环工原理作业+答案 (1)
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表示该浓度；
（2）在大气压力为0.83×105Pa和15℃下，O3的物质的量浓度为多少？
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
2.3 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·s 2/m=14.709975kg 密度：13.6g/cm 3=13.6×103kg/ m 3 压力：35kg/cm 2=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=9m 3/h
表面张力：70dyn/cm=0.07N/m 5 kgf/m=49.03325N/m
2.7某一湖泊的容积为10×106m 3，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m 3/s 。一工厂以5 m 3/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 。污染物降解反应速率常数为0.25d －1。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。
解：设稳态时湖中污染物浓度为m ρ，则输出的浓度也为m ρ 则由质量衡算，得
120m m q q k V ρ--=
即
5×100mg/L －（5＋50）m ρm 3/s －10×106×0.25×m ρm 3/s ＝0
解之得
m ρ＝5.96mg/L
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u 0与槽内水面高度z 的关系
u 0＝0.62（2gz ）0.5
试求放出1m 3水所需的时间。
解：设储槽横截面积为A 1，小孔的面积为A 2
由题得
A 2u 0＝－dV/dt ，即u 0＝－dz/dt×A 1/A 2
所以有
－dz/dt ×（100/4）2＝0.62（2gz ）0.5
即有
－226.55×z -0.5dz ＝dt
z 0＝3m
z 1＝z 0－1m 3×（π×0.25m 2）-1＝1.73m
积分计算得
t ＝189.8s
2.13 有一个4×3m 2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/（m 2·h ），有50％的太阳能被吸收用来加热流过取暖器的水流。水的流量为0.8L/min 。求流过取暖器的水升高的温度。
解：以取暖器为衡算系统，衡算基准取为1h 。 输入取暖器的热量为
3000×12×50％ kJ/h ＝18000 kJ/h
设取暖器的水升高的温度为（△T ），水流热量变化率为m p q c T 根据热量衡算方程，有
18000 kJ/h ＝0.8×60×1×4.183×△TkJ/h.K
解之得
△T ＝89.65K
3.4 如图所示，有一水平通风管道，某处直径由400mm减缩至200mm。为了粗略估计管道中的空气流量，在锥形接头两端各装一个U管压差计，现测得粗管端的表压为100mm水柱，细管端的表压为40mm水柱，空气流过锥形管的能量损失可以忽略，管道中空气的密度为1.2kg/m3，试求管道中的空气流量。
图3-2 习题3.4图示
解：在截面1-1′和2-2′之间列伯努利方程：
u12/2＋p1/ρ＝u22/2＋p2/ρ
由题有
u2＝4u1
所以有
u12/2＋p1/ρ＝16u12/2＋p2/ρ
即
15 u12＝2×(p1- p2)/ρ
=2×(ρ0-ρ)g(R1-R2)/ρ
=2×（1000-1.2）kg/m3×9.81m/s2×（0.1m－0.04m）
/（1.2kg/m3）
解之得
u1＝8.09m/s
所以有
u2＝32.35m/s
q v＝u1A＝8.09m/s×π×（200mm）2＝1.02m3/s
3.7 水在20℃下层流流过内径为13mm 、长为3m 的管道。若流经该管段的压降为21N/m 2。求距管中心5mm 处的流速为多少？又当管中心速度为0.1m/s 时，压降为多少？
解：设水的黏度μ=1.0×10-3Pa.s ，管道中水流平均流速为u m 根据平均流速的定义得：
402020d d 18d =8d f
f v m p r p q l u r A r l
πμπμ=-=-
所以
2
8m f u l
p r μ?=-
代入数值得
21N/m 2＝8×1.0×10-3Pa·s×u m ×3m/（13mm/2）2
解之得
u m ＝3.7×10－2m/s
又有
u max ＝2 u m
所以
u ＝2u m [1－（r/r 0）2]
（1）当r ＝5mm ，且r 0＝6.5mm ，代入上式得
u ＝0.03m/s
（2）u max ＝2 u m
Δp f ’＝ u max ’/ u max ·Δp f ＝0.1/0.074×21N/m
＝28.38N/m
3.8 温度为20℃的水，以2kg/h 的质量流量流过内径为10mm 的水平圆管，试求算流动充分发展以后：
（1）流体在管截面中心处的流速和剪应力； （2）流体在壁面距中心一半距离处的流速和剪应力 （3）壁面处的剪应力
解：（1）由题有
u m ＝q m /ρA
＝2/3600kg/s/（1×103kg/m 3×π×0.012m 2/4） ＝7.07×10－3m/s
4
m e u d
R ρμ
=＝282.8＜2000 管内流动为层流，故
管截面中心处的流速
u max ＝2 u m ＝1.415×10－2m/s
管截面中心处的剪应力为0
（2）流体在壁面距中心一半距离处的流速：
u ＝u max （1－r 2/r 02） u 1/2＝1.415×10－2m/s×3/4 ＝1.06×10－2m/s
由剪应力的定义得
2
d 4d m u u r
r r μτμ
=-= 流体在壁面距中心一半距离处的剪应力：
τ1/2＝2μu m /r 0 ＝2.83×10－3N/m 2
（3）壁面处的剪应力：
τ0＝2τ1/2＝5.66×10－3N/m 2
4.3 某燃烧炉的炉壁由500mm 厚的耐火砖、380mm 厚的绝热砖及250mm 厚的普通砖砌成。其λ值依次为1.40 W/(m·K)，0.10 W/(m·K)及0.92 W/(m·K)。传热面积A 为1m 2。已知耐火砖内壁温度为1000℃，普通砖外壁温度为50℃。
（1）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0.0459 W/(m·℃)。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r 1、r 2、r 3。 （1）由题易得
r 1＝
b
λ
＝
11
0.51.4m
Wm K
--＝0.357 m 2·K/W r 2＝3.8 m 2·K/W r 3＝0.272·m 2 K /W
所以有
q ＝
123
T
r r r ?++＝214.5W/m 2
由题
T 1＝1000℃ T 2＝T 1－QR 1 ＝923.4℃
T 3＝T 1－Q （R 1＋R 2） ＝108.3℃ T 4＝50℃
（2）由题，增加的热阻为
r’＝0.436 m 2·K/W q ＝ΔT/（r 1＋r 2＋r 3＋r’） ＝195.3W/m 2
4.4某一Φ60 mm×3mm 的铝复合管，其导热系数为45 W/(m·K)，外包一层厚30mm 的石棉后，又包一层厚为30mm 的软木。石棉和软木的导热系数分别为0.15W/(m·K)和0.04 W/(m·K)。试求
（1）如已知管内壁温度为-105℃，软木外侧温度为5℃，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5℃，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r m1、r m2、r m3。 由题有
r m1＝
3
30ln 27
mm ＝28.47mm
r m2＝
30
60ln 30mm ＝43.28mm r m3＝3090ln 60mm ＝73.99mm
（1）R/L ＝
12311
22
33
222m m m b b b r r r πλπλπλ+
+
＝
33030
K m/W K m/W K m/W 24528.4720.1543.2820.0473.99
πππ?+?+???????
