环境工程原理课后答案解析(2-9章).doc

第二章 质量衡算与能量衡算 2.1 某室内空气中O3的浓度是0.08×10-6（体积分数），求： （1）在1.013×105Pa、25℃下，用μg/m3 （2）在大气压力为0.83×105Pa和15℃下，O3 解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等 由题，在所给条件下，1mol空气混合物的体积为 V1＝V0·P0T1/ P1T0 ＝22.4L×298K/273K ＝24.45L 所以O3浓度可以表示为 0.08×10－6mol×48g/mol×（24.45L）－1＝157.05μg/m3 （2）由题，在所给条件下，1mol空气的体积为 V1＝V0·P0T1/ P1T0 =22.4L×1.013×105Pa×288K/(0.83×105Pa×273K） ＝28.82L 所以O3的物质的量浓度为 0.08×10－6mol/28.82L＝2.78×10－9mol/L 2.2 假设在25℃和1.013×105Pa的条件下，SO2的平均测量浓度为400μg/m3，若允许值为0.14×10-6，问是否符合要求？ 解：由题，在所给条件下，将测量的SO2质量浓度换算成体积分数，即 大于允许浓度，故不符合要求 2.3 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 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 表面张力：70dyn/cm=0.07N/m 5 kgf/m=49.03325N/m 2.4 密度有时可以表示成温度的线性函数，如 ρ＝ρ0+At 式中：ρ——温度为t时的密度， lb/ft3； ρ0——温度为t0时的密度， lb/ft3。 t——温度，℉。 如果此方程在因次上是一致的，在国际单位制中A的单位必须是什么？ 解：由题易得，A的单位为kg/（m3·K） 2.5 一加热炉用空气（含O2 0.21, N2 0.79）燃烧天然气（不含O2与N2）。分析燃烧所得烟道气，其组成的摩尔分数为CO2 0.07，H2O 0.14，O2 0.056，N2 0.734。求每通入100m3、30℃的空气能产生多少m3烟道气？烟道气温度为 解：假设燃烧过程为稳态。烟道气中的成分来自天然气和空气。取加热炉为衡算系统。以N2为衡算对象，烟道气中的N2全部来自空气。设产生烟道气体积为V2。根据质量衡算方程，有 0.79×P1V1/RT1＝0.734×P2V2/RT2 即 0.79×100m3/303K＝0.734×V2 V2＝203.54m 2.6某一段河流上游流量为36000m3/d，河水中污染物的浓度为3.0mg/L。有一支流流量为10000 m3/d，其中污染物浓度为 （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。 解：（1）根据质量衡算方程，下游污染物浓度为 （2）每天通过下游测量点的污染物的质量为 2.7某一湖泊的容积为10×106m3，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5 m3/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/L 解：设稳态时湖中污染物浓度为，则输出的浓度也为 则由质量衡算，得 即 5×100mg/L－（5＋50）m3/s －10×106×0.25×m3/s＝0 解之得 ＝5.96mg/L 2.8某河流的流量为3.0m3/s，有一条流量为0.05m3/s的小溪汇入该河流。为研