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1、环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。某一段河流上游流量为36000m3/d,河水中污染物的浓度为L。有一支流流量为10000m3/d,其中污染物浓度为30mg
2、/L。假设完全混合。(1)求下游的污染物浓度(2)求每天有多少kg污染物质通过下游某一监测点。iqV12q/2qV 1qV2解：(1)根据质量衡算方程，下游污染物浓度为8.87mg/L3.0360003010000mg/L3600010000(2)每天通过下游测量点的污染物的质量为m(qv1qv2)8.87(3600010000)103kg/d408.02kg/d某一湖泊的容积为10x106m，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m3/s。一工厂以5m3/s的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，浓度为100mg/Lo污染物降解反应速率常数为一1。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时
3、湖中污染物的浓度。解：设稳态时湖中污染物浓度为m,则输出的浓度也为m则由质量衡算，得qm1qm2kV0即5X100mg/L(5+50)mm3/s-10X106xxmm3/s=0解之得某水池内有1m3含总氮20mg/L的污水，现用地表水进行置换，地表水进入水池的流量为10nVmin,总氮含量为2mg/L,同时从水池中排出相同的水量。假设水池内混合良好，生物降解过程可以忽略，求水池中总氮含量变为5mg/L时，需要多少时间？解：设地表水中总氮浓度为po,池中总氮浓度为p由质量衡算，得qvd V0 qVItdt积分，有tdt 051d2010(2)求得t=min有一装满水的储槽，直径1m高3m现由槽底
4、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=(2gz)试求放出1m3水所需的时间。解：设储槽横截面积为A,小孔的面积为A由题得A2u0=dV/dt,即u0=dz/dt义A1/A2所以有-dz/dtX(100/4)2=(2gz)即有x=dtzo=3mZi=Zo1n3x(ox0.25m2)-1=1.73m积分计算得t=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：设所需得功率为Ne,污水密度为pN=Wqvp=(gAz+Ehf)qvp二(9.8
5、1m/s2x10n+4J/kg)X1x103kg/m3x343600n3400mm200mm100mm40mm1.2kg9.381m0.1m0.04m1.2kg8.09m32.35m1A8.09m200mm1.02m1m8m100mm2mhf6.5u21m9.81m8m2m2.90m2.90m0.0122m360m2.5m1.8m60m23m100m1403m32525997.0kg100mm4.95m150mm2.20m52hf1=(+X2+X60/)X(2.20m/s)2/222=29.76m/s泵的出水口段的管件阻力系数分别为大小头工=；90弯头工=;闸阀工=;管出口工=12hf2=(1
6、+X3+X100/X(4.95m/s)2/2+X23/X(2.20m/s)2/2=299.13m2/s2W=gh+2hf=29.76m7s2+299.13m2/s2+60mx9.81m/s2=917.49m2/s2=kgW=(kg/60%)x140m3/h乂997.0kg/m3=乂104W总消耗电费为x元/(kWh)乂24卜用二元/d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50mms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
7、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/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20c水的粘度为义103Pas,摩擦系数可由式01580.23计算。dRe图3-5习题图示解：总管路的流速为U0=qm/(p九r2)=4200kg/h/(1xi03kg/m3x兀x0.0252m)=0.594m/s第一车间的管路流速为U1=qmi1/(p九r)=1800kg/h/(1x103kg/m3x-x0.012m=1.592m/s第二车间的管路流速为U2=qm2/(P九r2)=2
8、400kg/h/(1x103kg/m3x-x0.012m=2.122m/s则Ra=dup/1i=29700入0=(e/d+58/Re)=Re=dup/p=31840入1=(e/d+58/Re)=Re=dup/p=42400入2=(/d+58/Re)=以车间一为控制单元，有伯努利方程2Ui/2+gz1+p/p+2hf1=gz0+p0/p(1.592m/s)2/2+9.8m/s2x3mx(0.594m/s)2x(30+Z0)m/(2X0.05m)+x(1.592m/s)2x28m/(2X0.02m)=9.8m/s2Xzo解之得Z0=10.09m以车间二为控制单元，有伯努利方程2U2/2+gZ2+P
