环境工程原理

1、1. 增大传热的措施： 1. 增大传热面积 2. 增大平均温差 3. 提高传热系数2. 热量传递方式主要有 ：导热，热对流和热辐射3. 萃取剂的选择：a的大小反映了萃取剂对溶质 A的萃取容易程度。若a>1，表示溶质A在萃取相中的相对含量比萃余相中高，萃取时组分A可以在萃取相中富集，a越大，组分 A与B的分离越容易。若 a=1，则组分A与B在两相中的组成比例相同，不能用萃取的方法分离。4. 膜分离 是以具有选择透过功能的薄膜为分离介质，通过在膜两侧施加一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物分离和产物的提取，浓缩，纯化等目的。条件 ：在选择分离因子时，应使其值大

2、于1。如果组分 A通过膜的速度大于组分 B,膜分离因子表示为 aA/B;反之。则为 aB/A;如果aA/B=aB/A=1, 则不能实现组分A与组分B的分离。5. 离子交换速率的影响因素： 1.离子的性质 2. 树脂的交联度 3. 树脂的粒径 4. 水中离子浓度 5. 溶液温度 6. 流速或搅拌速率6. 本征动力学方程实验测量中怎样消除对外扩散的影响：加大流体流动速度，提高流体湍流程度，可以减小边界层厚度，使边界的扩散阻力小到足以忽略的程度。7. 吸附剂的主要特性： 1.吸附容量大。 2.选择性强。 3.温定性好。 4.适当的物理特性。 5.价廉易得。 常见的吸附剂 ;活性炭,活性炭纤维 ,炭分

3、子筛 ,硅胶,活性氧化铝 ,沸石分子筛8. 固相催化反应过程： 反应物的外扩散反应物的内扩散反应物的吸附表面反应产物的脱附产物的内扩 散产物的外扩散9. 测速管特点： 测得的是点流速， 特点： 结构简单，使用方便，流体的能量损失小，因此较多地用于测量气体 的流速，特别适用于测量大直径管路中的气体流速。当流体中含有固体杂质时，易堵塞测压孔。孔板流量计特点： 结构简单， 固定安装，安装方便，但流体通过孔板流量计时阻力损失较大。 文丘里流量计特点： 阻力损失小，尤其适用于低压气体输送中流量的测量;但加工复杂，造价高，且安装时流量计 本身在管道中占据较长的位置。转子流量计特点 ：必须垂直安装，流体自下

4、而上流动，能量损失小，测量范围宽，但耐温，耐压性差。10 物理吸收和化学吸收的区别 物理吸收仅仅涉及混合物分中某一祖分的简单传质过程，溶质在气液两相间的平衡关系决定了溶剂在相同传递过程的方向，极限以及传质推动力化学吸收指溶剂 A被吸收剂吸收后，继续与吸收剂或者其中的活性组分B发生化学反应，气液相际传质和液相内的化学反应同时进行11. 简述温室效应产生的机理(资料：地球和太阳表面温度的平均温度分别为288K 和 5800K )地球吸收太阳的辐射能量才能如此巨大的辐射能量，但是，太阳辐射在地球上的波长要远短于地球向空间辐射的波长 ，这种波长的变化扮演了温室效应中至关重要的角色。 二氧化碳及其他温室

5、气体对于来自太阳的短波相对透明， 但是它们往往吸收那些由地球辐射出去的长波。所以在大气中积累的温室气体，就像一床包裹在地球表面的毯子， 搅乱了地球的辐射平衡，导致地球温度升高。12. 为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么需要防潮多孔材料的孔隙中保留大量气体， 气体的导热系数小， 从而起到保温效果。 水的导热系数较大， 如果保温材料受潮， 将会增大整体的导热系数，从而使得保温性能降低，所以要防潮.13. 球体在空气中运动，试分析在相同的逆压梯度下，不同流态的边界层对运动阻力的影响。 若球体体积较小，运动速度较快，球体主要受到阻力有摩擦阻力和形体阻力，且形体阻力占主导。在相同的逆压梯 度下，

