環(huán)境工程原理第三版課后答案

1、環(huán)境工程原理第三版課后答標(biāo)準(zhǔn)化文件發(fā)布號(hào)：（9456七UATWK-MWUB-WUNNINNULDDQTYKII 簡(jiǎn)要餌述環(huán)境工程學(xué)的主要任務(wù)及其學(xué)科體系.解：環(huán)境匸程學(xué)作溝壞境學(xué)科的一個(gè)重要分支主耍任務(wù)是利用壞境學(xué)科以及工程學(xué)的方法研兜環(huán)境污染控制理論.技術(shù)、播施和政策.以 改警環(huán)境質(zhì)址保證人類的身體健S和生存以及枕會(huì)的吋持續(xù)發(fā)展圖12足壞境工程學(xué)的學(xué)科體系.去除水中的懸浮物.有哪些町能的方法.它們的技術(shù)原理足什么解：去除水中懸浮物的方法主要有：沉淀.離心分離、氣浮、過滋（砂濾等.過濾（篩網(wǎng)過濾）.反滲透、般分離、蒸發(fā)濃縮等。上述方法對(duì)應(yīng)的技術(shù)原理分別為：車力沉降作用、離心沉降作用.浮力作用、

2、物理阻截作用.物理阻黴作用、淺透壓、物理殺留尊、水與污染 物的蒸發(fā)性差異?？諝庵袚]發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的去除有哪些町能的技術(shù)它們的技術(shù)原理足什么解：去除空氣中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的主耍技術(shù)有：物理吸收法化學(xué)吸收法、吸附法.催化氣化法.生物法、燃燒法等。上述方法對(duì)應(yīng)的技術(shù)原理分別為：物理吸收.化學(xué)吸收.界面吸附作用、嶽化還原反應(yīng)、生物降解作用.燃燒反應(yīng).簡(jiǎn)述土壤污染可能帶來的危書及其作用途徑.解：上壤污染的危擊及其作川途徑主要有以卜幾個(gè)方面：通過雨水淋常作用刖能導(dǎo)致地卜水和周用地表水體的污染;污染上堆通過上壤顆 粒物等形式能宜按或間接地為人或動(dòng)物所吸入;通過植物吸收而進(jìn)入食物鏈，對(duì)您物鏈上

3、的生物產(chǎn)生澎吿作用等。壞境凈化與污染控制技術(shù)原理對(duì)以分溝哪兒類它們的主要作用原理是什么解：從技術(shù)原理上看.環(huán)境浄化與污染控制技術(shù)原理吋以分為“隔離技術(shù)化吩離技術(shù)"和“轉(zhuǎn)化技術(shù)”三人類.隔離技術(shù)足將污染物或者污染介質(zhì) 隔離從而切斯污染物向周用環(huán)境的擴(kuò)散.防止污染近一步擴(kuò)人。分離技術(shù)足利用污染物與污染介質(zhì)或其它污染物在物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)上的差異使 其與介質(zhì)分離.從而達(dá)到污染物去除或回收利用的目的.轉(zhuǎn)化技術(shù)足利用化學(xué)或生物反應(yīng)使污染物轉(zhuǎn)化成無吉物質(zhì)或易干分離的物質(zhì).從而使污 染介質(zhì)得到掙化與處理。壞境工程原理課程的任務(wù)足什么解：該課程的主要任務(wù)足系統(tǒng).滋入地閘述環(huán)境污染控制工程.即水質(zhì)掙化

4、與水污染控制工程、人氣（包括室內(nèi)空氣）污染控制工程、固體廢 物處理處理弓管理和資源化工程.物理性污染（熱污染、輻射污染.噪聲、振動(dòng)控制工程、自然資諫的合理利用與保護(hù)工程、生態(tài)修復(fù)與構(gòu)建工 程以及其它污染控制匸程中涉及到的具冇共性的匸程學(xué)基礎(chǔ).基本過程和現(xiàn)象以及污染控制裝賈的基本原理.為相關(guān)的業(yè)課程打卜良好的理論基 礎(chǔ)，第二章質(zhì)最衡算與能量衡算某室內(nèi)空氣中6的濃度是（體枳分?jǐn)?shù)）.求：（1）在xlOPa. 25°C下.用pg/n?茨示該濃度：（2）在人氣樂力為xlO5Pa和15疋卜.03的物質(zhì)的Jft濃度為多少解：理想氣體的體枳分?jǐn)?shù)與般爾分?jǐn)?shù)值相等由題.在所給條件卜'lmol空氣

5、混合物的體枳為Vi =Vo PoTPiT0x298K/273K所以6濃度M以茨示為xlO 6molx48g/molx ( )1=7 pg/m3(2)由題.在所給條件卜I lmol空氣的體枳為Vi =VoPon/PiTo=xxl05Pax288K/xl03Pax273K)=所以6的物質(zhì)的欣濃度為xlO 4mol/xlO emol/L假設(shè)在25P和xBPPa的*件卜 SO的平均測(cè)眾濃度為400唧侃 若允許值為xlO®問足否符合要求解：由題.在所給條件卞將測(cè)就的SO2質(zhì)墩濃度換算成體積分?jǐn)?shù)即/?TxlO5&314x298x10'1.013x10*64x4(X)xlO =0.