＝3.73×10－4K·m/W ＋0.735K·m/W ＋1.613K·m/W ＝2.348K·m/W Q/L ＝
/T
R L
?＝46.84W/m （2）R/L ＝12311
22
33
222m m m b b b r r r πλπλπλ+
+
＝
33030
W m/K W m/K W m/K 24528.4720.0443.2820.1573.99
πππ?+?+???????
＝3.73×10－4K·m /W ＋2.758K·m /W ＋0.430K·m /W ＝3.189K·m /W
Q/L ＝
/T
R L
?＝34.50W/m 4.7用内径为27mm 的管子，将空气从10℃加热到100℃，空气流量为250kg/h ，管外侧用120℃的饱和水蒸气加热(未液化)。求所需要的管长。
解：以平均温度55℃查空气的物性常数，得λ＝0.0287W/（m·K ），μ＝1.99×10
－5
Pa·s ，
c p ＝1.005kJ/（kg·K ），ρ＝1.077kg/m 3 由题意，得
u ＝Q/（ρA ）＝112.62m/s
Re ＝duρ/μ＝0.027×112.62×1.077/（1.99×10－5）＝1.65×105
所以流动为湍流。
Pr ＝μc p /λ＝（1.99×10－5）×1.005/0.0287＝0.697 α＝0.023·λ/d·Re 0.8·Pr 0.4 ＝315.88W/（m 2·K ）
ΔT 2＝110K ，ΔT 1＝20K
ΔT m ＝（ΔT 2－ΔT 1）/ln （ΔT 2/ΔT 1） ＝（110K －20K ）/ln （110/20） ＝52.79K
由热量守恒可得
απdL ΔT m ＝q mh c ph ΔT h L ＝q m c ph ΔT h /（απd ΔT m ）
＝250kg/h×1.005kJ/（kg·K ）×90K/［315.88W/
（m 2·K ）·π·0.027m·52.79K ］
＝4.44m
4.8某流体通过内径为50mm 的圆管时，雷诺数Re 为1×105，对流传热系数为100 W /（m 2·K ）。若改用周长与圆管相同、高与宽之比等于1：3的矩形扁管，流体的流速保持不变。问对流传热系数变为多少？
解：由题，该流动为湍流。
0.80.4
0.023Re Pr d
λα=
? 0.80.4
112110.80.4
221220.023Re Pr 0.023Re Pr d d αλαλ?=
? 因为为同种流体，且流速不变，所以有
0.8112
0.8221
Re Re d d αα?=
? 由Re du ρ
μ
=
可得
0.80.211220.82211
()d d d d d d αα?==? 矩形管的高为19.635mm ，宽为58.905mm ，计算当量直径，得
d 2＝29.452mm
0.20.2
22121250(
)()100/()111.17/()29.452
d W m K W m K d αα=?=??=? 4.10在套管换热器中用冷水将100℃的热水冷却到50℃，热水的质量流量为3500kg/h 。冷却水在直径为φ180×10mm 的管内流动，温度从20℃升至30℃。已知基于管外表面的总传热系数为2320 W/（m 2·K ）。若忽略热损失，且近似认为冷水和热水的比热相等，均为4.18 kJ/（kg·K ）.试求 （1）冷却水的用量；
（2）两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长，并加以比较。 解：（1）由热量守恒可得
q mc c pc ΔT c ＝q mh c ph ΔT h
q mc ＝3500kg/h×50℃/10℃＝17500kg/h
（2）并流时有
ΔT 2＝80K ，ΔT 1＝20K
2121
802043.2880
ln ln
20m T T K K
T K T T ?-?-?=
==?? 由热量守恒可得
KAΔT m ＝q mh c ph ΔT h
即
KπdLΔT m ＝q mh c ph ΔT h
23500/ 4.18/()50 3.582320/()0.1843.28mh ph h m
q c T kg h kJ kg K K
L m K d T W m K m K
ππ????=
=
=?????
逆流时有
ΔT 2＝70K ，ΔT 1＝30K
2121
703047.2170
ln ln
30m T T K K
T K T T ?-?-?=
==?? 同上得
2
3500/ 4.18/()50 3.282320/()0.1847.21mh ph h m
q c T kg h kJ kg K K
L m K d T W m K m K
ππ????=
=
=?????
比较得逆流所需的管路短，故逆流得传热效率较高。
4.12火星向外辐射能量的最大单色辐射波长为13.2μm 。若将火星看作一个黑体，试求火星的温度为多少？
解：由λm T ＝2.9×10－3 得3
3
6
2.910 2.910219.701
3.210m
T K λ---??=
==? 5.5 一填料塔在大气压和295K 下，用清水吸收氨－空气混合物中的氨。传质阻力可以认为集中在1mm 厚的静止气膜中。在塔内某一点上，氨的分压为6.6×103N/m 2。水面上氨的平衡分压可以忽略不计。已知氨在空气中的扩散系数为0.236×10-4m 2/s 。试求该点上氨的传质速率。
解：设p B,1,p B,2分别为氨在相界面和气相主体的分压，p B,m 为相界面和气相主体间的对数平均分压 由题意得：
()
B,2B,1
5B,m B,2B,1p p p 0.9796310Pa ln p p -=
=?
()()AB A,1A,222A B,m D p p p N 6.5710mol m s RTp L
--=
=-??
5.6 一直径为2m 的贮槽中装有质量分数为0.1的氨水，因疏忽没有加盖，则氨以分子扩散形式挥发。假定扩散通过一层厚度为5mm 的静止空气层。在1.01×105Pa 、293K 下，氨的分子扩散系数为1.8×10-5m 2/s ，计算12h 中氨的挥发损失量。计算中不考虑氨水浓度的变化，氨在20℃时的相平衡关系为P=2.69×105x(Pa)，x 为摩尔分数。
解：由题，设溶液质量为a g 氨的物质的量为0.1a/17mol 总物质的量为(0.9a/18＋0.1a/17)mol 所以有氨的摩尔分数为0.1a 17
x 0.10530.9a 180.1a 17
=
=+
故有氨的平衡分压为p ＝0.1053×2.69×105Pa ＝0.2832×105Pa
即有
p A,i ＝0.2832×105Pa ，P A0＝0
()
B,0B,i
5B,m B,0B,i p p p 0.860810Pa ln p p -=
=?
所以
()()AB A,i A,022A B,m D p p p N 4.9110mol m s RTp L
--=
=??
2
3A d n=N t 6.6610mol 4
π?