6、层流边界层靠近壁面侧速度梯度小，边界层分离点靠前，尾流区较大，形体阻力大。而湍流边界层速度梯度 大，边界层分离点后移，尾流区较小，形体阻力减小，运动阻力也相应减小。14. 某工业废气中含有氨，拟采用吸收法进行预处理。根据你所学的知识，分析提高氨去除效率的方法和具体措 施一、采用吸收能力较强的洗液，如酸性溶液;二、可采用喷雾等方法增大接触面积;三、适当增加压强;四、加快 废气流速，加强扰动;五、逆向流动等等。15. 边界层厚度 : 通常将流体速率达到来流速率 99%时的流体层厚度定义为边界层厚度。 边界层分离的必要条件： 黏性作用和逆压梯度。层流边界层比湍流层更容易分离。16. 圆管层流流动的平

7、均速率为最大速率的 一半 。:(1) 当管长增加一倍时，阻力损失引起的压降增17. 对于圆管层流流动的摩擦阻力，流量不变时，产生的能量损失加一倍.(2)当管径增加一倍时，压降变为原来的1/16.18. 强化换热器传热过程的途径：增大传热面积、增大平均温差、提高传热系数减少热阻的主要方法：提高流体的速度、增强流体的扰动、在流体中加固体颗粒、在气流中喷入液滴、采用短管 换热器、防止结垢和及时清除污垢19. 分子扩散：由分子的微观运动(无规则运动)引起的物质扩散称为分子扩散。涡流扩散：由流体涡团的宏观运动引起的扩散称为涡流扩散。E.边界水20. 离子交换速率的控制步骤 ：A.边界水膜内的迁移 B.交

8、联网孔内的扩散 C.离子交换D.交联网内的扩散膜内的迁移A和E称为液膜扩散步骤或外扩散；B和D称为树脂颗粒内扩散或孔道扩散步C为交换反应步骤21.表面过滤与深层过滤的区别表面过滤深层过滤发生条件颗粒物浓度咼，滤速慢，滤饼易形成颗粒物浓度低，滤速快过滤介质织布或多孔固体，过滤介质的 孔一般比颗粒物的粒径小固体颗粒，过滤介质层的空隙大于颗粒 物的粒径有效过滤介质主要是滤饼固体颗粒实际应用真空过滤机，板框式压滤机，慢滤池， 袋滤器快滤池两者联系表面过滤中滤饼的比阻和深层过滤中过滤介质的比阻均可用公式 (r k 1(1)冷2 )求得1322传质单元是指通过一定高度的填料层传质，使一相组成的变化恰好等于

9、该段填料中的平均推动力，这样一段填 料层的传质称为一个传质单元传质单元数即为这些传质单元的数目，只取决于传质前后气，液相的组成和相平衡关系，与设备的情况无关，其值的大小反映了吸收过程的难易程度传质单元高度是完成一个传质单元分离任务所需要的填料层高度，主要取决于设备情况、物理特性及操作条件等, 其值大小反映了填料层传质动力学性能的优劣23. 离子交换速率的影响因素A. 离子性质：离子的化合价越高，其孔道扩散速率越慢B. 树脂的交联度：树脂的交联度大，离子在树脂网孔内的扩散就慢C. 树脂的粒径：树脂粒径越小，离子在孔道扩散的距离越短，同时液膜扩散的表面积增加，因此树脂整体的交换速率越快。对于液膜扩

10、散，离子交换速率与树脂粒径成反比；对于孔道扩散， 离子交换速率与树脂粒径的二次方程反比D. 水中离子浓度：离子浓度越大时，其在水膜中的扩散很快，离子交换速率为孔道扩散控制，反之，为液膜扩散 控制E. 溶液温度：升高溶液温度，有利于提高栗子交换速率F. 流速或搅拌速率：增加树脂表面水流流速或提高搅拌速率，可以增加树脂表面附近的水流紊动程度，在一定程 度上可提高液膜扩散速率。24. 膜传递的过程模型A. 通过微孔的传递：在最简单的情况下是单纯的对流传递B. 基于扩散的传递：要传递的组分首先必须被溶解在膜相内25. 空时：反应器有效体积与物料体积流量之比值。t=V/qv空速：指单位反应器有效体积所能