6、15x10人于允許濃度.故不符合要求如果此方程在岡次I：足-致的.在田際單位旬中A的單位必須足什么解：由趣易得.A的單位為kg/(M K一加熱爐用空久(含6N燃燒天然久(不含6與ND。分析燃燒所得焰道氣.其組成的縻爾分?jǐn)?shù)為C02.缶002N2.求毎通入100m 3(TC的空氣能產(chǎn)生多少rrP煙道久煙道氣溫度為3(XTC爐內(nèi)為常壓。解：假設(shè)燃燒過程為穩(wěn)態(tài)，煙道氣中的成分來門天然氣和空P，取加熱爐為衡刃系統(tǒng)。以M為衡以對(duì)農(nóng)煙道氣中的2全部來自空久。設(shè)產(chǎn) 生煙道氣體枳為5、，根據(jù)質(zhì)最衡班方程.有P:Vi/RTi-xP2V2/RT2xl00m7303K=xVV573KVj=某河流的流fit為s有一條流

7、fit為s的小溪匯入該河流。為研尤河水與小溪水的混合狀況.在溪水中加入示蹤劑。假設(shè)儀器檢測(cè)示蹤劑的濃度卜 限為L(zhǎng)a為了使河水和溪水完全混合后的示蹤劑可以愉岀.溪水中示蹤劑的故低濃度足多少需加入示蹤劑的質(zhì)Steffi足多少假設(shè)原河水和小溪中不 含示蹤劑。解：設(shè)溪水中示蹤劑的彊低濃度為P則根據(jù)質(zhì)址衡寛方程.有= <3+) x解Z 得 p=61 mg/L加入示蹤劑的質(zhì)址注!it為Glxs-s假設(shè)某-城市上方的空久為一長(zhǎng)寬均lOOkm,高為km的空箱模型。凈的空氣以4 m/s的流速?gòu)囊贿吜魅?轂設(shè)某種空氣污染物以kg/s的 總排放速率進(jìn)入空箱其降解反應(yīng)速率常數(shù)為"。假設(shè)完全混合.<

8、;1）求穂態(tài)情況卜的污染物濃度：<2）假設(shè)風(fēng)速突然降低為lm/s估il 2h以后污染物的濃度。解：（1）設(shè)臆態(tài)卜污染物的濃度為p則由質(zhì)得s- （3600） xpxlOOxlOOxlxlO9 m3/s-4xl00xlxl06pm7s=0解之得p-xlmg/m3（2）設(shè)空箱的長(zhǎng)寬均為L(zhǎng).高度為h質(zhì)就流雅為風(fēng)速為一根據(jù)軽砂方程如-加-艸=穿有 -uLlip-kpIsh =普（L訃 p）帶入已知址.分離變at并枳分.得廣為I=r 蟲JoJi.osxio-2106-6.6xl05p枳分有p=xlO'2mg/m3榮水池內(nèi)有含總20 mg/L的污水.現(xiàn)用地茨水進(jìn)行理換地表水進(jìn)入水池的流址為lO

9、m/min.總氮含fit為2 mg/L.同時(shí)從水池中推岀相同的水fit假設(shè)水池內(nèi)混合良好.生物降解過程可以忽略.求水池中總氮含址變?yōu)? mg/L時(shí).需要多少時(shí)間解：設(shè)地茨水中總氮濃度為"池中總氮濃度為Q即dl=求得t= min冇一城滿水的儲(chǔ)榊.宜徑高3叫現(xiàn)由槽底部的小孔向外排水.小孔的宜徑為4on測(cè)紂水流過小孔時(shí)的流速8與椚內(nèi)水面窩度2的關(guān)系uo= <2gz）試求放出水所需的時(shí)間。解：設(shè)儲(chǔ)檢橫戴面枳為血小孔的面枳為A2(1| 題得 A2U0 p dv/dt 地 = dz/dtxAi/A2所以有一dz/dK (100/4) 2= <2gz)Zo=3mzi=zolm3x (n

10、x)唱=枳分計(jì)算得怦給水處理中.需要將周體取酸鋁配成一定濃度的溶液作為混離劑。在一配料用的攪幷柏中.水和固體硫酸鋁分別以150kg/h和30kg/h的流址加 入攪幷旃中制成溶液后.以120k訥的流率流出容器。由于攪幷充分檢內(nèi)濃度備處均勻。開始時(shí)柿內(nèi)預(yù)先已盛冇100kg純水.試it Wlh由椚 中流出的瀋液濃度解：設(shè)t時(shí)槽中的濃度為pdt時(shí)間內(nèi)的濃度變化為dp由質(zhì) n.算方程,»1 得 30-120p =彳(100+ 60f) p時(shí)間也是變址.一卞積分過程足否有iM 30xdt= (100+60t) dC+120Cdt即 I 30-1200 dt= (100 I 60t) dC由題有初

11、始條件t=0C=0積分計(jì)以衛(wèi)t=lh時(shí) C=%有一個(gè)402的點(diǎn)陽能取曖器.太陽光的強(qiáng)度為3000kJ/ (M h)有50%的太陽能枝吸收用來加熱流過取曖器的水流.水的流址為miz求流 過取唆器的水升高的溫度。解：以収唆器為衡只系統(tǒng)衡以基準(zhǔn)取為輸入取曖器的熱:址為3000x12x50%kJ/h = 18000 kJ/h設(shè)取峻器的水升奇的溫度為(4丁)水流熱fit變化率為qmcpT根據(jù)熱方程.有18000 kJ/h = x60xlxx21 TkJ/解之得A T=冇一個(gè)總功率為1000MW的核反應(yīng)堆其中2/3的能址被冷卻水帶走.不考慮其他能fit損失。冷卻水來自干當(dāng)?shù)氐囊粭l河流河水的流扯為 100m

