環(huán)境工程原理

1、1.增大傳熱的措施：1.增大傳熱面積 2.增大平均溫差 3.提高傳熱系數(shù)2.熱量傳遞方式主要有：導(dǎo)熱，熱對流和熱輻射3.萃取劑的選擇：a的大小反映了萃取劑對溶質(zhì)A的萃取容易程度。 若a>1，表示溶質(zhì)A在萃取相中的相對含量比萃余相中高，萃取時組分A可以在萃取相中富集，a越大，組分A與B的分離越容易。若a=1，則組分A與B在兩相中的組成比例相同，不能用萃取的方法分離。4.膜分離是以具有選擇透過功能的薄膜為分離介質(zhì)，通過在膜兩側(cè)施加一種或多種推動力，使原料中的某組分選擇性地優(yōu)先透過膜，從而達(dá)到混合物分離和產(chǎn)物的提取，濃縮，純化等目的。 條件：在選擇分離因子時，應(yīng)使其值大于1。如果組分A通過膜的

2、速度大于組分B，膜分離因子表示為aA/B；反之。則為aB/A；如果aA/B=aB/A=1,則不能實現(xiàn)組分A與組分B的分離。5. 離子交換速率的影響因素：1.離子的性質(zhì) 2.樹脂的交聯(lián)度 3.樹脂的粒徑 4.水中離子濃度 5.溶液溫度 6.流速或攪拌速率6. 本征動力學(xué)方程實驗測量中怎樣消除對外擴(kuò)散的影響：加大流體流動速度，提高流體湍流程度，可以減小邊界層厚度，使邊界的擴(kuò)散阻力小到足以忽略的程度。7. 吸附劑的主要特性：1.吸附容量大。2.選擇性強(qiáng)。3.溫定性好。4.適當(dāng)?shù)奈锢硖匦浴?.價廉易得。 常見的吸附劑;活性炭,活性炭纖維,炭分子篩,硅膠,活性氧化鋁,沸石分子篩8. 固相催化反

3、應(yīng)過程：反應(yīng)物的外擴(kuò)散反應(yīng)物的內(nèi)擴(kuò)散反應(yīng)物的吸附表面反應(yīng)產(chǎn)物的脫附產(chǎn)物的內(nèi)擴(kuò)散產(chǎn)物的外擴(kuò)散9. 測速管特點：測得的是點流速， 特點：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，流體的能量損失小，因此較多地用于測量氣體的流速，特別適用于測量大直徑管路中的氣體流速。當(dāng)流體中含有固體雜質(zhì)時，易堵塞測壓孔?？装辶髁坑嬏攸c：結(jié)構(gòu)簡單，固定安裝，安裝方便，但流體通過孔板流量計時阻力損失較大。 文丘里流量計特點：阻力損失小，尤其適用于低壓氣體輸送中流量的測量；但加工復(fù)雜，造價高，且安裝時流量計本身在管道中占據(jù)較長的位置。轉(zhuǎn)子流量計特點：必須垂直安裝，流體自下而上流動，能量損失小，測量范圍寬，但耐溫，耐壓性差。10物理吸收和化學(xué)吸收

4、的區(qū)別物理吸收僅僅涉及混合物分中某一祖分的簡單傳質(zhì)過程，溶質(zhì)在氣液兩相間的平衡關(guān)系決定了溶劑在相同傳遞過程的方向，極限以及傳質(zhì)推動力化學(xué)吸收指溶劑A被吸收劑吸收后，繼續(xù)與吸收劑或者其中的活性組分B發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氣液相際傳質(zhì)和液相內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)同時進(jìn)行11.簡述溫室效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理（資料：地球和太陽表面溫度的平均溫度分別為 288K 和 5800K）地球吸收太陽的輻射能量才能如此巨大的輻射能量，但是，太陽輻射在地球上的波長要遠(yuǎn)短于地球向空間輻射的波長 ，這種波長的變化扮演了溫室效應(yīng)中至關(guān)重要的角色。二氧化碳及其他溫室氣體對于來自太陽的短波相對透明，但是它們往往吸收那些由地球輻射出去的長波。