11、处理的物料的体积流量。表示单位时间能处理几倍于反应器体积的物料，反 映了一个反应器的强度。SV= qv/V26. 间歇操作是将反应原料原料一次加入反应器，反应一段时间或达到一定的反应程度后一次取出全部的反应物 料，然后进入下一批原料的投入、反应和物料的取出，因此有时也称为分批操作连续地将原料输入反应器，反应物料也连续地流出反应器，这样的操作称为连续操作27. 全混流：指反应物进入反应器后，能瞬间达到完全混合，反应器内的浓度、温度等处处相同。全混流认为返混为无限大。推流：指物料以相同的流速和一致的方向移动，即物料在反应器内齐头并进，在径向充分混合，但不存在轴向 混合，即返混为0.28. 平推流反

12、应器的特点：A.在连续稳态操作条件下，反应器各断面上的参数不随时间变化而变化B.反应器内各组分浓度等参数随轴向位置变化而变化，故反应速率随之变化C.在反应器的径向断面上各处浓度均一，不存在浓度分布。平推流反应器满足条件：A.管式反应器的管长是管径的10倍以上，各断面上的参数不随时间变化而变化B固相催化反应器的填充层直径是催化剂粒径的10倍以上。29. 基质抑制：对于苯酚、氨、醇类等对微生物生长有毒害作用的基质，在低浓度范围内，生长速率随基质浓度的 增加而增加，但当其浓度增加到某一数值时，生长速率反而随基质浓度的增加而降低，这种现象称基质抑制作 用代谢产物抑制：在某些情况下，代谢产物会影响微生物

13、的生长，这种现象称代谢产物抑制现象。30.本征动力学反应物吸附过程控制：旦PpKsKaPaka(i?Ks)KpPp1-匚=耳=3点-匕題畫面反应利产物的脱阳迖到申街表面反应过程控制K.-04»反国牺财和冲I闲於胡诲到甲誉Ka Pa (Kp / Ks) Pp1 KA pA KP p产物脱附：应程*应应物的吸附这纽甲费AkPkskaPa Pp/kp1 KaPa(1 Ks)31.费克定律：nAz -D ab dC (用物质的量浓度表示)zdz式中：NAz单位时间在z方向上经单位面积扩散的组分、3c a组分A的物质的量浓度，kmol/m ；D ab组分A在组分B中进行扩散的分子扩散系数,A的

14、量，即扩散通量，也称扩散速率,m/s ；2kmol/ ( m s);dC组分A在z方向上的浓度梯度，kmol/(m 3 m)。dz费克定律表明扩散通量与浓度梯度成正比，负号表示组分 对于液体混合物，常用质量分数表示浓度，于是又可写成A向浓度减小的方向传递。N AzD ABdX mAdz当混合物的浓度用质量浓度表示时，又可写为N Az-D ABdz32. 准数Helfferich 数(He):根据液膜扩散控制与颗粒内扩散控制两种模型得到的半交换周期，即交换率达到一半时所需要的时间之比，得到:Heq oD r b1Coo D 1(52 A/ B )He=1，表示液膜扩散与颗粒内扩散两种控制因素同时

15、存在，且作用相等；He>> 1,表示液膜扩散所需要之半交换周期远远大于颗粒内扩散时之半交换周期，故为液膜扩散控制; He<< 1,表示为颗粒内扩散控制。Vermeulen 数(Ve)4.8(q°Dr D1 2p b1)Pe 1/2Ve<,为颗粒内扩散控制;2Ve>,为液膜扩散控制；< Ve<，为两种因素皆起作用的中间状态。33. 细胞产率系数Yx / S细胞的生长量反应消耗的某一基质量冬YX/C细胞生长量细胞的含碳率S碳源消耗量碳源的含碳率XYx / s 一X则根据质量衡算方程，有p =( 3+)x, 解之得p = 61 mg/L34.

