《第二章 质量衡算与能量衡算》 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。
? 1? 0
qV 1?? 3.0m3 / s
qV 2?? 0.05m3 / s
??? ?
解：取衡算系统如图所示。确定衡算对象为示踪剂。衡算的基准是 s 可判断为稳态非反应系统，对汇合前后示踪剂进行质量衡算：
qm1?? qm2
0.05ρ=(3+0.05)×1.0
ρ=61mg/L
加入示踪剂的质量流量为：
(61×10-3g)/(10-3m3)×0.05m3/s=3.05g/s
单位要统一
《第二章 质量衡算与能量衡算》 2.9 假设某城市上方的空气为一长度均为100km、高为1.0km的空箱模 型。干净的空气以4m/s的流速从一边进入。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。求稳态情况下的污染物浓度。
解：取衡算系统为空箱所占空间。确定衡算对象为污染物。衡算的基准是 s。可判断为稳态反应系统。
设稳态下污染物浓度为ρ，对空箱中混和前后污染物进行质量衡算：
qm1?? qm2?? k??V?? 0
10.kg/s－ 4×100×1×106 ρ m3/s－(0.20/3600) × ρ
×100×100×1×109m3/s =0
ρ =1.05×10-2mg/m3
单位要统一
《第二章 质量衡算与能量衡算》 2.13 有一个4×3m2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/(m2h)，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1h 。
设取暖器的水升高的温度为ΔT，根据热量衡算方程，
Q?? mc p?T
3000kJ/m2h× 4×3m2×50%=0.8L/min×60min×4.183kJ/hk×ΔT
ΔT=89.65K
《第二章 质量衡算与能量衡算》
2.13 有一个总功率为1000MW的核反应堆，其中2/3的能量为冷却水
带走，不考虑其他能量损失。冷却水来自当地的一条河流，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，冷却水的水温会上升多少？
解：输入给冷却水的热量为：
（1)以冷却水为衡算对象,该系统为开放系统。
设冷却水的流量为 qV
?? 2 / 3MW?? 667MW Q?? 1000