5、所以在大氣中積累的溫室氣體，就像一床包裹在地球表面的毯子，攪亂了地球的輻射平衡，導(dǎo)致地球溫度升高。12.為什么多孔材料具有保溫性能？保溫材料為什么需要防潮多孔材料的孔隙中保留大量氣體，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)小，從而起到保溫效果。水的導(dǎo)熱系數(shù)較大，如果保溫材料受潮，將會增大整體的導(dǎo)熱系數(shù)，從而使得保溫性能降低，所以要防潮.13.球體在空氣中運動，試分析在相同的逆壓梯度下，不同流態(tài)的邊界層對運動阻力的影響。若球體體積較小，運動速度較快，球體主要受到阻力有摩擦阻力和形體阻力，且形體阻力占主導(dǎo)。在相同的逆壓梯度下，層流邊界層靠近壁面?zhèn)人俣忍荻刃?，邊界層分離點靠前，尾流區(qū)較大，形體阻力大。而湍流邊界層速度梯度大

6、，邊界層分離點后移，尾流區(qū)較小，形體阻力減小，運動阻力也相應(yīng)減小。14. 某工業(yè)廢氣中含有氨，擬采用吸收法進(jìn)行預(yù)處理。根據(jù)你所學(xué)的知識，分析提高氨去除效率的方法和具體措施一、采用吸收能力較強(qiáng)的洗液，如酸性溶液；二、可采用噴霧等方法增大接觸面積；三、適當(dāng)增加壓強(qiáng)；四、加快廢氣流速，加強(qiáng)擾動；五、逆向流動等等。15. 邊界層厚度:通常將流體速率達(dá)到來流速率99%時的流體層厚度定義為邊界層厚度。邊界層分離的必要條件：黏性作用和逆壓梯度。層流邊界層比湍流層更容易分離。16.圓管層流流動的平均速率為最大速率的一半。17.對于圓管層流流動的摩擦阻力，流量不變時，產(chǎn)生的能量損失:(1)當(dāng)管長增加一倍時，阻力

7、損失引起的壓降增加一倍.（2）當(dāng)管徑增加一倍時，壓降變?yōu)樵瓉淼?/16.18.強(qiáng)化換熱器傳熱過程的途徑：增大傳熱面積、增大平均溫差、提高傳熱系數(shù) 減少熱阻的主要方法：提高流體的速度、增強(qiáng)流體的擾動、在流體中加固體顆粒、在氣流中噴入液滴、采用短管換熱器、防止結(jié)垢和及時清除污垢19.分子擴(kuò)散:由分子的微觀運動（無規(guī)則運動）引起的物質(zhì)擴(kuò)散稱為分子擴(kuò)散。渦流擴(kuò)散：由流體渦團(tuán)的宏觀運動引起的擴(kuò)散稱為渦流擴(kuò)散。20.離子交換速率的控制步驟：A.邊界水膜內(nèi)的遷移B.交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)的擴(kuò)散C.離子交換D.交聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的擴(kuò)散E.邊界水膜內(nèi)的遷移A和E稱為液膜擴(kuò)散步驟或外擴(kuò)散；B和D稱為樹脂顆粒內(nèi)擴(kuò)散或孔道擴(kuò)散步C為交換反

8、應(yīng)步驟21.表面過濾與深層過濾的區(qū)別表面過濾深層過濾 發(fā)生條件 顆粒物濃度高，濾速慢，濾餅易形成 顆粒物濃度低，濾速快過濾介質(zhì)織布或多孔固體，過濾介質(zhì)的孔一般比顆粒物的粒徑小 固體顆粒，過濾介質(zhì)層的空隙大于顆粒物的粒徑 有效過濾介質(zhì) 主要是濾餅 固體顆粒實際應(yīng)用真空過濾機(jī)，板框式壓濾機(jī)，慢濾池，袋濾器快濾池兩者聯(lián)系表面過濾中濾餅的比阻和深層過濾中過濾介質(zhì)的比阻均可用公式（）求得22.傳質(zhì)單元是指通過一定高度的填料層傳質(zhì)，使一相組成的變化恰好等于該段填料中的平均推動力，這樣一段填料層的傳質(zhì)稱為一個傳質(zhì)單元傳質(zhì)單元數(shù)即為這些傳質(zhì)單元的數(shù)目，只取決于傳質(zhì)前后氣，液相的組成和相平衡關(guān)系，與設(shè)備的情況無