12、5/s水漏為20°C.(1) 如果水溫只允許上升10冷卻水需要多大的流fit:(2) 如果加熱后的水返回河中.問河水的水漏會(huì)上升多少。C.解：輸入給冷卻水的熱竝為Q 一 1000x2/3MW - 667 MW（1）以冷卻水為衡斃對(duì)儀設(shè)冷卻水的流fit為qv.熱址變化率為qmcpT .根據(jù)熱址衡體定律有qv xlO3xxlO kJ/m3 = 667xlO3KWQ=s（2）由題.根據(jù)熱敵衡以方程.得100x103xx21 TkJ/m3=667xlO3KWA T=笫三章流體流動(dòng)m 3-1所示.宜徑為10cm的関盤由軸帶動(dòng)在一平臺(tái)I施轉(zhuǎn)【州盤與平臺(tái)何充有耳度"的油膜。半関盤以w50

13、“min旋轉(zhuǎn)時(shí).測(cè)紂扭矩M=xlO-4Nm.設(shè)油腋內(nèi)速度沿垂H方向?yàn)榫€性分布.試確定油的黏度。解：在半徑方向上取dr則有dM=dF r由題有dF =T dAd“trd A 二兀(r + dr)2 一 nr1 = 2/rr drdu _ 2/rnr dy J所以有dM=/2/rr dr r = r5drdy5兩邊枳分計(jì)珠得代入數(shù)據(jù)紂M二 rX10 4N m = px < ) 4曲(50/60)s/ (xlO Jm)“=xlO 3Pa s常壓、2（TC的空氣穩(wěn)定流過平板壁面在邊界層并度為處的雷諾數(shù)為xlOb求空氣的外流速度,解：設(shè)邊界層17度為®空久密度為p空氣流速為s由題.因?yàn)橥?/p>

14、流的臨界雷諾數(shù)一股«Z5xlO>xlO.所以此流動(dòng)為層流。對(duì)于層流層有4.64 lxR屮同時(shí)又有博式合井冇即有4.641xRe05=X (xio*) =uxlxio3kg/m3x (xio 3Pa s)u=s污水處理廠中.將污水從調(diào)節(jié)池捉升至沉淀池。兩池水面繪說大為10m討路林擦損失為4J/kg.流就為34m*u求捉升水所需要的功率。設(shè) 水的溫度為25°C解：設(shè)所需那功率溝必污水密度為pN9 Wq,p = 3z+h" q、0=s2xl0m*4J/kg)xlxl03kg/mJx34/3600m7s如圖所示.有一水平通風(fēng)骨道.某處宜徑III 400mm減縮至20

15、0mm.為了粗略估計(jì)管道中的空氣流如 在鏈形接頭兩端備裝一個(gè)U管圧筮計(jì) 現(xiàn)測(cè)須粗官端的表壓為100mm水柱.細(xì)管端的表樂為40mm水柱.空氣流過錐形管的能fit損失訶以忽略.轡道中空氣的密度為m=試求管道中的空氣流fib圖32習(xí)題圖示解：在砂面1和22，之河列伯勞利方程：ui2/2 +pjp =Zf2 +pjp由逆仃U2 -4ui所以有 uiV2 /pi/p =16uiV2 ipi/p即15 Ui2 2><(pi-p2)/p=2x(p(rp)g(R1-R2)/p=2 ( kg/m3xs2x ( ) / (m1)解之得U1=S所以有U= Sq, =UiA sxnx （ 200mm）

16、2=s如圖33所示.有一宜徑為lm的奇位水杓 其水面奇于地面8m水從內(nèi)徑為100mm的骨道中流岀.管路岀口高干地面2m水流經(jīng)系統(tǒng)的能fit損失（不包括出口的能fit損失八J按藝巧=6.5z?il ».式中u為水在轡內(nèi)的流速.單位為m/s。試計(jì)礫（1）若水榊中水位不變.試計(jì)并水的流扯：（2）若高位水植供水中斷隨水的岀流高位槽液面卜降.試計(jì)算液面下降1 m所需的時(shí)間。圖A3習(xí)題圖示解：(1)以地面為基準(zhǔn).在栽面1和22之何列伯勞利方程.有ur/2 pi/p +gz, -ur/2 ? p寸p i g22 /旳由題意得P1=P2»且5=0所以有s2x (8m-2m) =3/2 +解

17、之得u=sqv -uA sxnx4=xl0 2m3/s(2)由伯努利方程.有ui2/2 -f-gzi/ gz2 f Zhf即Ui2/2 f gzi =7u? i gi2由題可得Ui/U2=(1)2 =取微元時(shí)H dt.以向下為正方向則有 Ui Ldz/dr所以有丫dz/dt) 2/2 i gz, =7 (lQOdz/dt) 2/2 i gz2枳分解之得r=水在20工卜層流流過內(nèi)徑為13mm.長(zhǎng)為3m的討道。若流經(jīng)該管段的圧降為21N/m求距骨中心5mm處的流速為多少又當(dāng)管中心速度為s 時(shí).壓降為多少解：設(shè)水的黏度"x管道中水流平均滾速為s根據(jù)平均淡速的定義得:1 dp，所以代入數(shù)值得

18、21N/m2-8xxlO*3Pa sxux3m/ < 13mm/2) 2解之得Um =xlO 2m/s又有所以u(píng)=-2ul- (r/ro> 2（1當(dāng)r=-5mm.且r°=代入t：式那us（2） Uma« = 2 UmApf Uma/umvApf= x21N/m=m話度為2（TC的水.以2kg/h的質(zhì)就流fit流過內(nèi)徑為10mm的水平陰管.試求并流動(dòng)充分發(fā)展以后:（1）流體在管截面中心處的流速和剪應(yīng)力：（2）流體在塑而乗中心一半距離處的流速和剪應(yīng)力（3）壁面處的剪應(yīng)力解：1）由題冇Um =q/pA=2/3600kg/s/ < lxlO3kg/m3xnx4）=

