环境工程原理部分答案.doc

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1、22.3试将下列物理量换算为SI制单位：质量：1.5kgf·s2/m=kg密度：13.6g/cm3=kg/m3压力：35kgf/cm2=Pa4.7atm=Pa670mmHg=Pa功率：10马力＝kW比热容：2Btu/(lb·℉)=J/（kg·K）3kcal/（kg·℃）=J/（kg·K）流量：2.5L/s=m3/h表面张力：70dyn/cm=N/m5kgf/m=N/m解：质量：1.5kgf·s2/m=14.709975kg密度：13.6g/cm3=13.6×103kg/m3压力：35kg/cm2=3.43245×106Pa4.

2、7atm=4.762275×105Pa670mmHg=8.93244×104Pa功率：10马力＝7.4569kW比热容：2Btu/(lb·℉)=8.3736×103J/（kg·K）3kcal/（kg·℃）=1.25604×104J/（kg·K）流量：2.5L/s=9m3/h表面张力：70dyn/cm=0.07N/m5kgf/m=49.03325N/m2.11有一装满水的储槽，直径1m、高3m。现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为4cm，测得水流过小孔时的流速u0与槽内水面高度z的关系u0＝0.62（2gz）0.5试求放出1m

3、3水所需的时间。解：设储槽横截面积为A1，小孔的面积为A2由题得A2u0＝－dV/dt，即u0＝－dz/dt×A1/A2所以有－dz/dt×（100/4）2＝0.62（2gz）0.5即有－226.55×z-0.5dz＝dtz0＝3mz1＝z0－1m3×（π×0.25m2）-1＝1.73m积分计算得t＝189.8s3.6水在圆形直管中呈层流流动。若流量不变，说明在下列情况下，因流动阻力而产生的能量损失的变化情况：（1）管长增加一倍；（2）管径增加一倍。解：因为对于圆管层流流动的摩擦阻力，有（1）当管长增加一倍时，流量不变，则阻力

4、损失引起的压降增加1倍（2）当管径增加一倍时，流量不变，则um,2＝um,1/4d2=2d1=/16即压降变为原来的十六分之一。3.11如图3-5所示，某厂计划建一水塔，将20℃水分别送至第一、第二车间的吸收塔中。第一车间的吸收塔为常压，第二车间的吸收塔内压力为20kPa（表压）。总管内径为50mm钢管，管长为（30＋z0），通向两吸收塔的支管内径均为20mm，管长分别为28m和15m（以上各管长均已包括所有局部阻力当量长度在内）。喷嘴的阻力损失可以忽略。钢管的绝对粗糙度为0.2mm。现要求向第一车间的吸收塔供应1800kg/

5、h的水，向第二车间的吸收塔供应2400kg/h的水，试确定水塔需距离地面至少多高？已知20℃水的粘度为1.0×10－3Pa·s，摩擦系数可由式计算。图3-5习题3.11图示解：总管路的流速为u0＝qm0/（ρπr2）＝4200kg/h/（1×103kg/m3×π×0.0252m2）＝0.594m/s第一车间的管路流速为u1＝qm1/（ρπr2）＝1800kg/h/（1×103kg/m3×π×0.012m2）＝1.592m/s第二车间的管路流速为u2＝qm2/（ρπr2）＝2400kg/h/（1×103kg/m3×π×0.012

6、m2）＝2.122m/s则Re0＝duρ/μ＝29700λ0＝0.1（ε/d＋58/Re）0.23＝0.0308Re1＝duρ/μ＝31840λ1＝0.1（ε/d＋58/Re）0.23＝0.036Re2＝duρ/μ＝42400λ2＝0.1（ε/d＋58/Re）0.23＝0.0357以车间一为控制单元，有伯努利方程u12/2＋gz1＋p1/ρ＋Σhf1＝gz0＋p0/ρp1=p0，故（1.592m/s）2/2＋9.8m/s2×3m＋0.0308×（0.594m/s）2×（30＋z0）m/（2×0.05m）＋0.036×（1.59

7、2m/s）2×28m/（2×0.02m）＝9.8m/s2×z0解之得z0＝10.09m以车间二为控制单元，有伯努利方程u22/2＋gz2＋p2/ρ＋Σhf2＝gz0＋p0/ρ（2.122m/s）2/2＋9.8m/s2×5m＋20kPa/（1×103kg/m3）＋0.0308×（0.594m/s）2×（30＋z0）m/（2×0.05m）＋0.0357×（2.122m/s）2×15m/（2×0.02m）＝9.8m/s2×z0解之得z0＝13.91m故水塔需距离地面13.91m4.1用平板法测定材料的导热系数，即在平板的一侧用电加热

8、器加热，另一侧以冷水通过夹层将热量移走，同时板的两侧由热电偶测量其表面温度，电热器流经平板的热量为电热器消耗的功率。设某材料的加热面积A为0.02m2，厚度b为0.01m，当电热器的电流和电压分别为2.8A和140V时，板两侧的温度分别为300℃和100℃；当电热器的电流和电