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环境工程原理课后答案(2-9章)
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/L2.2 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/ 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/m2.4 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300℃,炉内为常压。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×V2/573KV2=203.54m32.6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30mg/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。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。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,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/L2.8某河流的流量为3.0m3/s,有一条流量为0.05m3/s的
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