19、xlO 3m/sr =4竺2 = <2000V管內(nèi)流動(dòng)為層流.故管截面中心處的流速cy/»vx=2um=xio 2m/s管截面中心處的剪應(yīng)力為0（2）流體在戢面跖中心一半跖離處的流速：u=ug1X2=*10 2m/sx3/4xl0 2m/s由剪應(yīng)力的定義得凹=4巴也dr才流體在變面距中心一半更離處的呵應(yīng)力：S = 2|KJm/e=xl0 3N/m2（3）壁面處的剪應(yīng)力：D=2s=xlO 3N/m2一鍋爐通過內(nèi)徑為的煙肉排除煙久排放fit為xlOmVh在煙氣平均制度為260疋時(shí)其平均密度為kg/md.平均粘度為TO Pa s.人氣溫度為20XL在煙附麼范闔內(nèi)平均密度為kg/mb為

20、克服煤灰阻力煙囪底部壓力較地面人氣壓低245 Pa.問此煙閑需要參高假設(shè)粗槌度為5mm.解:設(shè)煙囪的高度為h由題可得u=rqf/A=sRe dup/u=*10*相對(duì)粗糙度為査表得A-所以賺擦阻力建立伯勞利方程有ui2/2 7 pjp -i gzi =ur/2 +pMp i gz2 +Zhf 由題有ui U2 pi =po 245Po P2 =po p , gh即(hx kg/mW-245Pa) / (m3) =hxS + hxx (s) z/2解之得用泵將水從一舒水池送至水搭中.如圖3斗所示。水塔利人氣相通池和塔的水面高羞為60m并維持不變.水泵吸水口低于水池水面.進(jìn)塔 的詩道低干塔內(nèi)水面泵的

21、逬水管DN150長(zhǎng)60m連有兩個(gè)90殍頭和一個(gè)吸濾底閥。泵岀水管為兩段管段串聯(lián).兩段分別為DN150.長(zhǎng)23m和 DN100,長(zhǎng)100 m.不同轡徑的管道經(jīng)人小頭相聯(lián).DN100的管道上有3個(gè)90。彎頭和一個(gè)閘閥.泵和電機(jī)的總效率為60%。要求水的流壇為140 m>/h.如果當(dāng)?shù)仉娰M(fèi)為元/（kWh何毎天泵需要消耗多少電費(fèi)（水溫為25匸 管道視為光滑管如圖35所示.某廠計(jì)劃建一水塔.將2CTC水分別送至笫一.第二車間的吸收塔中。第一車間的吸收塔為常壓.第二車間的吸收塔內(nèi)壓力為 20kPa （表壓）。總管內(nèi)徑為50mm鋼管.管長(zhǎng)為30十G 軸向兩吸收塔的支管內(nèi)徑均溝20mm.詩長(zhǎng)分別為28m

22、和15m （以上備管長(zhǎng)均已包括所有局部阻力勻!ft長(zhǎng)度在內(nèi)）噴嘴的阻力撈火M以忽略，鋼管的絕對(duì)粗耘度為?，F(xiàn)要求向笫一車間的吸收塔供應(yīng)1800kg/h （fj水.向第二車何的吸收塔供應(yīng)2400kg/h的水.試確定水塔需距離地面至少多高已知20工水的粘度為MO Pa s.俅擦系數(shù)吋由式久=（）1|'三+ Id30.23計(jì)算解：總管路的流速為uo q/ (pnc2)=4200 kg/h/ (lxlOkg/mnx) =s笫一車何的管路流速為5卞柄* (pnr2 ) 1800kg/h/ (lxl(Pkg/m3xnx) s笫二車間的管路流連為gqd (pnr2) =2400 kg/h/ <l

23、xl(Pkg/m3xnx) =s則塀加 一29700Ao= (c/d+58/Re)=Re： -dup/p-31840Xi= (w/d + 58/Re)=Re2=d“/ju=424002= (w/d + 58/Re)=以車何一為控制單元.有伯努利方程ui2/2 f gzi -f-pi/p fZhfl -gzo bpdpPi=Po* 故(s) 2/2 + s2x3m + x (s) 2x (30 卜zo) m/ <2x) +x (s) 2x28m/ (2x) =s2xzo解之得3=以車河二為控制單元.有伯努利方程02/2 / gz2 +p?/p y Zhf2gzo f po/p<s)

24、2/2+s"5m+20kPa/ (lxlCPkg/m5) +x (s) 2x(30 + zo) m/ (2x) +x <s) xl5m/ (2x) =s2xZ0解之得ZQ=故水塔需距離地面某管路中有一段井聯(lián)管路如圖37所示.已知總管流最為120L/S.支悸A的管徑為200mm長(zhǎng)度為1000m：支管B分為兩段.MO段管徑為300mm長(zhǎng)度為900m. ON段骨徑為250mm.長(zhǎng)度為300m各管路粗槌度均為。試求各支管流!8及M. NZ何的阻力損失.解：由翳 備支詩難匾度相同.且管徑相近對(duì)近似認(rèn)為各支管的入相等.取入三將支管A、MO. ON段分別用卜標(biāo)2、2、弓表示對(duì)于并聯(lián)管路滿足h

