环境工程原理补充习题参考答案-第一部分XXXX0830_75620756512736.docx

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1、环境工程原原理修订材材料（20077年）目录总结2第二章质量量衡算与能能量衡算22第三章流体体流动3第四章热量量传递6第五章质量量传递9思考题补充充11第二章质量量衡算与能能量衡算111第三章流体体流动111第四章热量量传递122第五章质量量传递122习题补充114第二章质量量衡算与能能量衡算114第三章流体体流动166第四章热量量传递211第五章质量量传递288中英文术语语33第二章质量量衡算与能能量衡算333第三章流体体流动333第四章热量量传递344第五章质量量传递355总结第二章质量量衡算与能能量衡算一、单位换换算二、常用物物理量及其其表示方法法定义相关内容浓度质量浓度：混合物总质质量

2、浓度：质量分数*：；气液两相体体系：液相中某某组分的质质量分数；气相中中某组分的的质量分数数；质量比：与换算：物质的量浓浓度：与换算：摩尔分数：摩尔比：与换算：；气态：流量体积流量：与换算：质量流量：流速平均流速：通量单位时间、单单位面积上上通过的物物理量；表表示传递速速率水处理：一般1L污水可近似认为等于1000g。1mgL 的质量分数为1mg1000g110-61ppm污水浓度过高时，1mgL的质量分数为110-3混合物密度值大气污染控制工程：* 环境工程中常用体积分数；若视为理想气体三、质量与与能量衡算算1质量衡算以物料全部组分为对象：（质量守恒）以某种元素或物质为对象1）稳态非反应系统

3、： 2）稳态反应系统：（一级反应）3）非稳态系统： 2能量衡算（不考虑做功，仅考虑热量交换）封闭系统开放系统（稳态）有相变：相变时吸收或放出热量，但温度不变无相变：第三章流体体流动一、衡算方方程质量衡算，对于不可压缩流体管内流动能量衡算总能量方程：机械能方程：对于不可压缩流体二、流体流流动内摩擦擦力1流态雷诺数数判定2内摩擦擦力（1）牛顿顿黏性定律律，适用于于层流（2）为为动力黏性性系数，表表示单位法法向速度梯梯度下，由由于流体黏黏性引起的的内摩擦力力或剪切应应力的大小小。温度液体；气体（3）流体体类别见表3.22.2（4）流动动状态与剪剪切应力层流：剪切应力由分子运动引起，服从牛顿黏性定律湍

4、流：剪切应力由分子运动和质点脉动引起，三、边界层层1边界层层理论要点点（1）当实实际流体沿沿固体壁面面流动时，紧紧贴壁面处处存在非常常薄的一层层区域边界层（2）在边边界层内，流流体流速很很小，但速速度梯度很很大（3）在边边界层内，黏黏性力可以以达到很高高的数值，它它所起的作作用与惯性性力同等重重要，在边边界层内不不能全部忽忽略粘性（4）流动动分两个区区域，在边边界层外的的整个流动动区域，可可将粘性力力全部忽略略，近似看看成是理想想流体的流流动2边界层层形成过程程（1）绕平平板流动（图图）边界层厚厚度：层流流；湍流减小边界界层厚度可可以减小传传递过程阻阻力：增大大流速使湍湍流化，矩矩形槽或放放置

5、金属丝丝破坏边界界层形成（2）圆直直管内流动动（图：层层、湍流）层流速度抛物物线型分布布；湍流充分发发展段速度度分布曲线线较平坦，层层流底层厚厚度进口段长长度：层流流；湍流约约50倍管管径3边界层层分离能量损失失（图）产生条件件：存在黏黏性作用和和逆压梯度度层流较湍湍流易发生生；湍流的的分离点靠靠后，尾流流区小四、阻力损损失成因影响因素雷诺数物体形状表面粗糙度度摩擦阻力湍流-大；层流-小小粗糙表面-大形体阻力湍流-小；层流-大大良绕体-小小；非良绕绕体-大粗糙表面促促进湍流化化-小五、圆直管管内流动的的阻力损失失1沿程损损失（1）（2）速度度分布及阻阻力损失流动形态速度分布阻力损失系系数层流湍