9、2/p+2hf2=gZ0+pc/p(2.122m/s)2/2+9.8m/s2x5m+20kPa/(1xi03kg/m3)+x(0.594m/s)2x(30+Z0)m/(2X0.05m)+乂(2.122m/s)2x15m/(2x0.02m)=9.8m/s2Xz0解之得z0=13.91m故水塔需距离地面13.91m如图3-6所示，从城市给水管网中引一支管，并在端点B处分成两路分别向一楼和二楼供水(20C)。已知管网压力为x105Pa(表压)，支管管径均为32mm摩擦系数人均为，阀门全开时的阻力系数为，管段ABBGBD的长度各为20m8m和13m(包括除阀门和管出口损失以外的所有局部损失的当量长度)
10、，假设总管压力恒定。试求(1)当一楼阀门全开时，二楼是否有水？(2)如果要求二楼管出口流量为0.2L/s，求增压水泵的扬程。图3-6习题图示解：(1)假设二楼有水，并设流速为U2,此时一楼的流速为U1以AC所在平面为基准面，在A、C断面之间建立伯努利方程，有UA2/2+pp=U12/2+P1/p+gZ2+2hfAc因为ua=u=0;p=0则有PA/p=hfAC(1)在A、D断面之间建立伯努利方程，即22Ua/2+PA/p=U2/2+P2/P+gZ2+ZhfADUa=U2=0;p2=0;Z2=3mpa/p=2hfAD+gZ2(2)联立两式得2hfBC=2hfBD+gZ2(3)(x8m/0.032
11、m+1)xu1/2=(x13m/0.032m+1)xu2/2+3mx9.8m/s2所以有Uim/2=1.97m2/s22hfmin=(X28m/0.032m+1)XUimm2/2=67.28m2/s2cpjp所以二楼有水。(2)当二楼出口流量为0.2L/s时，U2=0.249m/s代入(3)式(x8m/0.032m+1)xu12/2=(x13m/0.032m+1)xu22/2+3mx9.8m/s2可得u=2.02m/s此时AB段流速为uo=2.259m/s2hfAc=X20m/0.032mx(2.259m/s)2/2+(x8m/0.032m+1)乂(2.02m/s)2/2=48.266m2/s
12、2+30.399m2/s2=78.665m2/s2pjp=X105Pa/(998.2kg/m3)=80.144m2/s2因为2hfACPa/p所以不需要增压水泵。某管路中有一段并联管路，如图3-7所示。已知总管流量为120L/s。支管A的管径为200mm长度为1000m支管B分为两段，MO&管彳至为300mm长度为900mlON段管径为250mm长度为300ml各管路粗糙度均为0.4mm试求各支管流量及M、N之间的阻力损失。3-7习题图示解：由题，各支管粗糙度相同，且管径相近，可近似认为各支管的人相等,取入=。将支管AMOONg分别用下标1、2、3表示对于并联管路，满足hfA=hfB,所以有.
13、2.2.2liUiI2U2I3U3工万d22d3-2又因为MOF口ON段串联，所以有U2Xd2U3Xd3联立上述两式，则有22又解之得2500ui=U2qv=ui冗di2/4+u27td22/4U2=1.158m/s,ui=i.2i4m/sqvA=uiTtdi74=38.i4L/sqvB=u27td22/4=8i.86L/shFm产入xliXui2/2di=73.69m2/s2某燃烧炉的炉壁由500mm5的而寸火砖、380mm?的绝热砖及250mm5的普通砖砌成。其入值依次为W/(m-K),W/(m-K)及W/(m-K)。传热面积A为1后。已知耐火砖内壁温度为i000C,普通砖外壁温度为50C
14、o(D单位面积热通量及层与层之间温度；(2)若耐火砖与绝热砖之间有一2cm的空气层，其热传导系数为W/(mC)。内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为口、2、3。(1)由题易得0.5m尸二-1.4Wm 1K7=0.357 m2 - K/W_22=3.8m-K/W3=-m2K/W所以有T2q=二mri23由题Ti=1000CT2=TiQR=923.4CT3=TiQ(R+R)=108.3CT4=50c(2)由题，增加的热阻为r=0.436m2-K/Wq=AT/(ri+r2+3+r)2二m某一60mm3mm的铝复合管，具导热系数为45W/(mK),外包一层厚30mm勺石棉后，又包一层厚为30mm勺软木。石棉和软木的导热系数分别为(mK)和W/(mK)o试求(D如已知管内壁温度为-i05C,软木外侧温度为5C,则每米管长的冷损失量为多少？(2)若将两层保温材料互换，互换后假设石棉外侧温度仍为5C,则此时每米管长的冷损失量为多少？解：设铝复合管、石棉、软木的对数平均半径分别为rmi、mAm3。由题有r mi =3mm=28.47mm30In-2730In60mm= 43.28mm30(1) R/L =b1 * *21%222rm2245 28.47r m3= 30 mm= 73.99mm ,90 ln