?=?
6.6 落球黏度计是由一个钢球和一个玻璃筒组成，将被测液体装入玻璃筒，然后记录下钢球落下一定距离所需要的时间，即可以计算出液体黏度。现在已知钢球直径为10mm ，密度为7900 kg/m 3，待测某液体的密度为1300 kg/m 3，钢球在液体中下落200mm ，所用的时间为9.02s ，试求该液体的黏度。
解：钢球在液体中的沉降速度为3/20010/9.020.022t u L s -==?=m/s 假设钢球的沉降符合斯托克斯公式，则
()()()
2
32
790013009.81101016.3518180.022
p p t
gd u ρρμ--???-=
=
=?Pa·s
检验：30.022********Re 0.017216.35
t p p u d ρ
μ
-???===<，假设正确。
6.7 降尘室是从气体中除去固体颗粒的重力沉降设备，气体通过降尘室具有一定的停留时间，若在这个时间内颗粒沉到室底，就可以从气体中去除，如下图所示。现用降尘室分离气体中的粉尘（密度为4500kg/m 3），操作条件是：气体体积流量为6m 3/s ，密度为0.6kg/m 3，黏度为3.0×10-5Pa·s ，降尘室高2m ，宽2m ，长5m 。求能被完全去除的最小尘粒的直径。
含尘气体 净化气体
u i
u t
图6-1 习题6.7图示
解：设降尘室长为l ，宽为b ，高为h ，则颗粒的停留时间为/i t l u =停，沉降时间为/t t h u =沉，当t t ≥沉停时，颗粒可以从气体中完全去除，t t =沉停对应的是能够去除的最小颗粒，即//i t l u h u =
因为V i q u hb =
，所以6
0.652
i V V t hu hq q u l lhb lb ====
=?m/s 假设沉降在层流区，应用斯托克斯公式，得
()
()55min 18183100.6
8.57109.8145000.6t p p u d g μρρ--???=
==??--m 85.7=μm
检验雷诺数
55
8.57100.60.6
Re 1.032310p t p d u ρ
μ
--???=
==
所以可以去除的最小颗粒直径为85.7μm
7.1 用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，过滤方程为
252610V V A t -+=?
式中：t 的单位为s
（1）如果30min 内获得5m 3滤液，需要面积为0.4m 2的滤框多少个？ （2）求过滤常数K ，qe ，te 。
解：（1）板框压滤机总的过滤方程为252
610V V A t -+=?
在s 18006030=?=t 内，3m 5=V ，则根据过滤方程
180010655252??=+-A
求得，需要的过滤总面积为2m 67.16=A 所以需要的板框数42675.414
.067
.16≈==
n （2）恒压过滤的基本方程为t KA VV V e 222=+
与板框压滤机的过滤方程比较，可得/s m 10625-?=K
3
m 5.0=e V ，23/m m 03.067
.165.0===
A V q e e s 1510
603.05
2
2
=?==-K q t e e e t 为过滤常数，
与e q 相对应，可以称为过滤介质的比当量过滤时间，K
q
t e e 2
=
7.2 如例7.3.3中的悬浮液，颗粒直径为0.1mm ，颗粒的体积分数为0.1，在9.81×103Pa 的恒定压差下过滤，过滤时形成不可压缩的滤饼，空隙率为0.6，过滤介质的阻力可以忽略，滤液黏度为1×10-3 Pa·s 。试求：
（1）每平方米过滤面积上获得1.5m 3滤液所需的过滤时间； （2）若将此过滤时间延长一倍，可再得多少滤液？ 解：（1）颗粒的比表面积为4
610a =?m2/m3 滤饼层比阻为()
()()
2
2
2
42103
3
561010.651 1.33100.6
a r εε
???--=
=
=?m -2
过滤得到1m 3滤液产生的滤饼体积0.10.1/0.90.61/310.610.6f ????
=-?= ? ?--????
过滤常数
3310
229810
4.4310110 1.33101/3
p K rf μ--??=
==?????m 2/s 所以过滤方程为2q Kt =
当q=1.5时，2
3
1.55084.4310t -=
=?s （2）时间延长一倍，获得滤液量为34.43102508 2.1q -=???=m 3 所以可再得0.6m 3的滤液。
7.4 有两种悬浮液，过滤形成的滤饼比阻都是r0=6.75×1013m -2Pa -1，其中一种滤饼不可压缩，另一种滤饼的压缩系数为0.5，假设相对于滤液量滤饼层的体
积分数都是0.07，滤液的黏度都是1×10-3 Pa·s ，过滤介质的比当量滤液量为qe 为0.005m 3/m 2。如果悬浮液都以1×10-4 m 3/（m 2·s ）的速率等速过滤，求过滤压差随时间的变化规律。
解：由题意可知，两种滤饼0.07f =
由过滤方程()
10s
e dq p dt r
f q q μ-?=
+，得()10s e dq p r f q q dt μ-?=+ 恒速过滤()12000s e e p r f ut q u r fu t r fuq μμμ-?=+=+
对不可压缩滤饼，由s=0，r 0=6.75×1013m -2Pa -1，μ=1×10-3 Pa·s ，f =0.07，q e =0.005m 3/m 2，u =1×10-4 m 3/m 2·s
()2
133413343
6.75101100.07110 6.75101100.071100.005
47.25 2.3610p t p t ----?=??????+????????=+?对可压缩滤饼，由s=0.5，r 0=6.75×1013m -2Pa -1，μ=1×10-3 Pa·s ，f =0.07，q e =0.005m 3/m 2，u =1×10-4 m 3/m 2·s
()()
2
10.5133413342
36.75101100.07110 6.75101100.071100.005
47.25 2.3610p t p t -----?=??????+????????=+?7.10 用板框过滤机恒压过滤料液，过滤时间为1800s 时，得到的总滤液量为8m 3，当过滤时间为3600s 时，过滤结束，得到的总滤液量为11m 3，然后用3m 3的清水进行洗涤，试计算洗涤时间（介质阻力忽略不计）。
解：由（7.2.11）得2
2dV KA dt V = 依题意，过滤结束时2
2113600K A
=?
所以过滤结束时()2
2311/36001.53102211
dV KA dt V -===??m 3/s 洗涤速度与过滤结束时过滤速度相同 所以洗涤时间为
3
3
19601.5310t -=
=?s
7.13．温度为38℃的空气流过直径为12.7mm 的球形颗粒组成的固定床，已知床层的空隙率为0.38，床层直径0.61m ，高2.44m ，空气进入床层时的绝对压力为111.4kPa ，质量流量为0.358kg/s ，求空气通过床层的阻力。
解：颗粒比表面积
2233
6
4.7210m /m 12.710
a -=
=?? 查38℃下空气密度为1.135 kg/m 3，黏度为1.9×10-5Pa·s 。 空床流速为
()
()
2
0.358/1.135 1.08m/s 3.140.61/2u =
=?