25、u=hfs所以有dx 2 d2 2£ 2又因?yàn)镸O和ON段串聯(lián).所以有聯(lián)立上述兩式.則有2500 u?= u?ui解之得U2=S Ui = SqvA =umdF/4=sqv« u2nd:2/4 = sh叭一入畑u*/2d, - s2第五章質(zhì)錄傳遞在一細(xì)詩中.底部水在恒定溫度298K卜向干空氣蒸發(fā)。干空氣壓力為xl06pa.溫度亦為298K。水蒸氣在管內(nèi)的擴(kuò)敬跆離（由液面到管頂部L= 205“在xlOPa. 298K的溫度時(shí).水蒸氣在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為Dab-xIO-W/s.試求穂態(tài)擴(kuò)散時(shí)水蒸久的傳質(zhì)通如 傳質(zhì)分系數(shù)及濃度分伉解:由題得，298K卜水蒸氣飽和蒸氣壓為xlO&g

26、t;Pa則pA/=x10lPa Pao=O嚴(yán) 和、=0.9841 x 105Pa（1>穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散時(shí)水蒸氣的傳質(zhì)通啟:如船嚴(yán)L皿）（2）傳質(zhì)分系數(shù):（卩陽一/加）= 5.11x10 mol/(cnr s Pa)y“=o簡(jiǎn)化 f!|yA =1-0.9683u-5z,在總壓為xlOPa溫度為2981（的條件卜.組分A和8進(jìn)行等分子反向擴(kuò)散。肖組分A在兩端點(diǎn)處的分圧分別為pu=xl0壯和 時(shí)由實(shí)臉測(cè)得k06=xloakmol/（ms Pa）.試估乳在同樣的條件卜.組分A通過停滯組分B的傳質(zhì)系數(shù)灶以及傳質(zhì)通fit NA.RTL解：由題有.等分子反向擴(kuò)敢時(shí)的傳質(zhì)通at為和一 “A"小單向擴(kuò)散

27、時(shí)的傳質(zhì)通fit為川=A （p -p /H/<u-/<（,2）4 G 山"人2丿RTpL所以有N嚴(yán)以險(xiǎn)-幾.2）丄Ph.w又有p = 一 %""（幾J"”. J= 1.75xlO5Pa即 nJ 得 &G = k% =x 10*3mol/(m2-s Pa)PBeN.i = kc (代-恥)=0.44mol/(nr s)找盤中裝有淸水其深度為5mm水的分子依滋分子擴(kuò)散方式迷漸蒸發(fā)到人氣中.試求盤中水完全蒸干所缶要的時(shí)何假設(shè)擴(kuò)敬時(shí)水的分子通 過一層厚4mm、溫度為30弋的靜上空代層空久層以外的空氣中水蒸氣的分壓為零.分子擴(kuò)散系數(shù)D»

28、;=h.水溫可視為與空氣相同。當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?為xlO5Pa.解：由趣.水的蒸發(fā)可視為單向擴(kuò)散N =如也匕二少14 Rg30°C b的水飽和蒸氣壓為xlO3Pa.水的密度為M故水的物質(zhì)的fit濃度為xl03/18 = xl03mol/m3(TC時(shí)的分子擴(kuò)散系數(shù)為PA；=xlOJPa pao=O=Pbq Pus m In仏0”?。?0.9886 x I O5Pa又有NA=c 4.V/(A t)(4mm的掙止空氣層厚度認(rèn)為不變)所以有c V/(A t) =6bP(p対一p.o)/(RTp*z)可得t=一境料塔在人氣壓和295K卜用淸水吸收氨一空氣混合物中的畝。傳質(zhì)阻力對(duì)以認(rèn)為集中在1mm厚

29、的於止氣般中.在搭內(nèi)某一點(diǎn)上.氨的分 壓為xlON/m水面上瓠的平衡分壓吋以忽略不訃。已知氨在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為xlOmVs，試求該點(diǎn)上繚的傳質(zhì)速率.解：設(shè)PXPB2分別為鐵在相界面和氣相主體的分圧.P”為相界而和氣相主體何的對(duì)數(shù)平均分壓由題總洙 Pb m = 學(xué)一 Pb=0.97963 X 105PaIMPb/Pb.J%P（Pm-P“）RTPb rr.L= -6.57x1 O'2 mol/何s）一宜徑為2m的貯植中裝有質(zhì)fit分?jǐn)?shù)為的爼水因疏忽沒冇加蓋.則氨以分子擴(kuò)散形式揮發(fā)。假定擴(kuò)散通過一層片度為5mm的掙心空久層。在xlCPPa. 293K卜'紐的分子擴(kuò)敬系數(shù)溝xlgM/

30、s. if » 12h中氨的揮發(fā)損失fit. il tt中不考慮奴水濃度的變化.氨在2(TC時(shí)的相平衡關(guān)系為P=xlO5x(Pa)* x為廉爾分?jǐn)?shù)。解:111®設(shè)溶液質(zhì)壇為a g氮的物質(zhì)的扯為17mol總物質(zhì)的!ft為18 I 17)mol所以有氨的矇爾分?jǐn)?shù)為0町17 _仆053'0.9a/18+0.Ia/17故右氨的平衡分壓為p=xxlO5Pa = xlO3Pa即有 p,=<L03Pa Pao=0p,m = = 0.8608 X lO'PaBjn ln(PB.o/PB.)所以比=D bP( P.也=49 * J()_2 嗣/(川,s)RTPbjhL龍