6、流一般流体输输送的Ree范围内，nn=1/771.过渡区区按湍流处处理偏安全全2.湍流区区Re44000：柏拉休斯：卡门：3.完全湍湍流区2局部损损失或六、管路计计算（不可可压缩流体体）简单管路：常数；复杂管路（图）分支管路：总管流量等于各支管流之和；总机械能守恒并联管路：；七、流体测测量测量仪表流速（流量量）表达式式特点测速管（毕托管）测得的是点点流速孔板流量计计固定安装；阻力损失失较大文丘里流量量计比孔板流量量计减少了了机械能损损失转子流量计计使用条件与与标定条件件不符时必须垂直安安装，流体体自下而上上流动第四章热量量传递一、概述热量传递热传导对流传热流体中质点发生相对位移引起，通常也指流

7、体与固体壁面之间的热传递；仅发生在液体和气体中辐射传热通过电磁波传递能量；不需要任何介质，可在真空中传播气体分子不规则运动固体晶格振动和自由电子的迁移液体分子振动分子间相互碰撞二、热传导导1基本公公式：傅立立叶定律：，热量通通量温度梯度度；热量沿沿温度降低低的方向传传递。液体：水的最大，常用作导热介质（多孔隔热材料受潮隔热性）；除水和甘油外，T，压力影响不大2导热系数固体：金属非金属；金属有杂质；纯金属T；合金T；晶体T；非晶体T气体：，利于绝热保温（工业上多孔保温材料）；T, p (高压时)单层平壁：不随温度变时，热阻，即传导距离&壁面面积&导热热阻&热传导速率Q多层平壁：稳态时各层热量流量

8、相等，R0为污垢热阻圆管壁： 多层圆管壁：3应用模型三、对流传传热1基本公公式：牛顿顿冷却定律律：物性特征（流体本身）：，cp，传热速率；黏度传热速率2传热速率影响因素几何特征（边界条件）：固体壁面形状、尺寸、粗糙度等流动特征：流动起因（强制对流Q自然对流Q）、状态（湍流Q 层流Q）、相变（有相变Q无相变Q）3对流传传热系数（经经验式）圆管：；蒸蒸汽冷凝：传热类型经验式应用条件管内强制对对流圆形直管内内强烈湍流流（1）提高流速及及减小管径径可强化传传热，前者者更有效加热f=00.4，冷冷却f=0.33;Re1004, 0.7Prr1200,L/di50圆形直管内内强烈湍流流（2）（定性温温度）

9、，w（壁温）高黏度0.7PPr166700圆形直管内内强烈湍流流（3）在（1）、（22）基础上上乘以修正正系数短管L/ddi50圆形直管内内层流（44）Re233006Pr255000圆形直管内内过渡流态态（5）在湍流对应应经验式基基础上乘以以修正系数数2300Re104圆形弯管（66）按直管对应应经验式基基础上乘以以修正系数数大自然空间间对流，C为常数数（查表）蒸汽冷凝传传热竖壁或竖管管上的膜状状冷凝，层层流，为竖壁面面温度（TTW）与蒸汽汽在操作压压力下饱和和温度（TTS）之差，rr为冷凝潜潜热（由TTS确定）Re20000水平管外冷冷凝，d0为管管外径4热损失失最大时的的保温层直直径，为

10、使使加保温层层后热损失失小于裸管管时的热损损失，应使使保温层厚厚度5总传热热系数（热热侧为外侧侧）在间壁热阻阻和污垢热热阻可忽略略时：若，为为间壁外侧侧对流传热热控制，提提高间壁外外侧对流传传热系数是是提高K值的关键键；若，为为间壁内侧侧对流传热热控制6传热推推动力与平平均温差、传传热单元数数法四、辐射传传热1辐射传传热=发出出辐射能的的过程+吸吸收辐射能能的过程当两个温度度不等的物物体辐射传传热时，热热量从高温温物体向低低温物体传传递2物体辐射能力灰体，灰体黑度克希霍夫定律：，A为灰体吸收率黑体单色辐射能力；最大单色辐射能力的波长与温度关系3物体间间的辐射传传热，典型型情况下的的面积A和和物

