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