31、d?n=N a - t = 6.66 x 10'mol4渓粒在攪拌卜迅速潘解于水.3min后.測(cè)得溶液濃度為50%飽和度試求系統(tǒng)的傳質(zhì)系數(shù)假設(shè)液相主體濃度均勻.單位溶液體枳的浣粒農(nóng)面積為g初始水中決含fit為0渓粒浪面處飽和濃度為“衛(wèi)解：設(shè)瀆純的茨面枳為A.溶液體積為V.對(duì)浜進(jìn)行質(zhì)啟衡并，有d(VcA)/dt =X(3 ca)A因?yàn)閍=A/V則有dCA/dt =ko (ca.s Q)對(duì)上式進(jìn)行積分由初始條件.t=0時(shí).CA = O.得CA/CAS =1 所以有 ka= -f' ln| 1- j = -(180s)_，In| 1 -平 | = 3.85xl0_V第六章沉降宜徑60

32、ym的石英顆粒.密度為2600kg/m3.求在常壓卜'其在20弋的水中和2(TC的空氣中的沉降速度(已知該條件卜，水的密度為m<黏度 為xlO-3Pa s：空氣的密度為黏度為xlO-Pa s)。解：<1)在水中假設(shè)顆粒的沉降處于層流區(qū).由式O得：nJ2600-998.2)x9.81x(60x10-)；和丁訶一'18“18x1.005x10“檢驗(yàn)：心心"4 =60xl0“x3I3xl0“x99&2 八 1O,小= U.l oO < 21.005x1()7位于在層潦區(qū)，與假設(shè)相符.計(jì)件正確Q( C - Q)(60 x 10“x 981 x 1.2

33、05 x 2600K-"I、f,-20.3<36礦(1.81X10-5)'所以對(duì)判斯沉降位于層流區(qū).由斯托克斯公式可得*（2）在空氣中應(yīng)用K判據(jù)法.得(0 -Q)gdp2 2600x9.81x(60xl0)2Q:1818x1.81x10"= 0.28m/s密度為26SOkg/m3的球形顆粒在20疋的空氣中門由沉降i|爭(zhēng)符臺(tái)斯托克斯公式的竝人顆粒宜徑和服從牛頓公式的覆小顆粒直徑（己知空氣的密度為黏度為xlO-Pa s）.解：如果顆粒沉降位于斯托克斯區(qū)，則顆粒宜徑最大時(shí).R ” _ dp% _ 2所以._c “ 同時(shí)_(Pp-P)gdj</. = ZIL =

34、dpp18/所以_ J 2x1盼 代入數(shù)值解得£=722xl(TGqp(R-p)g同理，如果顆紋沉降位干牛頓區(qū)，則顆粒宜徑最小時(shí)，心_心“4_000所以M/ = 1000_-同叭月.7少“噸 d“V P代入數(shù)值.解紂 =1.51xl0m 、P叫嚴(yán)2.3_Q)第七章過濾用板框斥濾機(jī)恒壓過濾某種懸浮液.過濾方程為v2+v=6xio-5A2r式中：t的單位為S（1）如果30min內(nèi)獲得5M濾液.需耍面枳為的濾框多少個(gè)（2）求過濾常數(shù)qe. te.解：1）板框壓濾機(jī)總的過濾方程為V2+V = 6xlO'5A2r在Z = 30x 60 = 1800s內(nèi).V = 5m則根據(jù)過濾方程52+

35、5 = 6x10-5A2x1800求得.需要的過濾總面積為A = 16.67n?所以需要的板框數(shù)川=12 = 41 675 = 40.4（2也圧過濾的基本方程為V22V = KA2t與板框壓濾機(jī)的過濾方程比較.吋得K = 6xl（F'm/sv（ =0.5m;* =匕= ° ' = 0.03m，/m： r A 16.67'K 6xl0-5一為過濾常數(shù)x）qe tn對(duì)應(yīng).叫以稱為過濾介質(zhì)的比當(dāng)At過濾時(shí)何/ 至f K如例中的懸浮液顆粒宜徑為顆粒的體積分?jǐn)?shù)為.在xlOPa的也定壓差卜過濾.過濾時(shí)形成不可壓縮的波餅.空隙率為.過濾介質(zhì)的81力可 以忽略,濾液黏度為1X

36、10- Pa s.試求:（1）每平方米過濾ifti枳上獲得波液所需的過濾時(shí)刑:（2）若將此過濾時(shí)P0延長(zhǎng)一倍.吋再得多少濾液解：（1）顆純的比茨面積為« = 6xl04rn2/m30.6濾餅層比阻対r = “ 卩卩=.= 1.33xl0lom-2mzw”：川彳-j (U(U ,(>6 -!，/；11-06丿 I 1-0.6 * )2x9810過濾常數(shù)K = prf = lxlOxlJSxlOxl/S = 443x 10 m/s所以過濾方程為q'=K1 q=，'1' '= 4.43x10-'=508$（2時(shí)何廷長(zhǎng)一倍.獲得濾液壇為</

37、 = 7443x10x2x568 =2“<所以町再得的濾液。用過渡機(jī)處理某懸浮液.先尊速過i«20min.那到濾液2m隨即保持當(dāng)時(shí)的壓差等壓過濾40min則共得到多少濾液（忽略介質(zhì)阻力）解：恒速過濾的方程式為式（片2二此過濾常數(shù)為恒速過濾結(jié)束時(shí)的過濾常數(shù)也是也斥過濾開始時(shí)的過渡常數(shù).在恒壓過濾過程中保持不變.所以由恒壓過波方程式（）宀W = /C4*o宀"=,A A宀尹+宀詩皿一。所以總的波液fit為l/=4.47M笫八車吸收在s(rc常壓條件卜用吸收塔淸水逆流吸收空氣$02混合氣體中的so：.已知?dú)庖合嗥胶怅P(guān)系式為)'=47*87a入塔混合氣中 so?般爾分