16、 代谢产物的产率系数Yp / S代谢产物生成量基质消耗量匕工代谢产物生成量产物含碳率Srs基质消耗量基质含碳率PYp / s S35. 固体催化剂的物理性状(1)比表面积：单位质量催化剂具有的表面积称为比表面积。记为as(2 )颗粒孔体积又称孔容积，简称孔容，是指每克催化剂内部微孔所占有的体积，用Vg表示，其单位是cm 3 g-孔隙率是催化剂颗粒孔容积占总体积的分率，用p表示p颗粒微孔体积颗粒总体积Vgv7s表示，单位为颗粒微孔体积颗粒微孔体积固体体积M pV gVg sMpVg 亚 1 vg. ssp表示，单位为g. cm - 3 .(3)固体密度又称真密度，是指催化剂固体物质单位体积(不包

17、括孔占有的体积)的质量，用pg. cm- 3。颗粒密度是指单位体积固体催化剂颗粒(包括孔体积)的质量，用p(4)颗粒微孔的结构与孔体积分布：除孔容外，颗粒内微孔的性状和孔径对催化剂的性质也有很大的影响。用孔 体积分布，即不同孔径的微孔所占总孔体积的比例，可以粗略的评价微孔的结构，颗粒堆积密度(p b):假设在25C和x 105Pa的条件下，SO的平均测量浓度为400卩g/m3,若允许值为x 10 -6，问是否符合要求?解：由题，在所给条件下，将测量的SQ质量浓度换算成体积分数，即3RT 1038.314 298 10pMa1.013 105 64400 10 90.15 106大于允许浓度，故

18、不符合要求颗粒质量bmp填充层体积V填充层空隙率(& b):Vpb填充层颗粒间空隙体积填充层体积-颗粒体积b 1-1b填充层体积填充层体积Vp某河流的流量为s，有一条流量为s的小溪汇入该河流。为研究河水与小溪水的混合状况，在溪水中加入示踪剂。假设仪器检测示踪剂的浓度下限为L。为了使河水和溪水完全混合后的示踪剂可以检出，溪水中示踪剂的最低浓度是多少？需加入示踪剂的质量流量是多少？假设原河水和小溪中不含示踪剂。解：设溪水中示踪剂的最低浓度为p加入示踪剂的质量流量为61 x s= s假设某一城市上方的空气为一长宽均为100 km高为km的空箱模型。干净的空气以 4 m/s的流速从一边流入。假

19、设某种空气污染物以kg/s的总排放速率进入空箱，其降解反应速率常数为1。假设完全混合,(1 )求稳态情况下的污染物浓度;(2)假设风速突然降低为 1m/s，估计2h以后污染物的浓度。解：(1)设稳态下污染物的浓度为则由质量衡算得 s( 3600)x Px 100x 100x 1x 109 m3/s 4x 100x 1x 106 p nVs = 023解之得p =x 10 mg/m(2)设空箱的长宽均为L,高度为h，质量流量为qm,风速为u。根据质量衡算方程qm1 qm1m2dmdt有 qm uLh k 白L2h带入已知量，分离变量并积分，3600dt0d1.05 10 2 10-6 6.610

20、-5积分有 p=x 10 -2mg/m3有一装满水的储槽，直径1m、高现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为4cm,测得水流过小孔时的流速U0与槽内水面高度Z的关系U0=( 2gz) ”试求放出1mi水所需的时间。解：设储槽横截面积为 A,小孔的面积为 A由题得 Au°= dV/dt，即 u°= dz/dt xA 1/A2所以有一dz/dt x( 100/4 ) 2= (2gz)即有一x= dtz 0= 3m3-1Z1 = Z0 1m x(nx)=积分计算得t =某燃烧炉的炉壁由 500mm厚的耐火砖、380mm厚的绝热砖及250mm厚的普通砖砌成。其入值依次为W/(mK)

