环境工程原理部分答案.docVIP

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= Pa 4.7atm= Pa 670mmHg= 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/m 5 kgf/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=3.43245×106Pa 4.7atm=4.762275×105Pa 670mmHg=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/m 5 kgf/m=49.03325N/m 2.11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1m3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＝dt z0＝3m z1＝z0－1m3×（π×0.25m2）-1＝1.73m 积分计算得 t＝189.8s 3.6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,1/4 d2=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/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1.0×10－3 Pa·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） ＝4200 kg/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） ＝2400 kg/h/（1×103kg/m3×π×0.012m2） ＝2.122m/s 则 Re0＝duρ/μ＝29700 λ0＝0.1（ε/d＋58/Re）0.23＝0.0308 Re1＝duρ/μ＝31840 λ1＝0.1（ε/d＋58/Re）0.23＝0.036 Re2＝duρ/μ＝42400 λ2＝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/ρ p1= 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×（1.592m/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 （2.12