9、關(guān)，其值的大小反映了吸收過程的難易程度傳質(zhì)單元高度是完成一個傳質(zhì)單元分離任務(wù)所需要的填料層高度，主要取決于設(shè)備情況、物理特性及操作條件等，其值大小反映了填料層傳質(zhì)動力學(xué)性能的優(yōu)劣 23.離子交換速率的影響因素 A.離子性質(zhì)：離子的化合價越高，其孔道擴(kuò)散速率越慢 B.樹脂的交聯(lián)度：樹脂的交聯(lián)度大，離子在樹脂網(wǎng)孔內(nèi)的擴(kuò)散就慢C.樹脂的粒徑：樹脂粒徑越小，離子在孔道擴(kuò)散的距離越短，同時液膜擴(kuò)散的表面積增加，因此樹脂整體的交換速率越快。對于液膜擴(kuò)散，離子交換速率與樹脂粒徑成反比；對于孔道擴(kuò)散，離子交換速率與樹脂粒徑的二次方程反比 D.水中離子濃度：離子濃度越大時，其在水膜中的擴(kuò)散很快，離子交換速率為孔

10、道擴(kuò)散控制，反之，為液膜擴(kuò)散控制 E.溶液溫度：升高溶液溫度，有利于提高栗子交換速率 F. 流速或攪拌速率：增加樹脂表面水流流速或提高攪拌速率，可以增加樹脂表面附近的水流紊動程度，在一定程度上可提高液膜擴(kuò)散速率。24.膜傳遞的過程模型 A.通過微孔的傳遞：在最簡單的情況下是單純的對流傳遞 B.基于擴(kuò)散的傳遞：要傳遞的組分首先必須被溶解在膜相內(nèi)25.空時：反應(yīng)器有效體積與物料體積流量之比值。t=V/qv 空速：指單位反應(yīng)器有效體積所能處理的物料的體積流量。表示單位時間能處理幾倍于反應(yīng)器體積的物料，反映了一個反應(yīng)器的強(qiáng)度。 SV= qv/V26. 間歇操作是將反應(yīng)原料原料一次加入反應(yīng)器，反應(yīng)一段時

11、間或達(dá)到一定的反應(yīng)程度后一次取出全部的反應(yīng)物料，然后進(jìn)入下一批原料的投入、反應(yīng)和物料的取出，因此有時也稱為分批操作 連續(xù)地將原料輸入反應(yīng)器，反應(yīng)物料也連續(xù)地流出反應(yīng)器，這樣的操作稱為連續(xù)操作27.全混流：指反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器后，能瞬間達(dá)到完全混合，反應(yīng)器內(nèi)的濃度、溫度等處處相同。全混流認(rèn)為返混為無限大。 推流：指物料以相同的流速和一致的方向移動，即物料在反應(yīng)器內(nèi)齊頭并進(jìn)，在徑向充分混合，但不存在軸向混合，即返混為0.28.平推流反應(yīng)器的特點：A.在連續(xù)穩(wěn)態(tài)操作條件下，反應(yīng)器各斷面上的參數(shù)不隨時間變化而變化B.反應(yīng)器內(nèi)各組分濃度等參數(shù)隨軸向位置變化而變化，故反應(yīng)速率隨之變化C.在反應(yīng)器的徑向斷面上

12、各處濃度均一，不存在濃度分布。 平推流反應(yīng)器滿足條件：A.管式反應(yīng)器的管長是管徑的10倍以上，各斷面上的參數(shù)不隨時間變化而變化B.固相催化反應(yīng)器的填充層直徑是催化劑粒徑的10倍以上。29.基質(zhì)抑制：對于苯酚、氨、醇類等對微生物生長有毒害作用的基質(zhì)，在低濃度范圍內(nèi)，生長速率隨基質(zhì)濃度的增加而增加，但當(dāng)其濃度增加到某一數(shù)值時，生長速率反而隨基質(zhì)濃度的增加而降低，這種現(xiàn)象稱基質(zhì)抑制作用代謝產(chǎn)物抑制：在某些情況下，代謝產(chǎn)物會影響微生物的生長，這種現(xiàn)象稱代謝產(chǎn)物抑制現(xiàn)象。30.本征動力學(xué)反應(yīng)物吸附過程控制：表面反應(yīng)過程控制：產(chǎn)物脫附：31.費克定律：（用物質(zhì)的量濃度表示）式中：NAz單位時間在z方向上經(jīng)

