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...

问答题 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1.40W/（m·K），0.10W/（m·K）及0.92W/（m·K）。传热面积A为1m²。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0.0459W/（m·℃）。内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？

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1.问答题某平壁材料的导热系数λ=λ₀（1+aT）W/（m·K），T的单位为℃。若已知通过平壁的热通量为qW/m²，平壁内表面的温度为T₁。试求平壁内的温度分布。

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2.问答题用平板法测定材料的导热系数，即在平板的一侧用电加热器加热，另一侧以冷水通过夹层将热量移走，同时板的两侧由热电偶测量其表面温度，电热器流经平板的热量为电热器消耗的功率。设某材料的加热面积A为0.02m²，厚度b为0.01m，当电热器的电流和电压分别为2.8A和140V时，板两侧的温度分别为300℃和100℃；当电热器的电流和电压分别为2.28A和114V时，板两侧的温度分别为200℃和50℃。如果该材料的导热系数与温度的关系为线性关系，即λ=λ₀（1+aT），式中T的单位为℃。试确定导热系数与温度关系的表达式。

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3.问答题 有一个总功率为1000MW的核反应堆，其中2/3的能量被冷却水带走，不考虑其他能量损失。冷却水来自于当地的一条河流，河水的流量为100m³/s，水温为20℃。
（1）如果水温只允许上升10℃，冷却水需要多大的流量；
（2）如果加热后的水返回河中，问河水的水温会上升多少℃。

参考答案：输入给冷却水的热量为 Q＝1000×2/3MW＝667MW
（1）以冷却水为衡算对象，设冷却水的流量为q

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4.问答题有一个4×3m²的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/（m²·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。

参考答案：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＝1800...

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5.问答题给水处理中，需要将固体硫酸铝配成一定浓度的溶液作为混凝剂。在一配料用的搅拌槽中，水和固体硫酸铝分别以150kg/h和30kg/h的流量加入搅拌槽中，制成溶液后，以120kg/h的流率流出容器。由于搅拌充分，槽内浓度各处均匀。开始时槽内预先已盛有100kg纯水。试计算1h后由槽中流出的溶液浓度。

参考答案：设t时槽中的浓度为ρ，dt时间内的浓度变化为dρ
由质量衡算方程，可得
30-120...

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6.问答题 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。

参考答案：设储槽横截面积为A₁，小孔的面积为A₂
由题得 A₂

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7.问答题某水池内有1m³含总氮20mg/L的污水，现用地表水进行置换，地表水进入水池的流量为10m³/min，总氮含量为2mg/L，同时从水池中排出相同的水量。假设水池内混合良好，生物降解过程可以忽略，求水池中总氮含量变为5mg/L时，需要多少时间？

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8.问答题 假设某一城市上方的空气为一长宽均为100km、高为1.0km的空箱模型。干净的空气以4m/s的流速从一边流入。假设某种空气污染物以10.0kg/s的总排放速率进入空箱，其降解反应速率常数为0.20h^－1。假设完全混合，
（1）求稳态情况下的污染物浓度；
（2）假设风速突然降低为1m/s，估计2h以后污染物的浓度。

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9.问答题某河流的流量为3.0m³/s，有一条流量为0.05m³/s的小溪汇入该河流。为研究河水与小溪水的混合状况，在溪水中加入示踪剂。假设仪器检测示踪剂的浓度下限为1.0mg/L。为了使河水和溪水完全混合后的示踪剂可以检出，溪水中示踪剂的最低浓度是多少？需加入示踪剂的质量流量是多少？假设原河水和小溪中不含示踪剂。

参考答案：设溪水中示踪剂的最低浓度为ρ
则根据质量衡算方程，有：
0.05ρ＝（3＋0.05）...

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10.问答题某一湖泊的容积为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5m³/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。

参考答案：设稳态时湖中污染物浓度为，则输出的浓度也为ρ_m
则由质量衡算，得
q<...

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