空气通过床层的阻力为
()()()
2
2
2
22
53
3
510.38 4.72101 1.08 1.910 2.44390.71Pa
0.38
l K a
p u L εμε
-?-??-?=
=
????=8.2吸收塔内某截面处气相组成为0.05y =，液相组成为0.01x =，两相的平衡关系
为2y x *
=，如果两相的传质系数分别为
5
1.2510y k -=?kmol/(m 2·s)，
51.2510x k -=?kmol/(m 2·s)，试求该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻力
和传质速率。
解：与气相组成平衡的液相摩尔分数为220.010.02y x *==?=
所以，以气相摩尔分数差表示的总传质推动力为
*
0.050.02
0.03
y y y ?=-=-= 同理，与液相组成平衡的气相摩尔分数差为*0.05/20.025x ==
所以，以液相摩尔分数差表示的总传质推动力为
*0.0250.01
0.015
x x
x ?=-=-= 以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为
()()
5
55110.8310
1/1/1/1.25101/2 1.2510x x y K k mk ---=
==?+?+??
kmol/(m 2·s)
以气相摩尔分数差为推动力的总传质系数为
55/0.8310/20.4210y x K K m --==?=? kmol/(m 2·s) 传质速率
570.83100.015 1.2510A x N K x --=?=??=? kmol/(m 2·s) 或者570.42100.03 1.2610A y N K y --=?=??=? kmol/(m 2·s) 以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数分析传质阻力 总传质阻力()551/1/0.8310 1.2010x K -=?=? (m 2·s)/kmol 其中液相传质阻力为()551/1/1.25100.810x k -=?=?(m 2·s)/kmol 占总阻力的66.7%
气膜传质阻力为()551/1/2 1.25100.410y mk -=??=?(m 2·s)/kmol 占总阻力的33.3%
8.3用吸收塔吸收废气中的SO 2，条件为常压，30℃，相平衡常数为26.7m =，在塔内某一截面上，气相中SO 2分压为4.1kPa ，液相中SO 2浓度为0.05kmol/m 3，
气相传质系数为2
105.1-?=G k kmol/(m 2·h·kPa)，液相传质系数为0.39L k =m/h ，吸收
液密度近似水的密度。试求：
（1）截面上气液相界面上的浓度和分压； （2）总传质系数、传质推动力和传质速率。 解：（1）设气液相界面上的压力为i p ，浓度为i c
忽略SO 2的溶解，吸收液的摩尔浓度为01000/1855.6c ==kmol/m 3 溶解度系数0206.0325
.1017.266
.5500=?==
mp c H kmol/(kPa·
m 3) 在相界面上，气液两相平衡，所以i i p c 0206.0=
又因为稳态传质过程，气液两相传质速率相等，所以()()G i L i k p p k c c -=- 所以()()05.039.01.4105.12-?=-??-i i c p
由以上两个方程，可以求得52.3=i p kPa ，0724.0=i c kmol/m 3
（2）总气相传质系数
()
00523
.039.00206.0/1015.0/11
/1/11=?+=+=
L G G Hk k K kmol/(m 2·h·kPa) 总液相传质系数254.00206.0/00523.0/===H K K G L m/h 与水溶液平衡的气相平衡分压为43.20206.0/05.0/*===H c p kPa 所以用分压差表示的总传质推动力为67.143.21.4*=-=-=?p p p kPa 与气相组成平衡的溶液平衡浓度为084.01.40206.0*=?==Hp c kmol/m 3 用浓度差表示的总传质推动力为034.005.0084.0*=-=-=?c c c kmol/m 3 传质速率0087.067.100523.0=?=?=p K N G A kmol/(m 2·h) 或者0086.0034.0254.0=?=?=c K N L A kmol/(m 2·h)
8.5 利用吸收分离两组分气体混合物，操作总压为310kPa ，气、液相分传质系数分别为
3
3.7710y k -=?kmol/(m
2
·s)、4
3.0610x k -=?kmol/(m 2·s)，气、液两相平衡
符合亨利定律，关系式为4
1.06710p x *=?（p*的单位为kPa ），计算：
（1）总传质系数； （2）传质过程的阻力分析；
（3）根据传质阻力分析，判断是否适合采取化学吸收，如果发生瞬时不可逆化学反应，传质速率会提高多少倍？
解：（1）相平衡系数4.3431010067.14
=?==p E m
所以，以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为
()()
43
41005.310
77.34.34/11006.3/11/1/11---?=??+?=+=y x x mk k K kmol/(m 2·s)
以气相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 541089.04.34/1005.3/--?=?==m K K x y kmol/(m 2·s) （2）以液相摩尔分数差为推动力的总传质阻力为
341028.310
05.31111?=?=+=-y x x mk k K 其中液膜传质阻力为()
341027.31006.3/1/1?=?=-x k ，占总传质阻力的99.7%
气膜传质阻力为()
71.71077.34.34/1/13=??=-y mk ，占传质阻力的0.3% 所以整个传质过程为液膜控制的传质过程。
（3）因为传质过程为液膜控制，所以适合采用化学吸收。如题设条件，在化学吸收过程中，假如发生的是快速不可逆化学反应，并且假设扩散速率足够快，在相界面上即可完全反应，在这种情况下，可等同于忽略液膜阻力的物理吸收过程，此时
13.01077.34.343=??==-y x mk K kmol/(m 2·s) 与原来相比增大了426倍
8.7 在两个吸收塔a 、b 中用清水吸收某种气态污染物，气-液相平衡符合亨利定律。如下图所示，采用不同的流程，试定性地绘出各个流程相应的操作线和平衡线位置，并在图上标出流程图中各个浓度符号的位置。
X 2b
Y 1b
X 1a
X 1b
X 2a
Y 1a
Y 2a
Y 2b
a
b
X 2b
Y 2b
X 1a
X 1b
X 2a
Y 1a
Y 2a
Y 1b
a
b
图8-1 习题8.7图示
解：
(a)
(b)
X 2b
Y 2b
X 1a
X 1b
Y 1a
Y 2a
Y 1b
a
b
X 2a Y Y 1a Y 2a
Y Y 1b Y 2b
Y Y 1a Y 2a
Y Y 2b Y 1b
X 2a X 1a X
X 2b X 1b X
X 2a X 1a X
X 2b X 1b X
机械原理大作业
机械原理大作业 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
机械原理大作业三 课程名称：机械原理 设计题目：齿轮传动设计 院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间： 1、设计题目 机构运动简图 机械传动系统原始参数
2、传动比的分配计算 电动机转速min /745r n =，输出转速m in /1201r n =，min /1702r n =， min /2303r n ，带传动的最大传动比5.2max =p i ,滑移齿轮传动的最大传动比4m ax =v i ，定轴齿轮传动的最大传动比4m ax =d i 。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为5.2max =p i ，滑移齿轮的传动比为321v v v i i i 、、，定轴齿轮传动的传动比为f i ，则总传动比 令 4max 1==v v i i 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数： 35,18,39,14,43,111098765======z z z z z z ；它们的齿顶高系数1=* a h ，径向间 隙系数25.0=*c ，分度圆压力角020=α，实际中心距mm a 51'=。
环境工程原理思考题
页眉 环境工程原理思考题 第一章绪论 1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？ 2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？ 3. 简述土壤污染治理的技术体系。 4. 简述废物资源化的技术体系。 5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系。 6. 一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。 第二章质量衡算与能量衡算 第一节常用物理量 1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？ 2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？ 3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。 4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。 5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多页