13、單位面積擴(kuò)散的組分A的量，即擴(kuò)散通量，也稱擴(kuò)散速率，kmol/（m2·s）； cA組分A的物質(zhì)的量濃度，kmol/m3； DAB組分A在組分B中進(jìn)行擴(kuò)散的分子擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；組分A在z方向上的濃度梯度，kmol/(m3·m)。費克定律表明擴(kuò)散通量與濃度梯度成正比，負(fù)號表示組分A向濃度減小的方向傳遞。對于液體混合物，常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示濃度，于是又可寫成；當(dāng)混合物的濃度用質(zhì)量濃度表示時，又可寫為32.準(zhǔn)數(shù)Helfferich數(shù)（He）：根據(jù)液膜擴(kuò)散控制與顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制兩種模型得到的半交換周期，即交換率達(dá)到一半時所需要的時間之比，得到：He=1，表示液膜擴(kuò)散與顆粒內(nèi)擴(kuò)散兩種控制

14、因素同時存在，且作用相等；He1，表示液膜擴(kuò)散所需要之半交換周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒內(nèi)擴(kuò)散時之半交換周期，故為液膜擴(kuò)散控制；He1，表示為顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制。Vermeulen數(shù)（Ve） Ve0.3，為顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制；Ve0.3，為液膜擴(kuò)散控制； 0.3Ve3.0，為兩種因素皆起作用的中間狀態(tài)。33.細(xì)胞產(chǎn)率系數(shù) 34.代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率系數(shù)35.固體催化劑的物理性狀（1）比表面積：單位質(zhì)量催化劑具有的表面積稱為比表面積。記為as （2）顆粒孔體積又稱孔容積，簡稱孔容，是指每克催化劑內(nèi)部微孔所占有的體積，用Vg 表示,其單位是³g­¹?？紫堵适谴呋瘎╊w?？兹莘e占總體積的分率，用p

15、 表示（3）固體密度又稱真密度，是指催化劑固體物質(zhì)單位體積（不包括孔占有的體積）的質(zhì)量，用s 表示，單位為g.­³。顆粒密度是指單位體積固體催化劑顆粒（包括孔體積）的質(zhì)量，用p表示, 單位為g.­³. (4)顆粒微孔的結(jié)構(gòu)與孔體積分布：除孔容外，顆粒內(nèi)微孔的性狀和孔徑對催化劑的性質(zhì)也有很大的影響。用孔體積分布，即不同孔徑的微孔所占總孔體積的比例，可以粗略的評價微孔的結(jié)構(gòu)，(5)顆粒堆積密度（b）： (6) 填充層空隙率（b）: 2.2 假設(shè)在25和1.013×105Pa的條件下，SO2的平均測量濃度為400g/m3，若允許值為0.14×

16、;10-6，問是否符合要求？解：由題，在所給條件下，將測量的SO2質(zhì)量濃度換算成體積分?jǐn)?shù)，即大于允許濃度，故不符合要求2.8某河流的流量為3.0m3/s，有一條流量為0.05m3/s的小溪匯入該河流。為研究河水與小溪水的混合狀況，在溪水中加入示蹤劑。假設(shè)儀器檢測示蹤劑的濃度下限為1.0mg/L。為了使河水和溪水完全混合后的示蹤劑可以檢出，溪水中示蹤劑的最低濃度是多少？需加入示蹤劑的質(zhì)量流量是多少？假設(shè)原河水和小溪中不含示蹤劑。解：設(shè)溪水中示蹤劑的最低濃度為則根據(jù)質(zhì)量衡算方程，有0.05（30.05）×1.0， 解之得61 mg/L加入示蹤劑的質(zhì)量流量為61×0.05g/s3

17、.05g/s2.9假設(shè)某一城市上方的空氣為一長寬均為100 km、高為1.0 km的空箱模型。干凈的空氣以4 m/s的流速從一邊流入。假設(shè)某種空氣污染物以10.0 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0.20h1。假設(shè)完全混合，（1）求穩(wěn)態(tài)情況下的污染物濃度；（2）假設(shè)風(fēng)速突然降低為1m/s，估計2h以后污染物的濃度。解：（1）設(shè)穩(wěn)態(tài)下污染物的濃度為則由質(zhì)量衡算得10.0kg/s（0.20/3600）××100×100×1×109 m3/s 4×100×1×106m3/s0解之得1.05×