21、, W/(mK)及 W/(m- K)。传热面积 A为1卅。已知耐火砖内壁温度为1000C，普通砖外壁温度为 50 C。(1)单位面积热通量及层与层之间温度；(2)若耐火砖与绝热砖之间有一2cm的空气层，其热传导系数为W/(mC )。内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为1、2、3。(1)由题易得 r 1 = b =0.5严1 m - K/W1.4Wm Kr 2=2m - K/W2r 3=-m K/W所以有q= -1由题 T = 1000C, Ta= T1 QR=CT3=T1 Q( R + RO =C ,T4= 50 C(2)由题，增加的热阻为r&

22、#39; = m2 K/W2q=A T/ (ri + r2+ r3+ r' ) = m如图3-3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)以地面为基准，在截面1-1 '和2- 2 '之间列伯努利方程，有2 2 U1 /2 +P1/ p+ gZ1 = U2/2 +

23、P2/ p+ gZ2 +Sh f由题意得P1= p2,且U1 = 022所以有s x( 8m- 2m)= u /2 +解之得u = s_23qv= uA= sXnX 4=x 10 m/s22(2)由伯努利方程，有 u1 /2 + gZ1= u2/2 + gZ2+Sh f22即 u1 /2 + gZ1 = 7u2 +gz2由题可得u1/u 2 = (1) 2=取微元时间dt，以向下为正方向，则有u1 = dz/dt22所以有(dz/dt ) /2 + gz1 = 7 (100dz/dt ) /2 + gz2积分解之得t =一锅炉通过内径为的烟囱排除烟气，排放量为X 10 5m/h，在烟气平均温度

24、为 260C时，其平均密度为 kg/m 3, 平均粘度为x 10 - 4Pa - s。大气温度为20C,在烟囱高度范围内平均密度为 kg/m3。为克服煤灰阻力，烟囱底部压力 较地面大气压低245 Pa。问此烟囱需要多高？假设粗糙度为 5mm解：设烟囱的高度为 h，由题可得 ，u= qv/A = s , Re = du p /=x 104相对粗糙度为 e /d =5mm/=x 10 查表得 入=所以摩擦阻力hf22建立伯努利方程有 u1 /2 +P1/ p+ gz1 = u2 /2 + p2/ p+ gz2+Sh f由题有 u1 = u2, p1 = po 245Pa, p2= pop 空 gh

25、32322(hx kg/m X s 245Pa) / (m)= hXs + hxx( s) /2 解之得 h =用泵将水从一蓄水池送至水塔中，如图3-4所示。水塔和大气相通，池和塔的水面高差为60m,并维持不变。水泵吸水口低于水池水面，进塔的管道低于塔内水面。泵的进水管DN150长60m,连有两个90°弯头和一个吸滤底阀。泵出水管为两段管段串联，两段分别为DN150长23m和DN100长100 m,不同管径的管道经大小头相联，DN100的管道上有3个90°弯头和一个闸阀。泵和电机的总效率为60%。要求水的流量为 140 ni/h，如果当地电费为元/ (kWh),问每天泵需要

26、消耗多少电费？(水温为25C，管道视为光滑管)解：由题，在进水口和出水口之间建立伯努利方程，有W= gh+Shf25C时，水的密度为 卅，粘度为X 10 3Pas5管径为 100mm寸，u= s , Re= du p /=x 10，为湍流为光滑管，查图，入=管径为 150mnfl寸，u= s, Re= du p / (i = x 105管道为光滑管，查图，入=泵的进水口段的管件阻力系数分别为吸滤底阀Z=； 90°弯头 z=；管入口 Z = 0. 52 2 2h fi =(+X 2 X 60/ )X( s) /2 = s泵的出水口段的管件阻力系数分别为 大小头Z=； 90°弯

27、头z=；闸阀Z=；管出口 Z = 12 2 2 工hf2 = (1 +X 3+ + + X 100/ X s) /2 +X 23/ X s) /2 = s2 2 2 2 2W= gh+Sh f=s + s + 60mXs = m /s = kg334WN=( kg/60 %)X 140m/h Xm =X 10 W总消耗电费为X元/ (kW- h)x 24h/d =元/d30mm某一60 mnX 3mm的铝复合管，其导热系数为 45 W/(m - K)，外包一层厚 30mm的石棉后，又包一层厚为 的软木。石棉和软木的导热系数分别为(m K)和 W/(m- K)。试求(1)如已知管内壁温度为-10

