第二章 质量衡算与能量衡算

内容发布更新时间 : 2025/3/3 15:15:20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

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