18、10-2mg/m3（2）設(shè)空箱的長寬均為L，高度為h，質(zhì)量流量為qm，風(fēng)速為u。根據(jù)質(zhì)量衡算方程有帶入已知量，分離變量并積分，得積分有1.15×10-2mg/m32.11有一裝滿水的儲槽，直徑1m、高3m?，F(xiàn)由槽底部的小孔向外排水。小孔的直徑為4cm，測得水流過小孔時的流速u0與槽內(nèi)水面高度z的關(guān)系u00.62（2gz）0.5,試求放出1m3水所需的時間。解：設(shè)儲槽橫截面積為A1，小孔的面積為A2由題得A2u0dV/dt，即u0dz/dt×A1/A2所以有dz/dt×（100/4）20.62（2gz）0.5即有226.55×z-0.5dzdtz03mz1

19、z01m3×（×0.25m2）-11.73m積分計算得t189.8s4.3 某燃燒爐的爐壁由500mm厚的耐火磚、380mm厚的絕熱磚及250mm厚的普通磚砌成。其值依次為1.40 W/(m·K)，0.10 W/(m·K)及0.92 W/(m·K)。傳熱面積A為1m2。已知耐火磚內(nèi)壁溫度為1000，普通磚外壁溫度為50。（1）單位面積熱通量及層與層之間溫度；（2）若耐火磚與絕熱磚之間有一2cm的空氣層，其熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.0459 W/(m·)。內(nèi)外壁溫度仍不變，問此時單位面積熱損失為多少？解：設(shè)耐火磚、絕熱磚、普通磚的熱阻分別為r1、

20、r2、r3。（1）由題易得r10.357 m2·K/Wr23.8 m2·K/W ， r30.272·m2 K/W所以有q214.5W/m2由題 T11000 ，T2T1QR1923.4 ， T3T1Q（R1R2）108.3 ， T450（2）由題，增加的熱阻為r0.436 m2·K/WqT/（r1r2r3r）195.3W/m23.5 如圖3-3所示，有一直徑為1m的高位水槽，其水面高于地面8m，水從內(nèi)徑為100mm的管道中流出，管路出口高于地面2m，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失（不包括出口的能量損失）可按計算，式中u為水在管內(nèi)的流速，單位為m/s。試計算（1）若

21、水槽中水位不變，試計算水的流量；（2）若高位水槽供水中斷，隨水的出流高位槽液面下降，試計算液面下降1m所需的時間。解：（1）以地面為基準(zhǔn)，在截面1-1和2-2之間列伯努利方程，有u12/2p1/gz1u22/2p2/gz2hf由題意得p1p2，且u10所以有9.81m/s2×（8m2m）u2/26.5u2解之得u2.90m/sqvuA2.90m/s××0.01m2/42.28×102m3/s（2）由伯努利方程，有u12/2gz1u22/2gz2hf即u12/2gz17u22gz2由題可得u1/u2（0.1/1）20.01取微元時間dt，以向下為正方向，則

22、有u1dz/dt所以有（dz/dt）2/2gz17（100dz/dt）2/2gz2積分解之得t36.06s3.9 一鍋爐通過內(nèi)徑為3.5m的煙囪排除煙氣，排放量為3.5×105m3/h，在煙氣平均溫度為260時，其平均密度為0.6 kg/m3，平均粘度為2.8×104Pa·s。大氣溫度為20，在煙囪高度范圍內(nèi)平均密度為1.15 kg/m3。為克服煤灰阻力，煙囪底部壓力較地面大氣壓低245 Pa。問此煙囪需要多高？假設(shè)粗糙度為5mm。解：設(shè)煙囪的高度為h，由題可得 ，uqv/A10.11m/s ， Redu/7.58×104相對粗糙度為/d5mm/3.5m

23、1.429×103查表得0.028所以摩擦阻力建立伯努利方程有u12/2p1/gz1u22/2p2/gz2hf由題有u1u2，p1p0245Pa，p2p0空gh（h×1.15 kg/m3×9.8m/s2245Pa）/（0.6kg/m3）h×9.8m/s2h×0.028/3.5m×（10.11m/s）2/2解之得h47.64m3.10用泵將水從一蓄水池送至水塔中，如圖3-4所示。水塔和大氣相通，池和塔的水面高差為60m，并維持不變。水泵吸水口低于水池水面2.5m，進(jìn)塔的管道低于塔內(nèi)水面1.8m。泵的進(jìn)水管DN150，長60m，連有兩個9

