环境工程原理习题解答

《环境工程原理》习题解答 第三章 流体流动 习题3 .3 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：（1）根据流体输送能量方程（3.1.18）： fmmhpgzuWepgzu222211212121 因2 池均为敞口池，且池面很宽广，故p1=p2=0，um1=um2=0。 根据题意：z2-z1=10m，因此有： fhzzgWe)(12=9.8×10+4=102 J/kg “-”号表示流体机械给水做功，即为水泵。 （2）查附录5 知：ρ20=998.2 kg/m3，ρ30=995.7 kg/m3，则 25 时水的密度：ρ25=（998.2+995.7）/2=997.0 kg/m3 故提升水所需功率为： N=We×ρQ=102×997.0×34 =3.46×106 J/h =961 w (J/s) =0.96 kw 习题3 .5 如图所示，有一直径为1m 的高位水槽，其水面高于地面8m，水从内径为100mm 的管道中流出，管路出口高于地面2m，水流经系统的能量损失（不包括出口的能量损失）可按∑hf=6.5u2 计算，式中u 为水在管内的流速，单位为m/s。试计算： （1） 若水槽中水位不变，试计算水的流量； （2） 若高位水槽供水中断，随水的出流高位槽液面下降，试计算液面下降 1m 所需的时间。 解：（1）按图示选取计算断面，基准面0-0 取在地面，则有： p1=p2=0，um1=0，z1=8m，z2 =2m 按单位重量的能量方程（3.1.24）进行计算： fmmhgpzugpzu222211212g12g1 其中上式中的∑hf=6.5um22/g 将已知条件代入可得： 22225.6022g1080mmugu 解之得： smgum/9.214/122 则出流流量： Q1=0.785×0.12×2.9=0.0228 m3/s=82.0 m3/h （2）设某一时刻水池液位高度为 z，则能量方程可写为： 22225.622g1mmuguz 整理得： 14)2(22zgum 经时间dt 后，水流从管内流出的水量为： dQ=0.785×d2×um2dt=0.785× 0.12×14)2(2zg=9.3×10-32zdt 此时，水池中的液位下降了 dz=dQ/(0.785×D2)=11.85×10-32zdt 则: dzzdt24.84 当z 从8m 降为7m 时所需时间： T=36s 习题 3 .1 0 题略 解：（1）因Q=140m3/h=0.0389m3/s 则150mm 和100mm 管内的流速为： u150=2.20m/s，u100=4.96m/s 其： Re150=997×2.2×0.15/(90.3×10-5)=3.64×105 Re100=997×4.96×0.10/(90.3×10-5)=5.48×105 （2）查莫迪图可得摩阻系数 λ150=0.014, λ100=0.013 查P87 表 3.4.4 得局...