环境工程原理习题解答

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1、《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：=9.8×10+4=102J/kg“-”号表示流体机械给水做功，即为水泵。（2）查附录5知：ρ20=998.2kg/m3，ρ30=995.7kg/m3，则25时水的密度：

2、ρ25=（998.2+995.7）/2=997.0kg/m3故提升水所需功率为：N=We×ρQ=102×997.0×34=3.46×106J/h=961w(J/s)=0.96kw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

3、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=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=0.785×0.12×2.9=0.0228m3/s=82.0m3/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=0.785×d2×um2dt=0.785×0.12×=9.3×10-3dt此时，水池中的液位下降了dz=d

4、Q/(0.785×D2)=11.85×10-3dt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=997×2.2×0.15/(90.3×10-5)=3.64×105Re100=997×4.96×0.10/(90.3×10-5)=5.48×105（2）查莫迪图可得摩阻系数λ150=0.014,λ100=0.013查P87表3.4.4得局部阻力系数：90度弯头ξ

5、w=0.75，底阀ξd=1.5，闸阀ξf=0.17（全开）入口ξe=0.5，出口ξo=1.0，变径头ξb=0.32（d2/D2=0.45）（1）则所需水泵扬程=60+{0.014×(60+23)/0.15+(0.5+1.5+2×0.75)}×2.22/(2×9.81)+{0.013×100/0.1+(3×0.75+0.17+0.32+1)}×4.962/(2×9.81)=60+3.05+23.08=86.1m（2）所需水泵理论功率Ne=Hp×Q×ρg=86.1×0.0389×997×9.81=32.8×103w=32.8k

6、w（3）水泵实际功率Ns=Ne/η=32.8/60%=54.7kw（4）水泵每天所需电费Fd=54.7×24×0.46=603.9≈604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λ比阻R{}MAN10002000.0020.0266.73MBO9003000.00130.0230.784ON3002500.00160.0242.03（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=(RMBO

7、LMBO+RONLON)QB2QA+QB=Q将已知数据代入：6.73×1000×QA2=（0.784×900+2.03×300）QB2QA+QB=0.12解之得：QA=0.0368m3/s=36.8L/sQB=0.12-0.0368=0.0832m3/s=83.2L/s（3）MN之间的阻力损失为：HMN=RMANLMANQA2=6.73×1000×0.03682=9.11m热量传递习题4.4某一DN60×3mm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

8、导热系数分别为0.15W/(m.K)和0.04W/(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