11、体1对对物体2的的辐射角系系数查表4.44.1第五章质量量传递环境工程中中常见的传传质过程有有：吸收、萃萃取、吸附附、离子交交换、膜分分离。传质过程可可分为分子子传质与对对流传质：分子传质对流传质机理：分子扩散 扩散通量：浓度分布 机理：涡流扩散、分子扩散单向扩散：等分子反向扩散：有化学反应的扩散：、等分子双向扩散： 单向扩散：扩散通量：单向扩散传质系数等分子双向扩散传质系数思考题补充充第二章 质量衡算算与能量衡衡算1一罐挥挥发性化学学物质（苯苯）被倒在在一个小池池塘里，现现要求计算算出流出池池塘的小溪溪水中苯的的浓度，列列出所需要要的数据。（来源：MMackeenziee L. Daviis

12、, SSusann J. Mastten, Prinnciplles oof Ennviroonmenntal Engiineerring and Scieence影印本，清清华大学出出版社，22004.11，pp127 Disccussiion QQuesttion 3-2，无无改动）2一片在在湖底的石石灰石（碳碳酸钙）缓缓慢溶解，为为了计算物物料平衡，你你可以假设设：A）系统处处于平衡状状态B）系统统处于稳态态C）上述两两种都可以以D）上述述两者都不不行（来源：MMackeenziee L. Daviis, SSusann J. Mastten, Prinnciplles oof Ennv

13、iroonmenntal Engiineerring and Scieence影印本，清清华大学出出版社，22004.11，pp127 Disccussiion QQuesttion 3-1，无无改动）3 写出出一个污水水处理厂污污水处理过过程的质量量衡算关系系（包括污污水和污泥泥系统）。4描述自自来水在壶壶中被烧开开过程中与与外界的能能量交换。第三章 流体流动动第一节1 管流系统的的质量衡算算方程如何何表示？对对不可压缩缩流体的稳稳态过程可可如何简化化？有何物物理意义?2 流体携带哪哪些能量？3 能否用平均均流速表示示平均动能能？4 什么是流体体的流动功功？第二节1 什么是雷诺诺数？不同同流

14、场，其其特征速度度及特征尺尺寸是否相相同？其临临界值是否否相同？2 什么是黏度度？动力黏黏度与运动动黏度有何何不同？3 泥浆、中等等含固量的的悬浮液属属于什么流流体？其流流动规律如如何描述？怎样改善善其流动性性？4、粘性流流体在静止止时有没有有剪应力？理想流体体在运动时时有没有剪剪应力？若若流体静止止时没有剪剪应力，那那么它们是是不是都没没有粘性？第三节1 实际流体的的流动有什什么特征？2 边界层厚度度对传递过过程有何影影响？可采采取哪些措措施强化传传递过程？3 圆直管内边边界层的形形成和发展展有哪几种种情形？4 什么是进口口段长度？层流、湍湍流进口段段长度哪个个长？5 为什么网球球表面粗糙糙

15、？从运动动阻力方面面分析。第四节1 阻力损失可可分为几种种？有哪些些影响因素素？2 流体湍流流流动时，磨磨擦系数与什么有有关？若其其完全湍流流，则又与什么么有关？3 什么是局部部阻力？它它对流体流流动有什么么影响？其其计算方法法有哪两种种？4 将一管路上上的闸门关关小，则管管内流量、局局部阻力、沿沿程阻力及及总阻力将将如何变化化？第五节1 环境工程中中的管路计计算问题可可分为哪几几类？2 简单管路、复复杂管路如如何区分？3 流体以层流流状态流过过两并联管管段，两管管管长、内内径比均为为1：2，则则其体积流流量比为多多少？第六节1 有哪些流体体测量的仪仪器？2 哪些流量计计属于变压压头流量计计？

16、解释其其工作原理理。3 哪些流量计计属于变截截面流量计计？解释其其工作原理理。4 在一管路中中，当孔板板流量计的的孔径和文文丘里流量量计的喉径径相同时，相相同流动条条件下，比比较两流量量计流量系系数的大小小。5 简述转子流流量计的工工作原理。第四章 热量传递递1空气在在钢管内流流动，管外外用水蒸气气冷凝，钢钢管的壁温温接近空气气温度还是是水蒸气温温度？设管管壁清洁，没没有污垢。（来源：何何潮洪，窦窦梅等编，化化工原理习习题精解（上上册），科科学出版社社，20003，p1159例44-18）2如果你你赤脚走在在地板上，在在室内温度度相同情况况下，砖地地板比木地地板感觉更更冷，解释释原因。（来源：

