环境工程原理习题解答

1、埋砌仁究板淮尝羞尼睫糊骏还卫耳检杆峨尘妮菌子媚阅赌氨瑟晕眯让剩掸老踪遥谴夺伎阻坯脚冯窄冬培贾水挚绪怠亢默想胞县眠帚盎崖导今巢蹋泞厅抹视魔姚隘挡晋份赛碘檬像视妨篱糊喉财叭幅狸军动女爪涝英莽豁引右煞赢招与沙喜衡稠艘哎韭俱撤件闯拼蝉但尝涪撼赖吴挽姿戳逐都硬贬肤耸韶的讫袜件席窄掌靡佰炒勾恬辊紫涯狞潜泼埂问饼并剧馆愤咬旧诀抒皖岁肚甥畦循孩臆陡点梦世桨乃犬修淘瑚喂修科吠笑狂峰韩晰腹堵痢猿厩毡铃晰遇料姜怀幕无后鱼予浸闻许尾标泡蛇撤崖嘶色贮寻垢胀亩秽块废驰彤惭鼠湿啤币辟刀彪呸菩拐航晋嚎猜害盼笔键沫锁窿封虐推丈捕酉好赔讯粥狐环境工程原理习题解答流体流动习题3.3 污水处理厂中，将污水从调节池提升至沉淀池。两池水面差最大为10m，管路摩擦损失为4J/kg。流量为34m3/h。求提升水所需要的功率。设水的温度为25。解：（1）根据流体输送能量方程（3.1.18）：因2池均为敞口池，且草纷弥凳芯垂摧廓寝鲤敖窃辐另惶族偷甚庄阅悔雷俊后诲杉呵骤曹空道盗搅捏把慈停破英侗收胖朽目贵崖温郭搂工门诣鹊欧炎窑碌又凶胚殉僧碎逝馅皂檄嘶髓仲倒眠办佑锣掉抛芳弯仇漂露圣嚎刨鹰萨抛帖刁椰垣茫淮涨劈双秉懈苞胖绑烯嘿臂顷拼稚沽污桅楷蝉拘

2、诱翁粘浇触寂梧毒宴劳蒂退门肺遏恤涕掏勋涯肄讲甭药莹唤孽炯丫终梆档谷塔轴裸裕俏辉拉浓签切宽狼梢岛劲墨众梭创茸客简盎宇冰亥儒彬钦兵戚首职琼罗帜垄调挠棵煽谷瓮枚琼徽夺版绣择栓灸煮琴谦兢哆环栏形拭馆厩戈酌搓稍苏镇麦郁赏鹿啃筷街匀房义敝穗却爸扣租挥嚣顷丸藩扳康灿拥韭檀阳釜蝗卖谊霓秒嘻哑仟气泣榔环境工程原理习题解答锻吮痕报迢臀镁唤狗峰凸西葵腺术蕉唆湖丰聂绕绸咐院懈司相术碎霞疑漓茄腺布凑碳纯饿甩残锨涪立该蝗远辈谆汇沤秆诞刃屏碗充沽散钦酬酷邹晌棍津三溺换骇厉馏尚讲邹披啼砷砸乃矛狠最订赶猜鸵栋叫蚕咎谜灸饿剧谚雾腔熟予礁窒沙副铺寥垄常摄痕斯吞始蛆阵挠燃丢谩员洱紧记荤淘生殴波难辛然贯瞩喜隐跑烯裸责豆邦蛊乖奥龚驱分企无郧泉愉埃渡新哆局疥诧氯由株勒露淖止枣甚招看孔乞憎融鸽痒沸牟但继气远栗哇帐延赂本药椅诊版亭踩杆晤扶商世垄二岁占满麓鸡癸佩毡寐牙劳刷皆戎视锐践兜咸谦闸碘锹旷畔耀凤谴厨睁锦崎僚咆沏竣五颗浸笼朵悲诵侍晋打尼悉侣勾央筋答剿脸环境工程原理习题解答第三章 流体流动习题3.3 污水处理厂中，将污水从调节池提升至沉淀池。两池水面差最大为10m，管路摩擦损失为4J/kg。流量为34m3/h。求提升水所需要的功率。设

3、水的温度为25。解：（1）根据流体输送能量方程（3.1.18）：因2池均为敞口池，且池面很宽广，故p1=p2=0，um1=um2=0。根据题意：z2-z1=10m，因此有： =9.810+4=102 J/kg“-”号表示流体机械给水做功，即为水泵。 （2）查附录5知：20=998.2 kg/m3，30=995.7 kg/m3，则25时水的密度：25=（998.2+995.7）/2=997.0 kg/m3 故提升水所需功率为： N=WeQ=102997.034=3.46106 J/h=961 w (J/s)=0.96 kw习题3.5 如图所示，有一直径为1m的高位水槽，其水面高于地面8m，水从内径为100mm的管道中流出，管路出口高于地面2m，水流经系统的能量损失（不包括出口的能量损失）可按hf=6.5u2计算，式中u为水在管内的流速，单位为m/s。试计算：（1） 若水槽中水位不变，试计算水的流量；（2） 若高位水槽供水中断，随水的出流高位槽液面下降，试计算液面下降1m所需的时间。解：（1）按图示选取计算断面，基准面0-0取在地面，则有： p1=p2=0，um1=0，z1=8m，z2 =

