环境工程原理-课后习题解答1绪论

绪论 1、物料衡算问题反渗透装置可以将高盐分的海水分离成淡水和浓度更高的废盐水，用反渗透装置进行海水淡化，其流程如下，将含盐量为3.2%（质量分数，下同）、流量为1000kg/h的海水与反渗透装置回流的废盐水混合成浓度为4%的盐水。送入反渗透装置中进行淡化分离，淡水的含盐量为0.05%，废盐水的含盐量为5.25%，试求：（1）每小时获得的淡水量（2）回流液占生成废盐水的质量分数解：(1)对总物系进行物料衡算（盐水总量和盐分别进行衡算）221100210xqxqxqqqq%05.0)1000(%25.5%2.3100011qqq1=605.77kg/hq2=394.23kg/h(2)对汇合处进行衡算（含盐量相等列等式）%4)1000(%25.5%2.3330qqqq3=640kg/h回流百分比：%37.5164077.605640313qqq2、物料衡算连续蒸发回收某废弃液中的FeCl3的流程，如下图。废弃液的质量分数为20%，送入蒸发器的流量为1000kg/h。蒸发器中的废弃液被浓缩到50%时，用泵送入结晶器中冷却结晶，析出含4%结晶水的FeCl3晶体，结晶产品由结晶器底排出。结晶器中质量分数为37.5%的母液被送回至蒸发器进口，与新的废弃液混合后进入蒸发器浓缩。试求：（1）每小时由蒸发器排出的水汽量，结晶器排出的产品量；（2）每小时从结晶器回流的母液量和蒸发器送入结晶器的浓缩液的量。（3）蒸发器进口混合液中FeCl3的浓度。解：（1）总衡算：221100210wqwqwqqqqvvvvvv代入数据：)04.01(%2010001000221vvvqqq反渗透装置回流q3淡水q2海水q0废盐水q1解得：hkgqhkgqvv/3.208/7.79121（2）以结晶器为物料衡算单位442233423)1(wqwqwqqqqvvvvvv4343375.096.03.2085.03.208vvvvqqqqhkgqhkgqvv/5.766/8.97443（3）%6.275.7661000375.05.7662.010003、微分热量衡算一污水池内有50m3的污水，温度为15℃，为加速消化过程，需将其加热到35℃。用蒸汽式换热器进行外循环加热，污水以5m3/h的流量通过换热器，污水的出口温度为100℃。假设污水池内污水能瞬间混合均匀，不考虑池的热损失，污水的密度为1000kg/m3。问：污水加热到35℃所需的时间？解：输入系统的焓：3TcQHpi输出系统的焓：TcQHpo系统内积累的焓：dtdTcVHpdtdTcVTTcQpp)(3TTdTQVdt3'边界条件：t1=0，T1=15℃；t2=t，T2=35℃35150100550TdTdttht68.23510015100ln104.总热量衡算燃煤发电场将煤的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的形式释放到环境中，其中有15%的废热从烟囱排出，其余85%的余热随冷却水进入附近附近的河流中，河流上游的流速为1000m3/s，水温为20℃。试计算：（1）若冷却水的温度只升高10℃，冷却水的流量为多少？（2）这些冷却水进入河流后，河水的温度将变化多少？解：（1）查附录一（九），水的比热容为4.187kJ/（kg·℃）根据总热量平衡得：QQkgTcQmTmcQpp36106.40101000187.4101700水的体积流量：smmV/6.401000106.4033（2）水温升高：℃总总1.4100106.40ttVV5、单位换算问题热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99kcal/（m2·h·℃），试从基本单位换算开始，将K值的单位改为W/(m2·℃)解：查附录一（七）（P316）1W=0.2389×10-3kcal/ssmWsmWshskcalhmkcalhmkcal22322/987.49/6.32389.0199.4236001/102389.0W199.42)/(99.42℃℃6.经验公式的换算甲烷的饱和蒸汽压与温度的关系符合下面经验公式：261352421.6lgtp式中p—饱和蒸汽压，mmHg；t—温度，℃。现需将式中p的单位改为Pa，温度单位改为K，请对该公式加以变换。解：查附录一（四）1mmHg=133.32Pa32.133'pp273TT原公式化为：261273352421.632.133lgTp即12352546.8lgTp