17、MMackeenziee L. Daviis, SSusann J. Mastten, Prinnciplles oof Ennviroonmenntal Engiineerring and Scieence影印本，清清华大学出出版社，22004.11，pp127 Disccussiion QQuesttion 3-5，无无改动）3在计算算热传导非非相变一侧侧流体吸收收/放出的的热量、换换热器间壁壁两侧的流流体主体换换热以及换换热器的热热量衡算时时，所指的的传热推动动力（温差差）各是什什么？（来源：杨杨国泰等编编，化学工工程基础学学习指导，化化学工业出出版社，22003，参考p39内容容）4两

18、个温温度相同、不不互相接触触的物体之之间是否存存在热辐射射？是否存存在热量传传递？5在全球球变暖问题题中，极地地冰盖的融融化被认为为会加速地地球变暖，从热辐射角度解释这一问题。比较流动、传热、边界层的异同。第五章 质量传递递第一节1 什么是传质质？举例环环境工程中中的传质过过程。2 引起传质的的推动力有有哪些？3 什么是吸收收？在环境境工程中有有何应用？4 吸附与吸收收有何异同同点？5 什么是膜分分离？目前前有哪些膜膜分离技术术。第二节1 费克定律有有哪几种表表达形式？有何异同同点？2 什么是分子子扩散系数数？其物理理意义是什什么？3 比较物质在在气体、液液体、固体体中分子扩扩散系数的的大小。

19、4 简述涡流扩扩散系数的的物理意义义及影响因因素。第三节1 什么是单向向扩散和等等分子反向扩散？2 单向扩散、等等分子反向向扩散物质质的浓度分分布如何？3 组分A通过过静止组分分B进行稳稳态扩散过过程中，分分析组分BB存在浓度度梯度但通通量为零的的原因。4 分析化学反反应堆分子子传质过程程的影响。在在什么条件件下分子传传质的速率率由化学反反应控制？什么条件件下则由扩扩散控制? 5 对于双组分分混合气体体，两种组组分各自的的扩散通量量有何联系系？第四节1 什么是对流流传质？它它与分子传传质有什么么不同？2 简述施密特特数的物理理意义。3 湍流边界层层可分为哪哪几个区？各区的传传质过程有有何不同？

20、4 传质进口段段长度如何何确定？分分析其与流流动进口段段长度的关关系。5 对流传质速速率方程可可有哪些表表达形式？各传质分分系数间有有何联系？习题补充第二章质量量衡算与能能量衡算1计算算体积混合合比为295ppbb时N2O的质量浓度。空气压力力为一个大大气压，温温度25。解：2955ppb为为空气中N2O的体积分数数。N2O分子的摩摩尔质量为为44g/mmol。由理想气体体状态方程程可得（来源：22006环环境化学作作业习题一一，张彭义义老师；数数据有改动动）2市售售硫酸浓度度一般为993%（质质量分数），求求硫酸的质质量浓度和和物质的量量浓度。已已知1000%硫酸密密度为1.839gg/cm

21、3，设溶液液温度为114。（不考虑虑硫酸和水水混合后体体积的变化化）解：14时水的密密度为9999.1kkg/m3，即9999.1g/L；硫酸酸（H2SO4）的摩尔尔质量为998g/mmol。质量浓度度 物质的的量浓度（来源：MMackeenziee L. Daviis, SSusann J. Mastten, Prinnciplles oof Ennviroonmenntal Engiineerring and Scieence影印本，清清华大学出出版社，22004.11，pp66 EExampple 22-18，数数据有改动动）3一个个混合良好好的池塘每每天接收污污水4300m3，污水中中

