环工原理计算题2概要.ppt

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1、*【例题2.2.2】污水处理工艺的沉淀池用于去除水中悬浮物，浓缩池用于进一步浓缩沉淀的污泥，将上清液返回到沉淀池。污水流量5000m3/d，悬浮物含量200mg/L，沉淀池出水中悬浮物浓度20mg/L，沉淀污泥含水率99.8%，进入浓缩池停留一定时间后，排出污泥含水率为96%，上清液悬浮物含量100mg/L。设系统处于稳态，过程中无生物作用，求整个系统污泥产量和排水量以及浓缩池上清液回流量。污水密度103kg/m3。(p31，看书1分钟）=(100－96)/(100/1000)=40g/L=40000mg/L=(100－99.8)/

2、(100/1000)=2g/L=2000mg/L污泥含水率为污泥中水和污泥总量的质量比，因此污泥中悬浮物含量为已知：qv0=5000m3/d,=200mg/L,=20mg/L,=100mg/L，ρ1qv2qv1qv3ρ2ρ3ρ4ρ0qv0qv4污泥产量排水量上清液流量进水量进浓缩池水量求：qv1，qv2，qv3ρ1qv2qv1qv3ρ2ρ3ρ4ρ0qv0qv4污泥产量排水量上清液流量进水量进入浓缩池水量(2)浓缩池上清液量：浓缩池为衡算系统，悬浮物为衡算对象Ⅱ污泥含水率从99.8％降至96％,污泥体积由472.5m3/d减少为22.

3、5m3/d，相差20倍。输入输出qv3=450m3/d，qv4=472.5m3/d【例题2.2.3】一湖泊容积为10×106m3。有一流量为5.0m3/s、污染物浓度为10.0mg/L的支流流入。同时，有一排放口将流量为0.5m3/s，质量浓度为100mg/L的污水排入，污染物降解速率常数为0.20d-1。假设污染物质在湖泊中完全混合，且湖水不因蒸发等原因增加或者减少，求稳态情况下流出水中污染物的质量浓度。解：假设完全混合，即湖中污染物的质量浓度等于流出水中污染物的质量浓度。输入速率输出速率降解速率质量衡算方程为：以湖为衡算系统，污

4、染物为衡算对象，取1s为衡算基准注意:对0.2d-1进行单位换算根据质量衡算方程≠0(三)非稳态系统采用微分衡算方程，通过对初始状态和最终状态进行积分，求得未知量。【例题2.2.5】一圆筒形储罐，直径为0.8m。罐内盛有2m深的水。在无水源补充的情况下，打开底部阀门放水。已知水流出的质量流量与水深Z的关系为kg/s，求经过多长时间后，水位下降至1m？解：以储罐为衡算系统，罐内水为衡算对象，取1s为衡算基准t=1518s故：将已知数据代入衡算式：分离变量，在t1=0、t2=t和z1=2m、z2=1m间积分：解得：灌中水的瞬时质量为：*

5、【例2.3.5】燃煤发电厂将煤化学能的三分之一转化为电能，输出电能1000MW。其余三分之二的化学能以废热形式释放到环境中，其中15%的废热从烟囱排出，其余85%的余热随冷却水进入附近河流中。河流上游流速为100m3/s，水温为20℃。试计算：（1）若冷却水温度只升高10℃，冷却水的流量为多少？（2）这些冷却水进入河流后，河水温度将变化多少？？？1700MW解：（1）以冷却水为衡算对象则冷却水热量的变化率为水的密度为1000kg/m3，故水的体积流量为40.6m3/s。设冷却水的质量流量为冷却水吸收热量速率为（2）以河流水为衡算对象

6、。河水温度升高了4.1℃，变为24.1℃。℃？1700MW40.6m3/s在100m3/s的流量下，吸收1700MW能量后河水温度的变化为Q【例题2.3.4】一污水池内有50m3污水，温度为15℃，为加速消化过程，需将其加热到35℃。采用外循环法加热，使污水以5m3/h流量通过换热器，换热器用水蒸气加热，其出口温度恒定为100℃。假设罐内污水混合均匀，污水密度为1000kg/m3，不考虑池散热，问污水加热到所需温度需要多少时间？非稳态过程解：池中污水温度随时间变化，为非稳态过程，以污水池为衡算系统，以0℃的污水为温度物态基准。输出系

7、统的焓系统内积累的焓输入系统的焓T不考虑池散热q=0池中污水混合均匀，任意时刻从池中排出污水温度与池中相同，设其为T。边界条件：℃℃h例：某水泵进口管处真空表读数为650mmHg柱，出口管处压力表读数为250Kpa，当地大气压为1atm，试求水泵进出口处的绝对压力各为多少？解：例1：化工厂用泵将敞口碱液池中的碱液(密度为1100kg/m3)送至吸收塔顶，经喷嘴喷出。泵入口管为φ108×4mm、出口管为φ76×3mm的钢管，管中流速1.2m/s。贮液池中碱液深1.5m，池底至塔顶喷嘴入口处距离为20m。碱液流经所有管路的能量损失为30

8、.8J/kg(不包括喷嘴)，喷嘴入口处压力29.4kPa(表压)。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率。分析：截面的选取？u2=?连续性方程柏努利方程N=Ne=Weqm/ηρu2A2？？米制管径：φ76×3mm，d内=76－3×2=7