24、0°彎頭和一個吸濾底閥。泵出水管為兩段管段串聯(lián)，兩段分別為DN150、長23m和DN100、長100 m，不同管徑的管道經(jīng)大小頭相聯(lián)，DN100的管道上有3個90°彎頭和一個閘閥。泵和電機(jī)的總效率為60。要求水的流量為140 m3/h，如果當(dāng)?shù)仉娰M為0.46元/（kW·h），問每天泵需要消耗多少電費？（水溫為25，管道視為光滑管）解：由題，在進(jìn)水口和出水口之間建立伯努利方程，有Weghhf25時，水的密度為997.0kg/m3，粘度為0.9×103Pa·s管徑為100mm時，u4.95m/s ，Redu/5.48×105，為湍流為光滑

25、管，查圖，0.02管徑為150mm時，u2.20m/s，Redu/3.66×105管道為光滑管，查圖，0.022泵的進(jìn)水口段的管件阻力系數(shù)分別為吸濾底閥1.5；90°彎頭0.75；管入口0. 5hf1（1.50.75×20.50.022×60/0.15）×（2.20m/s）2/229.76m2/s2泵的出水口段的管件阻力系數(shù)分別為大小頭0.3；90°彎頭0.75；閘閥0.17；管出口1hf2(10.75×30.30.170.02×100/0.1)×(4.95m/s)2/2(0.023×23/0.

26、15)×(2.20m/s)2/2299.13m2/s2Weghhf=29.76m2/s2299.13m2/s260m×9.81m/s2917.49 m2/s2917.49J/kgWN（917.49J/kg/60）×140m3/h×997.0kg/m35.93×104W總消耗電費為59.3kW×0.46元/（kW·h）×24h/d654.55元/d4.4某一60 mm×3mm的鋁復(fù)合管，其導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(m·K)，外包一層厚30mm的石棉后，又包一層厚為30mm的軟木。石棉和軟木的導(dǎo)熱系數(shù)分

27、別為0.15W/(m·K)和0.04 W/(m·K)。試求（1）如已知管內(nèi)壁溫度為-105，軟木外側(cè)溫度為5，則每米管長的冷損失量為多少？（2）若將兩層保溫材料互換，互換后假設(shè)石棉外側(cè)溫度仍為5，則此時每米管長的冷損失量為多少？解：設(shè)鋁復(fù)合管、石棉、軟木的對數(shù)平均半徑分別為rm1、rm2、rm3。由題有rm1mm28.47mm ， rm2mm43.28mm ， rm3mm73.99mm（1）R/L3.73×104K·m/W0.735K·m/W1.613K·m/W2.348K·m/WQ/L46.84W/m（2）R/L3.73&

28、#215;104K·m /W2.758K·m /W0.430K·m /W3.189K·m /WQ/L34.50W/m4.9在換熱器中用冷水冷卻煤油。水在直徑為19×2mm的鋼管內(nèi)流動，水的對流傳熱系數(shù)為3490 W/（m2·K），煤油的對流傳熱系數(shù)為458 W/（m2·K）。換熱器使用一段時間后，管壁兩側(cè)均產(chǎn)生污垢，煤油側(cè)和水側(cè)的污垢熱阻分別為0.000176 m2·K/W和0.00026m2·K/W，管壁的導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/（m·K）。試求（1）基于管外表面積的總傳熱系數(shù)；（2）產(chǎn)生污垢后熱

29、阻增加的百分?jǐn)?shù)。解：（1）將鋼管視為薄管壁，則有K338.9W/（m2·K）（2）產(chǎn)生污垢后增加的熱阻百分比為注：如不視為薄管壁，將有5左右的數(shù)值誤差。4.10在套管換熱器中用冷水將100的熱水冷卻到50，熱水的質(zhì)量流量為3500kg/h。冷卻水在直徑為180×10mm的管內(nèi)流動，溫度從20升至30。已知基于管外表面的總傳熱系數(shù)為2320 W/（m2·K）。若忽略熱損失，且近似認(rèn)為冷水和熱水的比熱相等，均為4.18 kJ/（kg·K）.試求（1）冷卻水的用量；（2）兩流體分別為并流和逆流流動時所需要的管長，并加以比較。解：（1）由熱量守恒可得qmccpc