38、數(shù)為.岀塔混合氣soz味爾分?jǐn)?shù)為出塔吸收液中毎l(fā)oo g含有so? g.試分別計(jì)如芹頂和塔底處的傳質(zhì)推動(dòng)力用$、第九章解：(1)塔頂出塔so?的廉爾分?jǐn)?shù)為兒=0.002入塔吸收液中so?的摩爾分?jǐn)?shù)為尤2 =0 所以與出塔氣相平衡的吸收液瞼爾分?jǐn)?shù)為a； =0.002/47.87 =4.17 X10'5 與入塔吸收液平衡的氣相株?duì)柗謹(jǐn)?shù)為y；=0所以 Ax, = A；-x. = 47x 10'5-0 = 4.17X1O-5占4Ay2 = y2 -y； = 0.002-0 = 0.002A/n = 1 ° I 325 x 兒=101 325 x 0.002 = 0.2026

39、kPa忽略吸收液中溶解的SO2則廉爾濃度可計(jì)并為f = 1000/18 = 55.6moi/L =55.6x2、=55.6x4 17 xl0“ =0.00232 moi/L (2)塔底入塔SO2的縻爾分?jǐn)?shù)為片=0.05出塔吸收液中SO2的來爾分?jǐn)?shù)為0 w所以與入搭氣相平衡的吸收液瞼爾分?jǐn)?shù)為才=0.05/47.87 = 0.0010444與出塔吸收液平衡的氣相摩爾分?jǐn)?shù)為y； =47.87. =47.87x0.001 = 0.04787所以 Av】=看一斗=0.0010444 - 0.001 = 4.44 x 10'5比=廿 - y； = 0.05 - 0.04787 = 0.00213=

40、101325xAyj =101.325x0.00213 = 0.2158 kPa=55.6xAvI =55.6x4.44x1 O'5 =0.00247 moi/L吸收塔內(nèi)某截面處氣相組成為'=(105.液相組成為X = 001.兩相的平衡關(guān)系為A =2v如果兩相的傳質(zhì)系數(shù)分別為-1 IO"5k = 1 ?5x KF5kmol/(ms). 1 "kmol/(ms).試求該截面上傳質(zhì)總推動(dòng)力總阻力、氣液兩相的Bl力和傳質(zhì)速率解：與氣相組成平衡的液相廉爾分?jǐn)?shù)為， = 2.v = 2xO.Ol= 0.02所以.以氣相味爾分?jǐn)?shù)羌茨示的總傳質(zhì)推動(dòng)力為Ay = y-y =

41、0.05-0.02 = 0.03同理與液相組成平衡的氣相除爾分?jǐn)?shù)羌為“ =0.05/2 = 0.025所以.以液相族爾分?jǐn)?shù)差茨示的總傳質(zhì)推動(dòng)力yjAx* = / -.V = 0.025-0.01 = 0.015以液相際爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)為1/心+1/叭 1/(1.25x1O"5)+1/(2x1.25x1O'5)=0.83x1 O'5 kmo,/(m2s)以氣相來爾分?jǐn)?shù)菱為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)為K、= Kt Im = 0.83xl0"5 /2 = 0.42x 10"5 kmoi/(m")傳質(zhì)謹(jǐn)率 Na = Kd = 0.83X IO

42、'5 xO.O15 = 1.25xlO"7 kmol/(ms)或者 N.I = KQy = 0.42x10-5 xO.O3 = 1 26x IO"7 kmoi/(ms)以液相漲爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)分析傳質(zhì)阻力總傳質(zhì)阻力 1 / K嚴(yán) 1/(0.83x10 ) = 1.20x IO5 (mT/kmoi其中液相傳質(zhì)阻力為 1 / ( = 1 / (1.25 x 10"5) = 0.8 x 105s)Amoi占總阻力的氣般傳質(zhì)阻力為/ 心=1 / ( 2 X .25 x 1 (F) = 0.4 x 105 (ms)/kmol占總阻力的用吸收塔吸收廢氣中的

43、S02.條件為常壓.30-C.相平衡密數(shù)為加= 26.7.在塔內(nèi)某一截面上.氣相中S02分壓為.液相中SO2濃度為m" 氣相傳質(zhì)系數(shù)為= 1,5x10 ' kmol/(mh kPa).液相傳質(zhì)系數(shù)為=039m/h.吸收液密度近似水的密度。試求：(1) 戒面上氣液相界而上的濃度和分壓：(2總傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)推動(dòng)力和傳質(zhì)速率。解：(1)設(shè)氣液相界面上的壓力為”，濃度為q忽略S6的溶解吸收液的檢爾濃度為cn = 10()0/18 = 55.6kmol/m3溶解度系數(shù) H = _£o_ =55.6= ()kmol/(kPa m5)-顧一 26.7x101.325 一 '

44、;在相界面上，久液荷相平衡所以q =0.0206幾又因?yàn)槠G態(tài)傳質(zhì)過程.氣液兩相傳質(zhì)速率相等.所以怠(廠門)= &«)所以 1.5x10-2x(4-/r) = 0.39x(c| -0.05)由以上兩個(gè)方程可以求紂pt = 3.52 kPa. c = 0.0724 kmol/m3(2) 總久相傳質(zhì)系數(shù)K =J= 0 ()0V>3 kmol/(m2-h kPa)g 1/紅+1/化 1/0.015+1/(0.0206 x0.39)'總液相傳質(zhì)系數(shù)心=仏/= 0.00523/0.0206 =0.254 m/h與水涪液平衡的氣相平衡分斥為p=c/H =0.05/0.0206