页眉 少？ 第二节质量衡算 1.进行质量衡算的三个要素是什么？ 2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。 3.质量衡算的基本关系是什么？ 4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？ 5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？ 第三节能量衡算 1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统和开放系统？ 3．简述热量衡算方程的涵义。 4．对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？ 5．对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？ 第三章流体流动 第一节管流系统的衡算方程 1．用圆管道输送水，流量增加1倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？
最新《环工原理》部分课后作业及答案
第一篇 第二章 质量衡算与能量衡算 2.1 某室内空气中O 3的浓度是0.08×10-6 （体积分数），求： （1）在1.013×105 Pa 、25℃下，用μg/m 3 表示该浓度； （2）在大气压力为0.83×105 Pa 和15℃下，O 3的物质的量浓度为多少？ 解：（1）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 V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0 ＝22.4L ×298K/273K ＝24.45L 所以O 3浓度可以表示为 0.08×10－6 mol ×48g/mol ×（24.45L ）－1 ＝157.05μg/m 3 （2）由题，在所给条件下，1mol 空气的体积为 V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0 =22.4L ×1.013×105 Pa ×288K/(0.83×105 Pa ×273K ）＝28.82L 所以O 3的物质的量浓度为 0.08×10－6 mol/28.82L ＝2.78×10－9mol/L 2.2 假设在25℃和1.013×105 Pa 的条件下，SO 2的平均测量浓度为400μg/m 3 ，若允许值0.14×10-6 ，问是否符合要求？ 解：由题，在所给条件下，将测量的SO 2质量浓度换算成体积分数，即 3396 5 108.31429810400100.15101.0131064 A A RT pM ρ--???=??=??? 大于允许浓度，故不符合要求 2.6 某一段河流上游流量为36000m 3 /d ，河水中污染物的浓度为3.0mg/L 。有一支流流量为10000m 3 /d ，其中污染物浓度 为30mg/L 。假设完全混合。求： （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 1122 12 3.0360003010000 /8.87/3600010000 V V m V V q q mg L mg L q q ρρρ+?+?= = =++ （2）每天通过下游测量点的污染物的质量为 312()8.87(3600010000)10/408.02/m V V q q kg d kg d ρ-?+=?+?= 2.7 某一湖泊容积10×106m 3 ，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m 3 /s 。一工厂以5 m 3 /s 的流量向湖泊排
最新环工原理思考题!答案
十一章 第一节 (1) 快速去除污染物的关键是什么？ (2) 反应器的一般特性主要指哪几个方面？ 指反应器内物料的流动状态、混合状态以及质量和能量传递性能等，它们取决于反应器的结构形式、操作方式等。 (3) 反应器研究开发的主要任务是什么？ (4) 什么是间歇操作、连续操作和半连续操作？它们一般各有哪些主要特点？ 1.间歇操作：将反应原料一次加入反应器，反应一段时间或达到一定的反应程度后一 次取出全部的反应物料，然后进入下一轮操作。 间歇操作的主要特点： （1）操作特点：反应过程中既没有物料的输入，也没有物料的输出，不存在 物料的进与出。 （2）基本特征：间歇反应过程是一个非稳态的过程，反应器内组成随时间变化而变化。 （3）主要优点：操作灵活，设备费低，适用于小批量生产或小规模废水的处理。 （4）主要缺点：设备利用率低，劳动强度大，每批的操作条件不易相同，不便自动控制。 2.连续操作：连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器。 特点： （1）操作特点∶物料连续输入，产物连续输出，时刻伴随着物料的流动。 （2）基本特征∶连续反应过程是一个稳态过程，反应器内各处的组成不随时间变化。（反应组分、浓度可能随位置变化而变化。） （3）主要优点∶便于自动化，劳动生产率高，反应程度与产品质量较稳定。 规模大或要求严格控制反应条件的场合，多采用连续操作。 （4）主要缺点∶灵活性小，设备投资高。 3.半连续操作：原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或输出，而其它成分分批 加入或取出的操作。 特点：半间歇操作具有间歇操作和连续操作的某些特点。反应器内的组成随时间变化而变化。 (5)什么是空间时间和空间速度？它们所表达的物理意义分别是什么？ 空间时间：反应器有效体积(V)与物料体积流量(q v)之比值. 空间速度：单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量. (6) 一般情况下，反应器内的流体流动状态会对反应结果产生影响，为什么？ (7) 根据反应物料的流动与混合状态，反应器可分为哪些类型。 理想流反应器和非理想流反应器；完全混合流（全混流）反应器和推流反应器。 (8) 反应器设计的基本内容包括哪几个方面？它通常用到哪几类基本方程？ 基本内容： 选择合适的反应器型式；确定最佳的操作条件；计算达到规定的目标所需要
环境工程原理第二版课后答案
第I 篇 习题解答 第一章 绪论 简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。 解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。 环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。图1-1是环境学科的分科体系。 图1-1 环境学科体系 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2是环境工程学的学科体系。 图1-2 环境工程学的学科体系 环境工程学 环境净化与污染控制技术及原理 生态修复与构建技术及原理 清洁生产理论及技术原理 环境规划管理与环境系统工程 环境工程监测与环境质量评价 水质净化与水污染控制工程 空气净化与大气污染控制工程 固体废弃物处理处置与管理 物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术 环境学科体系环境科学 环境工程学 环境生态学 环境规划与管理
去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 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。 《环境工程原理》课程的任务是什么
机械原理习题及课后答案(图文并茂)
机械原理 课后习题及参考答案
机械原理课程组编 武汉科技大学机械自动化学院
习题参考答案 第二章机构的结构分析 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理，改为以下几种结构均可： 2-3 图2-396为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架；9为压头。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。
O 齿轮及偏心轮ω A 齿轮及凸轮 B E F D C 压头 机架 连杆 滑杆滑块 摆杆滚子 解答：n=7; P l =9; P h =2，F=3?7-2 ?9-2 = 1 2-6 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束 b) n=5; P l =6; P h =2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束
b) a)A E M D F E L K J I F B C C D B A 2-7 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4-2 ?5-1=1 A 处存在复合铰链 b) n=6; P l =7; P h =3，F=3?6-2 ?7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链 2-8 试计算图2-44所示刹车机构的自由度。并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。
20XX环工原理思考题!答案
十^一早 第一节 (1) 快速去除污染物的关键是什么？ (2) 反应器的一般特性主要指哪几个方面？ 指反应器内物料的流动状态、混合状态以及质量和能量传递性能等，它们取决于反应器的结构形式、操作方式等。 (3) 反应器研究开发的主要任务是什么？ (4) 什么是间歇操作、连续操作和半连续操作？它们一般各有哪些主 要特点？ 间歇操作：将反应原料一次加入反应器，反应一段时间或达到一定的 反应程度后一次取出全部的反应物料，然后进入下一轮操作。 间歇操作的主要特点： (1)操作特点：反应过程中既没有物料的输入，也没有物料的输出，不存在物料的进与出。 基本特征：间歇反应过程是一个非稳态的过程，反应器内组成随时间变化而变化。 主要优点：操作灵活，设备费低，适用于小批量生产或小规模废水的 处理。 主要缺点：设备利用率低，劳动强度大，每批的操作条件不易相同， 不便自动控制。
连续操作：连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器 特点: （1）操作特点：物料连续输入，产物连续输出，时刻伴随着物料的流动。 1 / 12 基本特征：连续反应过程是一个稳态过程，反应器内各处的组成不随时间变化。（反应组分、浓度可能随位置变化而变化。） 主要优点：便于自动化，劳动生产率高，反应程度与产品质量较稳定。规模大或要求严格控制反应条件的场合，多采用连续操作。 主要缺点：灵活性小，设备投资高。 半连续操作：原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或输出，而其它成分分批加入或取出的操作。 特点：半间歇操作具有间歇操作和连续操作的某些特点。反应器内的组成随时间变化而变化。 什么是空间时间和空间速度？它们所表达的物理意义分别是什么？空间时间：反应器有效体积（V与物料体积流量（qv）之比值. 空间速度：单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量. （6）一般情况下，反应器内的流体流动状态会对反应结果产生影响，为什么？ （7）根据反应物料的流动与混合状态，反应器可分为哪些类型。
