内容发布更新时间 : 2024/5/5 4:34:36星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

面的慢流体的速度阻滞为零，即可发生边界层分离。

（2）层流边界层速度变化较湍流小，慢速流体更容易被阻滞。所以，湍流边界层分离比层流延后。由于湍流边界层分离延后，分离点下移，尾流区较小，所以其形体阻力小。

15. 有一个套管换热器，内管外侧装有翅片，用水冷却空气，空气和水各应走哪里（管内和壳间）？试解释原因。

答：装有翅片的目的一方面是为了加大接触面积；另一方面是为了破坏边

Q? 可以看到：界层形成以提高对流传热系数。由总传热速率方程 1b1?T??

?1A1?Am?2A2要提高传热器的传热效果，应当提高限制步骤的传热效果。因此，在用水冷却空气的换热过程中，空气对流传热慢，是制约因素。所以，翅片应放在空气一侧，即空气走壳间，水走管内。

16．燃烧废气中含有SO2，欲采用吸收法去除。根据你所学的知识，分析提高去除效率的方法。

DABp(pA,i?pA,o)。由上式可知，为答：吸收法可近似认为单向扩散，NA?RTLpB,m了提高吸收效率，可以增加SO2的浓度（浓缩尾气），换用高效的吸收液（碱液等）；同时即使更换新的吸收液；增大吸收液与SO2的接触面积（雾状喷淋）；适当增加温度和压强，以加快碱液对SO2的吸收速率。

1．2 某城市生活污水采用完全混合曝气法处理，水量为3×104m3/d，BOD5

浓度为200mg/L，要求稳态运行时，出水BOD5浓度达到一级排放标准，即

r ? 0.130mg/L，曝气池中有机物的降解遵循一级反应，反应速率为 c（反应速率

常数0.1d-1）。

（1）确定曝气池的有效容积；

（2）若曝气池中污泥浓度为2000 mg/L，回流污泥浓度为4000 mg/L，求沉淀池的污泥回流比R。

V,XQ,c0曝气池 沉淀池 Q,ceR,Xr污泥回流

解：（1）以曝气池和沉淀池为衡算系统，以BOD5为衡算对象，由物料衡算方程得：

d?V dt?oqV??eqV?rV?系统稳态运行，

d?＝0；代入相应数值得： dt?0??e?rVV?0.1?eqVqVV qV200mg/L?30mg/L?0.1d?1?30mg/L?V?170?0.1d?1?30000m3/d?17?104m330（2）以曝气池为衡算系统，以污泥为衡算对象。由衡算方程，得

XrRqV?X(1?R)qV

4000mg/L?R?3?104m3/d?2000mg/L?(1?R)?3?104m3/d2000R?(1?R)?0.5(1?R)

4000R?1?100%

1．3一直径为2m的贮槽中装有质量分数为0.1的氨水，因疏忽没有加盖，则氨以分子扩散形式挥发。假定扩散通过一层厚度为5mm的静止空气层。在101KN/m2、20℃下，氨的分子扩散系数为1.8×10－5m2/s，计算12小时中氨的挥发损失量。计算中不考虑氨水浓度的变化，氨在时的相平衡关系为

2p?269x(KN/m)。

解：氨在水中的摩尔分数为：

x?xm氨/M氨0.1/17＝?0.105

xm氨/M氨?xm水/M水0.1/17?0.9/18由题中的相平衡关系算出氨在液面上的分压pA,i＝269×0.105=28.2KN/m2 氨在空气中的分压为pA,0＝0