22、含有机污污染物1880mg/L。池塘塘水面面积积11万mm2，水深1mm。有机污污染物生物物降解反应应速率常数数为0.665d-11，假设忽忽略蒸发、渗渗漏、降雨雨，求稳态态时池塘中中有机污染染物浓度。解：以池塘塘为衡算系系统，以有有机污染物物为衡算对对象。由衡算关系系得：稳态时（池池塘混合良良好） 解得（来源：MMackeenziee L. Daviis, SSusann J. Mastten, Prinnciplles oof Ennviroonmenntal Engiineerring and Scieence影印本，清清华大学出出版社，22004.11，pp100 Exammple 3

23、-6，数数据和解答答过程有改改动）4某反反应池表面面积10万万m2，平均深深度1m；含污染染物浓度为为100mmg/L的的污水以88640mm3/d的速速度流入该该池。稳态态情况下，该该池出水污污染物浓度度不能超过过20mgg/L。设设池中混合合状态良好好，且不考考虑水量变变化，则降降解反应速速率至少要要是多少？若改为串串联使用两两个同样深深度、表面面积为5万万m2的反应池池，则降解解反应速率率要求是更更高、更低低还是不变变？解：1）单单一反应池池由于池中混混合状态良良好，由质质量衡算：整理得2）两反应应池串联时时，降解反反应速率要要求变低（来源：MMackeenziee L. Daviis,

24、 SSusann J. Mastten, Prinnciplles oof Ennviroonmenntal Engiineerring and Scieence影印本，清清华大学出出版社，22004.11，pp125 Probblemss 3-117，3-18，数数据无改动动）5一根根雨水管道道含NaCCl浓度为为12500mg/LL，汇入一一条小溪，流流速为20000L/min；该小溪原原NaCll浓度为118mg/L，流速速为2.00m3/s。设设雨水管水水流和溪水水完全混合合，NaCCl没有发发生转化，系系统处于稳稳态。求汇汇合点后溪溪水中NaaCl浓度度。解：2.00m3/s1220

25、0000L/miin由质量衡算算得（来源：MMackeenziee L. Daviis, SSusann J. Mastten, Prinnciplles oof Ennviroonmenntal Engiineerring and Scieence影印本，清清华大学出出版社，22004.11，pp98 EExampple3-5，数据据有改动）6一圆圆筒形储槽槽，横截面面积为0.4m2，槽内充充满水，水水的深度为为1.8mm。进水管管水流流量量为0.332kg/s；出水水管中水的的流出速率率qm2(kgg/s)与与水位z(m) 的关系为为。若同时时打开进水水管和出水水管，储槽槽中的水能能否放干

26、？若能，求求出所需的的时间；若若不能，求求储槽中水水位变化趋趋势。若关关闭进水管管，情况又又如何？储储槽的水位位何时达到到0.3mm？解：（1）由由非稳态系系统的质量量衡算可得得：，其中qmm1 = 0.322kg/ss；代入得：令可得z = 1.78m，即槽槽中水位下下降至1.78m后达到到稳定状态态，水位保保持不变。（2）若关关闭进水管管，qm1 = 0，理论上上储槽的水水位会趋向向于零，对对该式分离离变量积分分求水位达达0.3mm所需时间间：（来源：沙沙庆云主编编，传递原原理，大连连理工大学学出版社，pp16 例例2-2，参参考原题有有较大改动动）7每小小时有5000kg温温度为60的饱

27、和水水蒸气通入入冷凝器，冷冷凝器顶部部有20的冷却水水喷入，水水蒸气与冷冷却水直接接接触后冷冷凝下来与与冷却水混混合从冷凝凝器底部排排出，温度度28。冷凝器器顶部用真真空泵每小小时抽出55kg的25的饱和水水蒸气，求求每小时冷冷却水的用用量（不计计热损失）。解：设冷却却水用量为为xkg/hh，排出冷冷却水 yykg/hh，各温度度下液态水水及水蒸气气的焓值查查表质量衡算热量衡算，即即，代入得得联立、解得（林爱光，化化学工程基基础学习习指引和习习题解答，清清华大学出出版社，22003，pp66，22-1）8某食品品公司用1100的沸水对对雪梨进行行去皮以便便装罐，排排出的废水水中含高浓浓度有机物