28、5 C,软木外侧温度为5C,则每米管长的冷损失量为多少？(2 )若将两层保温材料互换，互换后假设石棉外侧温度仍为5C,则此时每米管长的冷损失量为多少？解：设铝复合管、石棉、软木的对数平均半径分别为rm1、m2、m3。由题有r m1=3 mn=, r m230 mm=,r m3 3。mrT=In30In 6030In 9060(1) R/L =bib2b321 rm122rm223rm333030 Km/WKm/WK m/W245 28.4720.15 43.2820.04 73.99=X 10 _4K m/W+- m/WF- m/W= m/WQ/L = T = mR/L(2) R/L =21

29、rm1b222rm2b323rm3W m/K245 28.4730W20.04 43.28m/K30W m/K20.15 73.99一 4=X 10 K - m /W+- m /W+- m /W= m /WQ/L= T = mR/LK),在换热器中用冷水冷却煤油。水在直径为0 19X 2mm的钢管内流动，水的对流传热系数为 3490 W/ (煤油的对流传热系数为 458 W/ ( mt K)。换热器使用一段时间后，管壁两侧均产生污垢，煤油侧和水侧的污垢热阻 分别为m2 K/W和K/W 管壁的导热系数为 45 W/ (m- K)。试求(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

30、分数。解：（1将钢管视为薄管壁，则有11b1rs1rs2K12120.0022m K/Wm K/W3490452.9510 3 m2 KKW21222K=( m K)m K/W 0.00026m K/W 0.000176m K/W458（2）产生污垢后增加的热阻百分比为rsirs2r sir s2K100%0.1760.262.950.1760.26100%17.34%注：如不视为薄管壁，将有 5 %左右的数值误差。在套管换热器中用冷水将 100C的热水冷却到 50C,热水的质量流量为 3500kg/h。冷却水在直径为 $ 180X 10mm 的管内流动，温度从 20C升至30C。已知基于管外

31、表面的总传热系数为2320 W/ （ m K）。若忽略热损失，且近似认为冷水和热水的比热相等，均为kJ/ （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）由热量守恒可得 中0。ATc= qmCPhAT hqm= 3500kg/h x 50 C /10 C= 17500kg/h(2)并流时有 AT2= 80K, AT1 = 20K由热量守恒可得 KAATm= qmCph AT h即 Kn dLATm= qmhCphAThT2T1In80K 20K80 ln2043.28 K.qmhCph Th 3500kg / h 4.18kJ /(

32、kg K) 50KL23.58 mK d Tm2320W/(m2 K) 0.18m 43.28K火星向外辐射能量的最大单色辐射波长为卩m若将火星看作一个黑体，试求火星的温度为多少?3解：由入 mT=X 10 3 得 T 2.91032.9 1013.210 6 21970K直径60 m的石英颗粒，密度为32600kg/m ,求在常压下，其在 20C的水中和20C的空气中的沉降速度（已知该条件下，水的密度为m黏度为x10 - 3Pa s;空气的密度为 nf,黏度为x 10 -5 Pa s） o逆流时有AT2= 70K,AT1= 30KTmT2T1.T2In T170 K 30 K/17 01 K

33、4 7.2I K.70In30同上得LqmhCphTh3500kg /h4.18kJ/(kg K)50 KKd Tm2320W/(m2K)O.Z.OI 1 10.18m 47.21 K比较得逆流所需的管路短，故逆流得传热效率较高。解：（1）在水中，假设颗粒的沉降处于层流区，由式（）得:Ut检验:ReP沁2 6 2P gd P22600998.29.816010 63 m/s-P33.1310 3 m/s18181.00510 36360103.1310998.23 0.186 21.00510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/ dp3g pK 60 10 69