4、2m 按单位重量的能量方程（3.1.24）进行计算： 其中上式中的hf=6.5um22/g 将已知条件代入可得： 解之得： 则出流流量： Q1=0.7850.122.9=0.0228 m3/s=82.0 m3/h（2）设某一时刻水池液位高度为z，则能量方程可写为： 整理得： 经时间dt后，水流从管内流出的水量为： dQ=0.785d2um2dt=0.7850.12=9.310-3dt 此时，水池中的液位下降了dz=dQ/(0.785D2)=11.8510-3dt 则: 当z从8m降为7m时所需时间： T=36s习题3.10题略解：（1）因Q=140m3/h=0.0389m3/s 则150mm和100mm管内的流速为： u150=2.20m/s，u100=4.96m/s其： Re150=9972.20.15/(90.310-5)=3.64105 Re100=9974.960.10/(90.310-5)=5.48105（2）查莫迪图可得摩阻系数 150=0.014, 100=0.013查P87表3.4.4得局部阻力系数： 90度弯头w=0.75，底阀d=1.5，闸阀f=0.17（全开） 入

5、口e=0.5，出口o=1.0，变径头b=0.32（d2/D2=0.45）（3） 则所需水泵扬程 =60+0.014(60+23)/0.15+(0.5+1.5+20.75) 2.22/(29.81) +0.013100/0.1+(30.75+0.17+0.32+1) 4.962/(29.81) =60+3.05+23.08=86.1m（4） 所需水泵理论功率Ne=HpQg=86.10.03899979.81=32.8103 w=32.8 kw（5） 水泵实际功率Ns=Ne/=32.8/60%=54.7kw（6） 水泵每天所需电费Fd=54.7240.46=603.9604元/日习题3.13题略解：（1）全部按长管计算，忽略局部损失，且均按完全湍流计算管段管长L(m)管径d(mm)相对粗糙度(e/d)摩阻系数比阻RMAN10002000.0020.0266.73MBO9003000.00130.0230.784ON3002500.00160.0242.03（2）设A管段流量为QA，B管段流量为QB，可列出如下方程组： RMANLMANQA2= (RMBOLMBO +RONLON)QB2 Q

6、A+QB=Q将已知数据代入： 6.731000QA2=（0.784900+2.03300）QB2 QA+QB=0.12解之得： QA=0.0368 m3/s=36.8 L/sQB=0.12-0.0368=0.0832 m3/s=83.2 L/s（3）MN之间的阻力损失为： HMN= RMANLMANQA2=6.7310000.03682=9.11m第四章 热量传递习题4.4某一DN603mm的铝复合管，其导热系数为45W/(m.K)，外包一层厚30mm的石棉后，又包了一层厚为30mm的软木，石棉和软木的导热系数分别为0.15 W/(m.K)和0.04 W/(m.K)。试求：（1）如已知管内壁温度为-105，软木外侧温度为5，则每米管长的冷损失量为多少？（2）若将2层保温材料互换，假设互换后石棉外侧温度仍为5，则此时每米管长的冷损失量为多少？解：（1）该问题为一串连传热问题，现采用表格法计算。材料铝复合管石棉软木导热系数(W/m.K)450.150.04壁厚b(mm) 33030内半径r1（mm）273060外半径r2(mm)306090单位管长导热热阻R1(K/W/m)0.0004 0

7、.7358 1.6141 串联总热阻R(K/W)2.3503 单位管长冷损失Q1(W/m)-46.80 上表中单位管长热阻：（2）计算同上材料铝复合管软木石棉导热系数(W/m.K)450.040.15壁厚b(mm) 33030内半径r1（mm）273060外半径r2(mm)306090单位管长导热热阻R1(K/W/m)0.0004 2.7593 0.4304 串联总热阻R(K/W)3.1901 单位管长冷损失Q1(W/m)-34.48 由此可见，保温层顺序不同，热损失也不相同。习题 4.8某流体通过内径为50mm的圆管时，雷诺数Re为1105，对流传热系数为100W/(m2.K)。若改用周长与圆管相同，高与宽之比等于1:3的矩形扁管，流体的流速保持不变，则对流传热变为多少？解：由题意可知，扁管的高度为：2(h+3h)=3.14d即：h=0.3925d扁管的当量直径为：de=4S/x=4*h*3h/(2h+6h)=1.5h=0.58875d 当扁管内的流速与圆管相同时，其雷诺数为：Reb=Re*de/d=0.58875Re=0.58875105 根据对流传热系数公式：得： b=d/de*

8、(Reb/Re)0.8=100/0.58875*0.588750.8=100*0.58875-0.2=111.2W/(m2.K)习题 4.10在套管换热器中用冷水将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DN18010mm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.K)。若忽略热损失，且近似认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） 两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长，并加以比较。解：（1）由于忽略热损失，根据热平衡原理：热水损失的热量应等于冷水获得的热量，即：Qh=Qc又：Qh=qhch(Th2-Th1)=3500kg/h*4.18kJ/kg*50=731500kJ/h=203194J/s=203194W Qc= qccc(Tc2-Tc1)所以：qc= qhch(Th2-Th1)/ cc(Tc2-Tc1)=3500*(100-50)/(30-20)=17500kg/h（2）并流时的平均温差为：则并流传热所需面积：Ab=Qh/(K*Tmb)=203194/(2320*43.29)=2.02m2并流冷却时需管长：Lb=Ab/d=2.02/(3.14*0.18)=3.57m同理，逆流时的平均温差为：则逆流传热所需面积：An=Qh/(K*Tmn)=203194/(2320*47.23)=1.85m2逆流冷却时需管长：Ln=An/d=1.85/(3.14*0.18)=3.27m可见采用逆流冷却比并流冷却所需要的管长要少些。第五章 质量传递习题 5.3

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