28、物，因此在在排放前需需要进行生生化处理。40m3的水被排入座20的钢筋混凝土水池。设废水与环境无热交换。钢筋混凝土水池质量42000kg，比热。则水池与废水的平衡温度是多少？解：废水的的密度近似似为10000kg/m3水的焓变水池的焓变变达到平衡时时，联立解解得T=3588K，即85。（来源：MMackeenziee L. Daviis, SSusann J. Mastten, Prinnciplles oof Ennviroonmenntal Engiineerring and Scieence影印本，清清华大学出出版社，22004.11，pp115 Exammple 3-122，无改动动）

29、第三章 流体流动动1某废废液流经由由内径分别别为65mmm、50mmm的圆管组组成的串联联管路，流流量为1.5L/ss，试计算算废液在大大管和小管管中的流速速？解：串联管管路，两管管的流量相相等，即 大大管流速 小小管流速2密度度为10000kg/m3、黏度为为的污水流流过一内径径为7mmm的排水圆管管，流速为为0.2mm/s。保持持流量不变变，当管径径增大一倍倍时，计算算流速并判判断流态。解：由连续续性方程 可可得 为层流状状态。3200的水流过过内径为227mm的的圆管，试试问流量需需多大时，才才能达到稳稳定湍流？已知200的水密度度，黏度。解：圆管内内流动，当当Re40000时，为为湍流

30、。 由由 可得4从水水塔管道输输送水，水水塔水面距距出水管口口的垂直距距离为100m，管道道全长5000m，管管件的局部部阻力可近近似等于管管道全长的的一半，摩摩擦系数为为0.033，水温为为20，输水量量为10m3/h，求求水管的最最小直径。解：取水塔塔水面为111截面，水水管出水口口为22截面，基基准水平面面通过出水水管的水平平中心线，在在两截面间间列伯努利利方程 已已知 上上式可化简简为吴岱明明编，化工原原理及化化学反应工工程公式式、例题、测测验，北京京 ：轻工业出出版社, 19877年，311页5通过过测速管测测得某圆形形管道中的的水流速分分布为，其其中为管中中心流速，为管半径25mm

31、。（1）请写出剪应力的表达式。（2）已知水的粘度为10-3Pas，当测得管中心流速为0.16m/s时，管壁处的剪应力为多少？解：（1）由由剪应力定定义及流速速分布可得得 （22）管壁处处剪应力6某废废液流入直直径为400mm的管管道，流量量为0.11L/s。计计算该流动动的进口段段长度，并并求距管口口5m处的边边界层厚度度。已知废废液的密度度，黏度解：流速，则流动状状态为层流流。 进口段长长度 距管口55m处的边边界层厚度度即为管的的半径，即即7某流流体以0.6m/ss的流速沿沿一平壁流流动，已知知该流体的的密度为11.2kgg/L，黏黏度为100-3Pas，试分分别计算距距平壁前缘缘0.5m

32、m、2m处流体体的雷诺数数及边界层层厚度。解：距前缘缘0.5mm处： 流动状态态为层流流流动边界层厚度度 距距前缘2mm处： 流动状态态为湍流流流动 边边界层厚度度8密度度为1.33kg/LL、黏度为为10-3Pas的污水水流过内径径为20mmm的圆管管，流量为为4kg/s时时，求污水水在管中的的流速分布布。解： 为为湍流状态态，且，因因此有 流流速分布，式式中r的单单位为mmm。9黏度度为810-3Pas、密度度为8500kg/mm3的液体在在内径为114mm的的钢管内以以1m/s的的流速流动动，（1）判判断流体的的流动状态态。（2）求求截面上局局部流速等等于平均流流速的位置置到管轴线线的距

33、离。（33）若该管管路为水平平管，上游游压力为11.45105Pa，流流体要流经经多长的管管段才能使使压力降为为1.255105Pa。解：（1），为层流流动。 （22）层流流流动时，流流速分布为为，且 当当时，可得得 （33）因为是是水平等径径管，所以以两截面上上的静压差差等于阻力力压差，且且层流有，所所以匡国柱柱主编，化化工原理学学习指导，大大连：大连连理工大学学出版社，22002年年，19页页10用一一内径266mm、长长30m的不不锈钢管输输送密度为为1.844103kg/m3、黏度为为2.510-2Pas的浓硫硫酸，当管管内流速分分别为0.5m/ss和2.33m/s时时，分别计计算管道