34、.811.205260020.3361.8110所以可判断沉降位于层流区，由斯托克斯公式，可得:Utgd p226009.81606 2101818 1.811050.28 m/s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，然后记录下钢球落下一定距离所需要的时间，即可以计算出液体黏度。现在已知钢球直径为10mm密度为7900 kg/m3，待测某液体的密度为 1300 kg/m3,解：钢球在液体中的沉降速度为钢球在液体中下落 200mm所用的时间为，试求该液体的黏度。utL/s 200 10 3 /9.020.022 m/s假设钢球的沉降符合斯托克斯公式，则gd79001300

35、9.81103 210 318 ut18 0.02216.35Pa s检验:Re pUt dp0.0221010 3130000172，假设正确。16.35.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一定的停留时间，若在这个时间内颗粒沉到室底，就可以从气体中去除，如下图所示。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6ni/s，密度为卅，黏度为x 10 -5Pa - s,降尘室高2m,宽2m,长5mo求能被完全去除的最小尘粒的 直径。解：设降尘室长为I，宽为b,高为h,则颗粒的停留时间为t停l/Ui，沉降时间为t沉h/ut，当t停 t

36、沉时,颗粒可以从气体中完全去除,t停 t沉对应的是能够去除的最小颗粒，即l/ui h/ut因为ui hb，所以uhuilhqV亚 60 6 m/slhb lb 5 2假设沉降在层流区，应用斯托克斯公式，得p min3 10 545000.60.68 57 10 5 m 85.7 m检验雷诺数Re dpUt 8.5710 50.60.61 032，在层流区。p3 10 5所以可以去除的最小颗粒直径为ym采用平流式沉砂池去除污水中粒径较大的颗粒。如果颗粒的平均密度为2240kg/m3,沉淀池有效水深为，水力停留时间为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1

37、000kg/m3,黏3度为 x 10- Pa - s） o解：能够去除的颗粒的最小沉降速度为ut h/t沉1.2/60 0.02 m/s假设沉降符合斯克托斯公式，则p gd pUt18所以dd P"318 ut8 2 10°.°21 8810 4 mP g -224010009.81检验Redput188 10 4 O.°2 10°O3132，假设错误。p 1.2 10 3 '假设沉降符合艾伦公式，则ut0.270.6pgd p Rep所以dp 1.6.1.40.60.4Ut1.60.27 2 p g '1A3060.40.02

38、 1.2 10 3 1000 2 2.12 0.27224010009.8110检验Re p4dPUt2.12 10O.°2 10°O35，在艾伦区，假设正确。1.2 10 3所以能够去除的颗粒最小粒径为x 10 -4m用与例题相同的标准型旋风分离器收集烟气粉尘，已知含粉尘空气的温度为200C，体积流量为3800 m3/h ,粉尘密度为2290 kg/m 3，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 200C空气的密度为kg/m3，黏度为x 10 -5 Pa - s）。解：标准旋风分离器进口宽度 B D/40.65/4 0.1625 m进口高度 h D

39、/2 0.65/20.325m进口气速 Ui qv/Bh 3800/3600 /0.1625 0.32519.99m/s所以分离粉尘的临界直径为de9 BUi pN92.6010 50.16253.1419.99229057.2710 6 m=7.27用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，过滤方程为V2 V6 10 5A2t式中：t的单位为S(1)如果30min内获得5m滤液，需要面积为的滤框多少个?(2)求过滤常数K, qe, te。解：(1)板框压滤机总的过滤方程为 V2 V 6 105A2t在t 30 601800s内，V 5m3，则根据过滤方程52 5 6 10 5A2 1800求得，需要的过滤总面积为 A 16.67m2 , 所以需要的板框数16.670.441.675 42(2)恒压过滤的基本方程为 V2 2VVe KA2t ,与板框压滤机的过滤方程比较，可得K 6 10 5m2/sVe 05m3，qe Ve03/m2 te2 2qe0.032-515sK 6 10 52te为过滤常数，与qe相对应，可以称为过滤介质的比当量过滤时间,3用过滤机过滤某悬浮液，固体颗粒的体积分数为， 液体粘度为1X 10- Pa - s。当以的压差恒压过滤时， 过滤20min得到的