阻力的4.4%所以這個過用圧代肢控制的傳質(zhì)過程，不適臺采用化孑吸收法.如果采用俊液吸收氨氣.并R假設(shè)發(fā)生瞬時不可逆反應(yīng)，則可以忽帑液腔傳質(zhì)限力，只考慮氣腔傳質(zhì)阻力，WJKq kc =5x1 0kmol/(m2skPa),僅僅比脈來的傳質(zhì)系數(shù)捉高了 4.6%, W傳質(zhì)推動力不變的話，傳質(zhì)速率也只能捉高4,6%.當(dāng)然，采用假溶液吸收也會捉高傳質(zhì)推動力，但是傳質(zhì)推動力提高的幅度很冇限"因此總的來說

53、在氣朕控制的吸收過程中，采用化于吸收卅不合適的。8.5利用吸收分離兩組分氣體混合搦，操作總壓為310KPa ,氣、植相分傳質(zhì)系故分別為ky =37伙忖畑。亦2 s.k, =3.06x10-kmoy(m2sb氣.液兩相平衙符合亨利定他關(guān)系式為p*=1.067x104x g的單位為kPa), i+W：(1)總傳Ott；(2) 根據(jù)傳施阻力分析.判斯是筲適臺采取化學(xué)吸收.如果發(fā)生瞬時不可逆化學(xué)反應(yīng)傳質(zhì)速率會提髙多少借？解：(1)相平衡系數(shù)m =£°67燈0“ =344 p 310所以，以爾分故差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)為K，盂3/6.06"）丄）J 仏 4X3.77X1。丄產(chǎn)05*。*01® ©以氣相