34、所所产生的压压强降。已已知不锈钢钢管道的粗粗糙度=0.3mmm。解：管路中中的压降当时：，流动状态态为层流 摩擦系数数压降 当当时：，流动状态态为湍流 由和RRe查图得得 压降杨国泰泰、杨继红红等编，化化学工程基基础学习指指导，北京京：化学工工业出版社社，20003，266页 （改改造）11有一一内径为dd1的排污管管，为了增增加排污量量，紧靠该该管并联一一内径为dd2的管道，已已知两管中中的流速分分别为u11和u2，流量分分别为qvv1和qv2，且均为为层流流动动，分别求求u1/u2、qv1/qv2与d1/d2的关系。若若d1=1m,要增增加的500%的排污污量，计算算d2。解：并联管管路阻

35、力相相等，即 因因为，且，则化化简上式可可得，即 因因为，所以以 当当时，吴岱明明编，化工原原理及化化学反应工工程公式式、例题、测测验，北京京 ：轻工业出出版社, 19877年，322页12空气气流过管道道，在管路路上装一文文丘里流量量计，以UU形管水压压差测量压压力差。若若喉管的直直径为5000mm，空气最大大流量可达达3.6kkg/s，问问压差计需需多大的量量程？已知知该状态下下空气密度度为1.2205kgg/m3，水的密密度为9998kg/m3，文丘里里流量计的的流量系数数为0.999。解：体积流流量 截截面面积 由由文丘里流流量计流量量公式可得得 因因此U形管管压差计量量程至少需需14

36、.11mm。13某转转子流量计计，出厂时时用标况空空气进行标标定，其刻刻度范围为为20550m3/h。常常温、常压压下，若用用该流量计计测定COO2流量，其其流量范围围是多少？若希望能能测定500m3/h 的的CO2，则应对对转子做怎怎样的简单单加工？解：标况下下空气密度度测量条件下下，CO22密度由于转子密密度远大于于测量气体体密度，因因此可得则测定COO2时的下限限为，同理理求得其上上限为，所所以测量范范围为。根据，要使使CO2的测量上上限提高，需需将转子顶顶端面积削削小，增大大环隙面积积，设在加工工前后不变变，则，即削小转转子上边缘缘，使其上上端面积减减小到保证证环隙面积积为原来的的1.

37、188倍。柴城敬敬等编，化化工原理课课程学习指指导，天津津：天津大大学出版社社，20003年，331页（改改造）第四章 热量传递递1有一一球形容器器，内外壁壁半径和温温度分别为为r1、T1和r2、T2，器壁材材料的导热热系数，试试推导球形形壁内稳态态传热速率率Q的计算公公式。解：稳态一一维热传导导，Q不随半径径变化，由由傅立叶定定律：整理得，进进行积分令，则（来源：何何潮洪，窦窦梅等编，化化工原理习习题精解（上上册），科科学出版社社，20003，p1143例44-4，无无改动）2某燃燃烧炉的平平壁有耐火火砖、绝热热砖和建筑筑砖三种材材料砌成，各各层材料的的厚度和导导热系数依依次为b1=200m

38、mm，；b2=250mmm，；b3=200mmm，。已知耐耐火砖内侧侧温度为9900，绝热砖砖和建筑砖砖接触面上上的温度为为280。求：（11）各种材材料以单位位面积计的的热阻；（22）燃烧炉炉热通量及及导热总温温差；（33）燃烧炉炉平壁中各各材料层的的温差分布布。解：（1）各各种材料的的热阻：耐火砖：绝热砖：建筑砖：（2）稳态态条件下通通过各材料料层的热通通量相等热通量导热总温差差（3）热阻大的材材料层温差差推动力也也大（来源：何何潮洪，窦窦梅等编，化化工原理习习题精解（上上册），科科学出版社社，20003，p1140例44-1，无无改动）3有一一过热蒸气气输送管，管管外径d0=320mmm