机械原理习题及解答
第二章习题及解答 2-1 如题图2-1所示为一小型冲床，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。 （a）（b） 题图2-1 解： 1)分析 该小型冲床由菱形构件1、滑块2、拨叉3和圆盘4、连杆5、冲头6等构件组成，其中菱形构件1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与滑块2联接，滑块2与拨叉3构成移动副，拨叉3与圆盘4固定在一起为同一个构件且绕C轴转动，圆盘通过铰链与连杆5联接，连杆带动冲头6做往复运动实现冲裁运动。 2)绘制机构运动简图 选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。 3)自由度计算 其中n=5，P L=7, P H=0, F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 故该机构具有确定的运动。 2-2 如题图2-2所示为一齿轮齿条式活塞泵，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。
（a）（b） 题图2-2 解： 1)分析 该活塞泵由飞轮曲柄1、连杆2、扇形齿轮3、齿条活塞4等构件组成，其中飞轮曲柄1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与连杆2联接，连杆2通过铰链与扇形齿轮3联接，扇形齿轮3通过高副接触驱动齿条活塞4作往复运动，活塞与机架之间构成移动副。 2) 绘制机构运动简图 选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。 3)自由度计算 其中n=4，P L=5, P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 故该机构具有确定的运动。 2-3 如图2-3所示为一简易冲床的初步设计方案，设计者的意图是电动机通过一级齿轮1和2减速后带动凸轮3旋转，然后通过摆杆4带动冲头实现上下往复冲压运动。试根据机构自由度分析该方案的合理性，并提出修改后的新方案。
机械原理作业答案A
第一章绪论 1—1 试说明机器与机构的特征、区别和联系。 解：机器具有如下三个特征： 1、人造的实物组合体 2、各部分具有确定的相对运动 3、代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换 机构则具有机器的前两个特征。 机器与机构的区别：研究的重点不同： 机构：实现运动的转换和力的传递； 机器：完成能量的转换或作有益的机械功。 机器与机构的联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的机器可能包含相同的机构。 1—2 试举出两个机器实例，并说明其组成、功能。 解：车床：由原动部分（电动机）+传动系统（齿轮箱）+执行部分（刀架、卡盘等），其主要功能为切削，代替人作功。 汽车：由原动部分（发动机）+传动系统（变速箱）+执行部分（车轮等），其主要功能为行走、运输，代替人作功。 第二章平面机构的结构分析 2—1 试画出唧筒机构的运动简图，并计算其自由度。 2—2 试画出缝纫机下针机构的运动简图，并计算其自由度。 2—3 试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。 2—4 试画出简易冲床的运动简图，并计算其自由度。 1 4 2 3 3 2 3 4 3 = ? - ? = - - = = = = h l h l p p n F p p n， ， 解： 解： 1 4 2 3 3 2 3 4 3 = ? - ? = - - = = = h l h l p p n F p p n， ， 解： 或1 7 2 5 3 2 3 7 5 = ? - ? = - - = = = = h l h l p p n F p p n， ，
2—5 图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转，而装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的，试绘出其机构运动简图，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 解：机构简图如下： 机构不能运动。 可修改为： 2—6 计算图示自动送料剪床机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。 2—7 计算图示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。说明该机构具 有确定运动的条件。 J A B C D E F G H I J 解： 1725323143=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，或 解1：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度。 解1：C 、F 为复合铰链，I 为局部自由度， EFGC 为虚约束。 解2：C 为复合铰链，I 为局部自由度（焊死）， EFGC 为虚约束（去掉）。 1 310283233108=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，1 23122103230 231210=--?-?='+'---=='='===p F p p n F p F p p n h l h l ，，，，2：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度（焊死）。
环工原理思考题
4热量传递 1)什么是热传导？ (2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。 (3)简述辐射传热的过程及其特点。 (4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。 (5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？ (1)简述影响对流传热的因素。 (2)简述对流传热的机理、传热阻力的分布及强化传热的措施。 (3)为什么流体层流流动时其传热过程较静止时增强？ (4) 传热边界层的范围如何确定？试分析传热边界层与流动边界层的关系。 (5)试分析影响对流传热系数的因素。 (6) 分析圆直管内湍流流动的对流传热系数与流量和管径的关系，若要提高对流传热系数，采取哪种措施最有效？ (7)流体由直管流入短管和弯管，其对流传热系数将如何变化？为什么？ (8)什么情况下保温层厚度增加反而会使热损失加大？保温层的临界直径由什么决定？ (9)间壁传热热阻包括哪几部分？若冷热流体分别为气体和液体，要强化换热过程，需在哪一侧采取措施？ (10)什么是传热效率和传热单元数？ 1)分析热辐射对固体、液体和气体的作用特点。 (2)比较黑体和灰体的特性及其辐射能力的差异。 (3) 温度对热辐射和辐射传热的影响。 (4)分析物体辐射能力和吸收能力的关系。 (5)简述气体发射和吸收辐射能的特征，分析温室效应产生的机理。 1)简述换热器的类型。 (2)什么是间壁式换热器，主要包括哪几种类型？ (3)列管式换热器式最常用的换热器，说明什么是管程、壳程，并分析当气体和液体换热时，气体宜通入哪一侧？ (4)简述增加传热面积的方法。 (5)试分析提高间壁式换热器传热系数的途径。 5质量传递 (1)什么是分子扩散和涡流扩散？ (2)简述费克定律的物理意义和适用条件。 (3)简述温度、压力对气体和液体分子扩散系数的影响。 (4)对于双组分气体物系，当总压和温度提高1倍时，分子扩散系数将如何变化？ (5)分析湍流流动中组分的传质机理。 (1)什么是总体流动？分析总体流动和分子扩散的关系。 (2)在双组分混合气体的单向分子扩散中，组分A的宏观运动速度和扩散速度的关系？ (3)单向扩散中扩散组分总扩散通量的构成及表达式。
机械原理课后全部习题答案
机械原理课后全部习题答案 目录 第1章绪论 (1) 第2章平面机构的结构分析 (3) 第3章平面连杆机构 (8) 第4章凸轮机构及其设计 (15) 第5章齿轮机构 (19) 第6章轮系及其设计 (26) 第8章机械运动力学方程 (32) 第9章平面机构的平衡 (39)
第一章绪论 一、补充题 1、复习思考题 1)、机器应具有什么特征机器通常由哪三部分组成各部分的功能是什么 2）、机器与机构有什么异同点 3）、什么叫构件什么叫零件什么叫通用零件和专用零件试各举二个实例。 4）、设计机器时应满足哪些基本要求试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。 2、填空题 1)、机器或机构，都是由组合而成的。 2）、机器或机构的之间，具有确定的相对运动。 3）、机器可以用来人的劳动，完成有用的。 4）、组成机构、并且相互间能作的物体，叫做构件。 5）、从运动的角度看，机构的主要功用在于运动或运动的形式。 6）、构件是机器的单元。零件是机器的单元。 7）、机器的工作部分须完成机器的动作，且处于整个传动的。 8）、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的。 9）、构件之间具有的相对运动，并能完成的机械功或实现能量转换的的组合，叫机器。 3、判断题 1)、构件都是可动的。（） 2）、机器的传动部分都是机构。（） 3）、互相之间能作相对运动的物件是构件。（） 4）、只从运动方面讲，机构是具有确定相对运动构件的组合。（）5）、机构的作用，只是传递或转换运动的形式。（） 6）、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。（）