30、TcqmhcphThqmc3500kg/h×50/1017500kg/h（2）并流時有T280K，T120K 由熱量守恒可得KATmqmhcphTh即KdLTmqmhcphTh逆流時有T270K，T130K 同上得比較得逆流所需的管路短，故逆流得傳熱效率較高。4.12火星向外輻射能量的最大單色輻射波長為13.2m。若將火星看作一個黑體，試求火星的溫度為多少？解：由mT2.9×103，得6.1 直徑60m的石英顆粒，密度為2600kg/m3，求在常壓下，其在20的水中和20的空氣中的沉降速度（已知該條件下，水的密度為998.2kg/m3，黏度為1.005×10-3P

31、a·s；空氣的密度為1.205kg/m3，黏度為1.81×10-5Pa·s）。解：（1）在水中，假設(shè)顆粒的沉降處于層流區(qū)，由式（6.2.6）得：m/s檢驗：位于在層流區(qū)，與假設(shè)相符，計算正確。（2）在空氣中應(yīng)用K判據(jù)法，得所以可判斷沉降位于層流區(qū)，由斯托克斯公式，可得：m/s6.6 落球黏度計是由一個鋼球和一個玻璃筒組成，將被測液體裝入玻璃筒，然后記錄下鋼球落下一定距離所需要的時間，即可以計算出液體黏度?，F(xiàn)在已知鋼球直徑為10mm，密度為7900 kg/m3，待測某液體的密度為1300 kg/m3，鋼球在液體中下落200mm，所用的時間為9.02s，試求該液體的黏

32、度。解：鋼球在液體中的沉降速度為m/s假設(shè)鋼球的沉降符合斯托克斯公式，則Pa·s檢驗：，假設(shè)正確。6.7 降塵室是從氣體中除去固體顆粒的重力沉降設(shè)備，氣體通過降塵室具有一定的停留時間，若在這個時間內(nèi)顆粒沉到室底，就可以從氣體中去除，如下圖所示?，F(xiàn)用降塵室分離氣體中的粉塵（密度為4500kg/m3），操作條件是：氣體體積流量為6m3/s，密度為0.6kg/m3，黏度為3.0×10-5Pa·s，降塵室高2m，寬2m，長5m。求能被完全去除的最小塵粒的直徑。解：設(shè)降塵室長為l，寬為b，高為h，則顆粒的停留時間為，沉降時間為，當(dāng)時，顆?？梢詮臍怏w中完全去除，對應(yīng)的是能夠去

33、除的最小顆粒，即因為，所以m/s假設(shè)沉降在層流區(qū)，應(yīng)用斯托克斯公式，得mm檢驗雷諾數(shù)，在層流區(qū)。所以可以去除的最小顆粒直徑為85.7m6.8 采用平流式沉砂池去除污水中粒徑較大的顆粒。如果顆粒的平均密度為2240kg/m3，沉淀池有效水深為1.2m，水力停留時間為1min，求能夠去除的顆粒最小粒徑（假設(shè)顆粒在水中自由沉降，污水的物性參數(shù)為密度1000kg/m3，黏度為1.2 ×10-3Pa·s）。解：能夠去除的顆粒的最小沉降速度為m/s假設(shè)沉降符合斯克托斯公式，則所以m檢驗，假設(shè)錯誤。假設(shè)沉降符合艾倫公式，則所以m檢驗，在艾倫區(qū)，假設(shè)正確。所以能夠去除的顆粒最小粒徑為2.1

34、2×10-4m。6.11 用與例題相同的標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器收集煙氣粉塵，已知含粉塵空氣的溫度為200，體積流量為3800 m3/h，粉塵密度為2290 kg/m3，求旋風(fēng)分離器能分離粉塵的臨界直徑（旋風(fēng)分離器的直徑為650mm，200空氣的密度為0.746 kg/m3，黏度為2.60×10-5 Pa·s）。解：標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器進(jìn)口寬度m，進(jìn)口高度m，進(jìn)口氣速m/s所以分離粉塵的臨界直徑為7.1 用板框壓濾機(jī)恒壓過濾某種懸浮液，過濾方程為式中：t的單位為s（1）如果30min內(nèi)獲得5m3濾液，需要面積為0.4m2的濾框多少個？（2）求過濾常數(shù)K，qe，te。解：（1）板框壓濾機(jī)總的過濾方程為在內(nèi)，則根據(jù)過濾方程求得，需要的過濾總面積為