39、，壁温温Tw0=510，外包两两层保温层层，内层为为粉煤灰无无熟料泡沫沫混凝土，其其；外层为为石棉硅藻藻土，其。若若每米长的的管子热损损失为13395.66W/m，最最外层壁温温为50。试求两两层保温层层交界处的的壁温和外外层厚度。解：（1）通通过多层圆圆筒壁的传传热有解得两层保保温层交界界处Tw1=215（2）保温温层外层平平均温度由 解得rr2=0.2009m外层壁厚厚（来源：林林爱光，化化学工程基基础学习习指引和习习题解答，清清华大学出出版社，22003，pp69，22-5）4在57mmm3mm的蒸蒸气管（管管材的）的的外壁包11层25mmm、导热系数数的石棉层层。蒸气管管的内壁温温度为

40、1775，石棉层层外表面温温度为500。试求每每米蒸气管管单位时间间所损失的的热量。欲欲在石棉层层外再加一一层导热系系数的氧化化镁保温材材料，使热热损失为原原先的一半半，设总温温度差保持持不变，试试问此保温温材料应该该为多厚？解：每米蒸蒸气管单位位时间损失失的热量为为总温差不变变，热损失失减半，即即热阻加倍倍即（来源：林林爱光，化化学工程基基础学习习指引和习习题解答，清清华大学出出版社，22003，pp71，22-7）5.单管程程列管式热热交换器，由由60根23mmm1.5mmm的钢管管组成。水水在管内的的流速为11m/s，冷冷水进、出出口温度各各为20和46，管长2米。求：（11）管壁对对水

41、的对流流传热系数数（2）管内壁壁温度（33）若将总总管数改为为50根，管管长增加到到2m以上，但但保持冷却却水量不变变，求此时时的对流传热系系数，并与原来相相比较。（按按薄壁管计计算）解：（1）定定性温度，特征长长度查表得333时流体被加热热，取f = 0.4（2）由热热量衡算管内壁温温度为（注：如采采用对数平平均温度计计算，得993.3）（3）改变变钢管根数数，冷却水水量不变，则则 管长长2m以上，则则仍为长管管则（来源：林林爱光，化化学工程基基础学习习指引和习习题解答，清清华大学出出版社，22003，pp73，22-12）60.2MPaa的饱和水水蒸气在一一列管式换换热器的管管间冷凝以以预

42、热水，水水在25mmm2.5mmm的钢管管内以0.6m/ss的速度流流过，进口口温度为220，至出口口加热到880。取水蒸蒸气冷凝传传热系数，水水侧污垢热热阻为，忽忽略管壁热热阻。求（1）传热系数K；（2）操作一年后，由于水垢积累，换热能力下降，若水量不变，进口温度仍为20，其出口水温升至70，求此时的传热系数及污垢热阻。解：（1）定定性温度查表得500时（2）定性性温度查表得455时，查表得00.2MPPa的水蒸蒸气温度为为120.6。原来现在qm保持不不变，cp近似不变变，又 得（来源：林林爱光，化化学工程基基础学习习指引和习习题解答，清清华大学出出版社，22003，pp79，22-20）

43、7在一一钢管中心心装有热电电偶测量管管内空气的的温度。设设热电偶的的温度读数数为300，热电偶偶的黑度为为0.8，空空气与热电电偶之间的的对流传热热系数为，钢钢管内壁温温度为2550。试求由由于热电偶偶与管壁之之间的辐射射传热而引引起的测温温误差。解：由于热热电偶被钢钢管内壁包包围，热电电偶与钢管管内壁之间间的辐射传传热量辐射热通通量热电偶除对对管壁进行行辐射外，还还从空气以以对流方式式取得热量量，稳定情情况下，两两者传热量量相等。设设空气真实实温度为TT0测量误差（来源：何何潮洪，窦窦梅等编，化化工原理习习题精解（上上册），科科学出版社社，20003，p1154例44-13，无无改动）8有两两个很大的的固体平面面，彼此平平行且相互互辐射换热热，一个平平面的温度度为6000，黑度为为0.9；另另一个平面面的温度为为500，黑度为为0.8。求求它们之间间每平方米米、每小时时的净辐射射热量。若若将其中一一个的平面面温度从6600提高到7000（设其黑黑度不变），问问净辐射传传热量可提提高到多少少？