45、 = 2.43 kPa所以用分壓差茨示的總傳質(zhì)推動(dòng)力為g = p_p=4一2.43 = 1.67 kPa與氣相組成平衡的溶液平衡濃度為“ =Hp = 0.0206 x4=0.0&4 kmoi/M用濃度差表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力為Ac = c -e = 0.084-0.05 = 0.034kmoi/m傳質(zhì)速率N片=K4 = 0.00523 xl.67 = 0.0087 kmoi/(m-h)或者 Na = Q Ac = 0.254 x 0.034 = 0.0086 kmoi/E h)操作壓力卜.在某吸收戡面上.含奴原爾分?jǐn)?shù)的氣體與氨濃度為lkmol/m的溶液發(fā)生吸收過程.已知?dú)馔葌髻|(zhì)分系數(shù)為=5

46、x|°'kmol/(mkPa).液腆傳質(zhì)分系數(shù)為=，5 X 1(r m/s.操作條件卜的涪解度系數(shù)為力=°73加。1/的畑)試訃以:(1) 界面上兩相的組成：(2) 以分壓差和賺爾濃度差表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力、總傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)速率：(3) 分析傳質(zhì)阻力.劉斯足否適合采取化學(xué)吸收.如果采用酸涪液吸收.傳質(zhì)速率提島多少假設(shè)發(fā)生瞬時(shí)不町逆反應(yīng)解：(1)設(shè)氣液相界面上的壓力為濃度為q因?yàn)橄嘟缑嫔?，氣液平衡所以a=Hp,c, =0.73p.氣相中氨氣的分壓為"= ().03x101.3 = 3.039 kPa穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)條件下.氣液兩相傳質(zhì)速率相等,所以仏(0_pJ = &

47、#171;(q_e)5xl(r>x(3.039-pl) = L5xl0-4x(c1-l)根據(jù)上面兩個(gè)方乩 求W p = | .44 kPa- < = 1.05 kmol/m3(2) 與久相組成平衡的溶液平衡濃度為c* = Hp = 0.03 xlO1.3x 0.73 = 2.22 kmoi/mJ用濃度筮表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力為Ac = c* -c = 2.22-1 = 1.22 kmol/m5與水涪液平衡的氣相平衡分斥為p =c/H = 1/0.73 = 1.370 kPa所以用分壓差表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力為3 = p_p* = 3.039 一 1.370 = 1.669 kPa總氣相傳質(zhì)

48、系數(shù)尺 = 4 78x kmol/(m2 s kPa)&一1/絡(luò)+ 1/H& -l/(5xl0f) + l/(0.73xl5xl()7)- * *總液相傳質(zhì)系數(shù) K( =K(H = 4.78x10/0.73 = 6.55x10 m/s傳質(zhì)速率 Na =心耳=4.78 x 1 (T6 x 1.669 = 7.978 xlO kmoi/E s)或者 N、= Kz Ac = 6.55 x 10x1.22 = 7.991x1 (T6 kmoi/(m-s)(3) 以氣相總傳質(zhì)系數(shù)為例進(jìn)行傳質(zhì)阻力分析總傳質(zhì)阻力 1 / 忍=1/(4.78x10) = 2.092 x IO5 (ms kPa

49、)/kmoi其中氣膜傳質(zhì)阻力為 1/魅=1/(5x107) = 2x10 (ms kPa)/kmol占總阻力的液唳傳質(zhì)K1 力為 1 / HkG = l/(0.73x 1 5x 1()7) = 9X10 (ms-kPa)/kmol占總阻力的所以這個(gè)過程足氣般控制的傳質(zhì)過程不適合采用化學(xué)吸收法.如果采用酸液吸收氨氣.井且轂設(shè)發(fā)生時(shí)時(shí)不町逆反應(yīng).則吋以忽略液膜傳質(zhì)阻力.只考遐氣唳傳質(zhì)阻力.則=5x10 kmol/(m s kPa).僅僅比原來的傳質(zhì)系數(shù)地茁了如果傳質(zhì)推動(dòng)力不變的話.傳質(zhì)速率也只能提高執(zhí) 當(dāng)然.采用酸俗液吸收也會(huì)提高傳質(zhì)推動(dòng)力.但是傳質(zhì)推動(dòng)力捉高的幅度很有I；趾因此總的來說在久膜控制

50、的吸收過程中.采用化學(xué)吸收足不合適的。 L _ 7 77 x 1 (F5利用吸收分離兩組分氣體混合物.操作總壓為310kPa氣.液相分傳質(zhì)系數(shù)分別為-kmol/(ms).& =306xl()寫。|/(品).氣.液兩相平衡符合亨利定律.關(guān)系式為"=I.O67xlO4x(衛(wèi).的單位為.計(jì)并：(1) 總傳質(zhì)系數(shù)：(2) 傳質(zhì)過程的阻力分析：(3) 根據(jù)傳質(zhì)阻力分析.列斷足否適合采取化學(xué)吸收.如果發(fā)生瞬時(shí)不對(duì)逆化學(xué)反應(yīng)傳質(zhì)速率會(huì)捉高多少倍解：(1)相平衡系數(shù)加=£= 字()“=込4p 310所以.以液相味爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)為K =!= n_*n = 3.05 x l(r4 Sol/E s)'1/&+1/"心1 /(3.06 X10-4)4-1 /(M.4X3.77 x IO'-)以氣相席爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)為K、=KJ m = 3.05x10/ 34.4 = 0.89x1