空气的分压：

在水面上：pB,i?p?pA,i?101.3?28.2?73.1KN/m2 在空气中：pB,0?p?pA,0?101.3?0?101.3KN/m2 空气的对数平均分压为：

pB.m?pB,0?pB,i101.3?73.1??85.5KN/m2

ln(pB,0/pB,i)ln(101.3/73.1)因此，氨在空气中的扩散速率为：

NA?D?P0.064?101.3(pA,i?pA,0)?(28.2?0)RTZ?pB,m8.314?293?0.005?85.5

?0.175kmol/m2?h?2.975kg/m2?h水槽的表面积为

A?0.785?22?3.14m2

12小时氨的挥发损失量为： G＝2.975×3.14×24=224.4kg/d

1．4将水从贮水池输送到处理构筑物中，原有一条管路，直径为500mm。为增加输水量，在该管旁增加一条新管，管径为250mm。两管均为水平敷设，长度相等，为1000m，流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.02。当两管的出水端单独接入构筑物和合并后接入构筑物时，两管中的流量比为多少？当两管长度为10m时，流量比为多少？

解：（1）管长为1000m时，阻力损失主要为沿程损失，局部损失可以忽略。 两管单独接入构筑物或合并后接入构筑物时，两管的水力损失应相等

22l1?u1l2?u2有：?1 ??2d12d225d15d2):() 即：qv1:qv2?(?1l1?2l2其中，?1＝?2＝0.02；l1＝l2＝1000m；d1:d2＝500: 250

所以，qv1:qv2?42?5.6

（2）管长为10m时，沿程阻力损失和局部阻力损失均要考虑。 当两管单独接入构筑物时，两管的水力损失分别为： （注：以下两式中删除了分母中的g）

u1u1u1u1u1l1u1大管：hf1??1??1??2?1.0?0.4?0.5?1.9

2d12222222222222u2u2u2u2u2u2l2u2小管：hf2??1??2??2?1.0?0.8?0.5?2.3

2d2222222u12222222两管水力损失相等，hf1?hf2 故u1:u2?2.3 1.9u1d12?()?4.4 u2d2所以qv1:qv2?当两管合并后接入构筑物时，忽略交汇点处水力损失：

u1u1u1l1u1大管：hf1??1??1?1.0?0.4?1.4

2d1222222222u2u2u2u2l2u2小管：hf2??1??2?1.0?0.8?1.8

2d22222u122222两管水力损失相等，hf1?hf2 故u1:u2?9 7u1d12?()?4.5 u2d2所以qv1:qv2?

1．5有一外径为150mm的钢管，为减少热损失，今在管外包以两层绝热层。已知两种绝热材料的热传导系数之比为1：2，两种绝热层厚度都为30mm。试比较两种绝热材料不同顺序放置时的热损失。设两种情况下内外温度不变。

解：设两种绝热材料的导热系数为?1：?2＝1：2 当导热系数?1的材料放在内层时：

Q1??T?R?Tb1b?2?1Am1?2Am2??Tb1b2??1L?dm1?2L?dm2??T?1?2L?dm1dm2 （1）

b(?1dm1??2dm2)其中，

dm1?d1?d060??178.6 d1210lnln150d0d2?d160??239.0 d2270lnln210d1dm2?将dm1，dm2代入式（1）得（注：式（2）和（4）最后一项的分母中增加了λ1）

Q1??T?1?2L?dm1dm2?T?1?2L?dm1dm2?? （2）

b?1?178.6?2?1?239.0b656.6?1当导热系数?2的材料放在内层时：

Q2??T?R?Tb1b?2?2Am1?1Am2??Tb1b2??2L?dm1?1L?dm2??T?1?2L?dm1dm2 （3）

b(?2dm1??1dm2)向式（3）代入dm1，dm2得

Q2??T?1?2L?dm1dm2?T?1?2L?dm1dm2?? （4）

b2?1?178.6??1?239.0b596.2?1比较式（2）和（4）可以看到Q1?Q2

即把导热系数较小的绝热材料放在内层可以减少热损失。

1.6 某一双池塘系统如图所示。上游流量为10×104m3/d，其中有机物浓度为20mg/L。第一个池塘的容积为5.0×104m3，第二个池塘的容积为3.0×104m3。有一股流量为1×104m3/d的污水进入第一个池塘，有机物浓度为120 mg/L。有机物降解符合一级反应动力学，降解速率常数为0.30d－1。不考虑蒸发、渗漏或降雨等因素，假设每一个池塘都呈完全混合状态，求稳定状态下每个池塘出水的有机