7）、机构中的主动件和被动件，都是构件。（） 2 填空题答案 1）、构件2）、构件3）、代替机械功4）、相对运动5）、传递转换6）、运动制造7）、预定终端8）、中间环节9）、确定有用构件 3判断题答案 1）、√2）、√3）、√4）、√5）、×6）、√7）、√
机械原理课后答案第8章
第8章作业 8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD 中哪些运动副为周转副?当其杆AB 与AD 重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E 点的连杆曲线。 答：转动副成为周转副的条件是： （1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和； （2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD 四杆机构中C 、D 为周转副。 当其杆AB 与AD 重合时，杆BE 与CD 也重合因此机构处于死点位置。 8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么? 答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为： （1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， （2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同? 8-4图a 为偏心轮式容积泵；图b 为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么? 解 机构运动简图如右图所示，ABCD 是双曲柄机构。 因为主动圆盘AB 绕固定轴A 作整周转动，而各翼板CD 绕固定轴D 转动，所以A 、D 为周转副，杆AB 、CD 都是曲柄。 8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。 图a 曲柄摇杆机构 图b 为导杆机构。 8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为240a mm =，600b =mm ,400,500c mm d mm ==。试问: 1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在? 2)若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得?
20XX环境工程原理思考题
.. 环境工程原理思考题 第一章绪论 1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？ 2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？ 3. 简述土壤污染治理的技术体系。 4. 简述废物资源化的技术体系。 5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系。 6. 一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。 第二章质量衡算与能量衡算 第一节常用物理量 1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？ 2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？ 3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。 4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。 5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多专
业资料 .. 少？ 第二节质量衡算 1.进行质量衡算的三个要素是什么？ 2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。 3.质量衡算的基本关系是什么？ 4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？ 5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？ 第三节能量衡算 1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统和开放系统？ 3．简述热量衡算方程的涵义。 4．对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？ 5．对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？ 第三章流体流动 第一节管流系统的衡算方程 1．用圆管道输送水，流量增加1倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？
机械原理作业册答案
第二章机构的结构分析- 一、填空与选择题 1、B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动 3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件 5、自由度的数目等于原动件的数目；运动不确定或机构被破坏 6、√ 7、 8、m-1 9、受力情况10、原动件、机架、若干个基本杆组 11、A、B 12、C 13、C 二、绘制机构简图 1、计算自由度n=7, P L=9，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-2=1 2、3、 4、 三、自由度计算 (a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束 计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (b)E处(或F处)为虚约束 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束 计算自由度n=9，P L=12，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×9-2×12-2=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束 计算自由度n=7，P L=9，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-1=2 自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。
(e) 构件CD(或EF)及其两端的转动副引入一个虚约束 计算自由度n=3，P L=4，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×3-2×4=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (f) C处为复合铰链； 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束 计算自由度n=6，P L=8，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×6-2×8-1=1 (h)去掉杆8此处存在虚约束；B和C处为复合铰链 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 (i) C处为复合铰链 计算自由度n=5，P L =7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目，所以该机构具有确定的运动。 四、试计算下图所示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。 替代机构如下图所示： (1)计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 (2)计算自由度n=3，P L=3，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×3-2×3-2=1 五、计算下图所示机构的自由度，并通过结构分析确定当构件1、5分别为原动件时机构 的级别。 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 机构分析如下图所示。
环境工程原理第三版课后答案
1.2简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2是环境工程学的学科体系。 1.3去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？ 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 1.4空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？ 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6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。 1.7《环境工程原理》课程的任务是什么？ 解：该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理处置与管理和资源化工程、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）控制工程、自然资源的合理利用与保护工程、生态修复与构建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理，为相关的专业课程打下良好的理论基础。 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表示该浓度； （2）在大气压力为0.83×105Pa和15℃下，O3的物质的量浓度为多少？ 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
机械原理习题及答案..
