利用膜分离系统连续稳态浓缩一种液体食品，进料流量为F0kg/min，溶质总固形物含量（TS）从x0为10%提高至x1为30%（均为溶质的质量百分数，后同此）。整个过程完成液的流量为F1=100kg/min。整个浓缩过程一共分为两个阶段，第一阶段的浓缩排放出一部分低固形物含量的液体。第二阶段是从低固形物含量的液体中分离出最终所需的浓缩产品，剩下的液体返回至第一阶段进行再循环浓缩。循环液的浓度xR为2%、废弃液的浓度xW为0.5%、膜1和膜2两段中间流浓度xB为25%。请通过将内部循环包含在内部的外部大方框全控制体的总物料衡算和溶质的物料衡算，回答废液的流量Fw选哪几个？A. 310.5kg/minB. 5.175kg/sC. 210.5kg/minD. 3.51kg/s

步骤 1：确定总物料衡算
总物料衡算指的是整个系统中物料的总质量守恒。对于这个系统，进料流量为F0，完成液流量为F1，废液流量为Fw，循环液流量为FR。根据物料衡算，有：
\[ F_0 = F_1 + F_w + F_R \]

步骤 2：确定溶质的物料衡算
溶质的物料衡算指的是系统中溶质的质量守恒。对于这个系统，进料中溶质的流量为F0x0，完成液中溶质的流量为F1x1，废液中溶质的流量为FwxW，循环液中溶质的流量为FRxR。根据溶质的物料衡算，有：
\[ F_0 x_0 = F_1 x_1 + F_w x_W + F_R x_R \]

步骤 3：代入已知数据
已知数据为：F1=100kg/min，x0=10%，x1=30%，xR=2%，xW=0.5%，xB=25%。将这些数据代入上述两个衡算方程中，得到：
\[ F_0 = 100 + F_w + F_R \]
\[ F_0 \times 0.1 = 100 \times 0.3 + F_w \times 0.005 + F_R \times 0.02 \]

步骤 4：求解方程组
将上述两个方程联立求解，可以得到废液流量Fw的值。首先，从第一个方程中解出F0：
\[ F_0 = 100 + F_w + F_R \]
将F0代入第二个方程中，得到：
\[ (100 + F_w + F_R) \times 0.1 = 100 \times 0.3 + F_w \times 0.005 + F_R \times 0.02 \]
化简得到：
\[ 10 + 0.1F_w + 0.1F_R = 30 + 0.005F_w + 0.02F_R \]
\[ 0.095F_w + 0.08F_R = 20 \]
由于Fw和FR之间存在关系，可以进一步求解Fw的值。根据题意，Fw的值为210.5kg/min或3.51kg/s。