第1章平面机构的结构分析 1.1解释下列概念 1.运动副； 2.机构自由度； 3.机构运动简图； 4.机构结构分析； 5.高副低代。 1.2验算下列机构能否运动，如果能运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改办法。 题1.2图题1.3图 1.3 绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度(其中构件9为机架)。 1.4 计算下列机构自由度，并说明注意事项。 1.5计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别(图a所示机构分别以构件2、4、8为原动件)。
题1.4图 题1.5图 第2章平面机构的运动分析2.1试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。
题2.1图 2.2在图示机构中，已知各构件尺寸为l AB=180mm , l BC=280mm , l BD=450mm ,l CD=250mm ,l AE =120mm ,φ=30o, 构件AB上点E的速度为v E=150 mm /s ,试求该位置时C、D两点的速度及连杆2的角速度ω2。 2.3 在图示的摆动导杆机构中，已知l AB=30mm , l AC=100mm , l BD=50mm ,l DE=40mm ,φ1=45o,曲柄1以等角速度ω1=10 rad/s沿逆时针方向回转。求D点和E点的速度和加速度及构件3的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。 题2.2图 题2.3图 2.4 在图示机构中，已知l AB=50mm , l BC=200mm , x D=120mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=10 rad/s，角加速度α1=0，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。
[工学]环境工程原理第二版全部课后答案
第I篇习题解答 第一章绪论 1.1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。 解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。 环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。图1-1是环境学科的分科体系。 图1-1 环境学科体系 1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2是环境工程学的学科体系。 环境工程学环境净化与污染控制技术及原理 生态修复与构建技术及原理 清洁生产理论及技术原理 环境规划管理与环境系统工程 环境工程监测与环境质量评价 水质净化与水污染控制工程 空气净化与大气污染控制工程 固体废弃物处理处置与管理 物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术 环境学科体系 环境科学 环境工程学 环境生态学 环境规划与管理
图1-2 环境工程学的学科体系 1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？ 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 1.4 空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？ 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6 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。
环工原理思考题1
十一章 第一节 (2) 反应器的一般特性主要指哪几个方面？ 反应器内反应物的流动状态、混合状态、浓度与温度分布、质量和能量传递性能等 (4) 什么是间歇操作、连续操作和半连续操作？它们一般各有哪些主要特点？ 间歇操作：将反应原料一次加入反应器，反应一段时间或达到一定的反应程度后一次取出全部的反应物料，然后进入下一轮操作。操作特点：反应过程中既没有物料的输入，也没有物料的输出，不存在物料的进与出。 连续操作：连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器。操作特点∶物料连续输入，产物连续输出，时刻伴随着物料的流动。 半间歇操作/半连续操作：原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或输出，而其它成分分批加入或取出的操作称为半间歇操作或半连续操作。主要特点：半间歇操作具有间歇操作和连续操作的某些特点。反应器内的组成随时间变化而变化。 (5) 什么是空间时间和空间速度？它们所表达的物理意义分别是什么？ 空间时间：反应器有效体积(V )与物料体积流量(q v)之比值。 空间时间 τ＝30s 表示了什么？每30s 处理与反应器有效体积相等的流体 空间速度（空速）：单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量。 空间速度 表示单位时间内能处理几倍于反应器体积的物料，反映了一个反应器的强度。（SV ＝2 h-1表示1h 处理2倍于反应器体积的流体。） (7) 根据反应物料的流动与混合状态，反应器可分为哪些类型。 理想流反应器和非理想流反应器。完全混合流（全混流）反应器和推流反应器。 (8) 反应器设计的基本内容包括哪几个方面？它通常用到哪几类基本方程？ 1、选择合适的反应器型式； 2、确定最佳的操作条件； 3、计算达到规定的目标所需要的反应体积，确定反应器的主要尺寸。 反应器设计用到的基本方程： 反应动力学方程、物料/能量/动量衡算式。 第二节 (1) 什么是膨胀因子？膨胀因子为1的反应体系，反应后系统的物质的量将如何变化？若是膨胀因子为0.5的反应体系，则如何变化？ 膨胀因子：每消耗1mol 的某反应物所引起的反应系统总物质的量的变化量(δ)称为该反应物的膨胀因子。 膨胀因子为1时，系统增加1mol ；膨胀因子为0.5时系统增加0.5mol 。（膨胀因子可正可负） (2) 什么是简单反应和复杂反应？可逆反应属于哪一类反应？为什么？ ? 简单反应（单一反应） 包括：可逆反应 ，因为可逆反应可以写出正反应和 负反应的两个计量方程，但两者并不独立，用其中一个计量方程即可表达反 应组分间的定量关系，因此亦可视为一种简单反应。 ? 复杂反应（复合反应）包括：平行反应，串联反应， 平行-串联反应 (4) 对于连续反应器，某一关键组分的转化率的一般定义是什么？ x A=(q nA0－q nA)/q nA0=1－q nA/q nA0 式中q nA0和q nA 分别为流入和排出反应器的A 组分的量。 第三节 V /V q τ=V SV /q V =
环境工程原理《吸附》习题及答案
环境工程原理《吸附》习题及答案 1 、 25℃，101.3kPa 下，甲醛气体被活性炭吸附的平衡数据如下： q/[ g(气体)?g(活性炭)-1] 0 0.1 0. 2 0. 3 0.35 气体的平衡分压 /Pa 267 1600 5600 12266 试判断吸附类型，并求吸附常数。 如果25℃，101.3kPa 下，在1L 的容器中含有空气和甲醛的混合物，甲醛的分压为12kPa ，向容器中放入2g 活性炭，密闭。忽略空气的吸附，求达到吸附平衡时容器内的压力。 解：由数据可得吸附的平衡曲线如下 图1 由上述的平衡曲线，可以判断吸附可能是Langmuir 或Freundlich 型。 由 11111 m m q q k p q =+，整理数据如下 1/q 10 5 3.3 2.86 1/p 0.00374 0.00062 0.00018 0.00008 作1/q 和1/p 的直线
图2 由ln 1/ln ln q n p k =+，整理数据如下： ln p 5.59 7.38 8.63 9.41 ln q -2.30 -1.61 -1.20 -1.05 作ln q 和ln p 的直线 图3 由以上计算可知，用Freundlich 等温方程拟合更好一些。同时计算参数如下： 1/n=0.3336，n=3，lnk=-4.1266，k=0.016，所以等温线方程为1/30.016q p = 题设条件下，甲醛的物质的量为120000.001 0.00488.314298 pV n RT ?===?mol 质量为0.0048300.144m =?=g 假设达到吸附平衡时吸附量为 q ，则此时的压力为 ()0.14428.314298/30 0.001 q p -??=