環(huán)境工程原理試卷及答案

系部名稱：專業(yè)班級：姓名學(xué)號：密封線內(nèi)不系部名稱：專業(yè)班級：姓名學(xué)號：密封線內(nèi)不得答：題-----------------------------密封線----------------------------------------密封線-----------------------------------------密封線--------------環(huán)境工程原理考查試卷考試方式：開卷本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評成績的70%題號題號一二三四五六總分評卷人得分教研室主任復(fù)核33本試卷可能用到的計算值：ln2=0.693,ln3=1.099,ln5=1.609，g=10m/s2，2π＝3.14，＝1.44得分一、填空題：（每空0.5分.共20分）1._______________和________________是目前人類面臨的兩大類環(huán)境問題，它們已經(jīng)成為影響社會可持續(xù)發(fā)展、人類可持續(xù)生存的重大問題。2.水污染根據(jù)污染物的不同可分為___________________、___________________和________________三大類。3.空氣凈化與大氣污染控制技術(shù)可分為_________________和_______________兩大類。4.壓強用國際單位制單位導(dǎo)出的表示結(jié)果為_________________。5.李白詩中有“白發(fā)三千丈，緣愁似個長”句，用國際單位制表示李白描述的白發(fā)長度為________________。釋印肅詩中有“黃金萬兩非堪比，東西南北至分明”，用國際單位制表示詩中描述的黃金質(zhì)量是_____________________。6.百分比濃度的量綱為_______________。7.在流動糸統(tǒng)中，若截面上流體的流速、壓強、密度等僅隨__________而變，不隨__________而變，稱為穩(wěn)定流動。質(zhì)量衡算依據(jù)的基本定律是________________，能量衡算依據(jù)的基本定律是____________________。8.考古學(xué)家發(fā)掘出長、寬、高分別為160cm、40cm、30cm的古代排水磚管，壁厚為3cm，則流過其中的流體的當(dāng)量直徑為____________。9.流體在圓形直管內(nèi)滯流流動時，其速度分布是_____________?型曲線，其管中心的最大流速為平均流速的___________?，縻擦糸數(shù)λ與Re的關(guān)系為______________。10.用二種厚度相同的材料保溫時，往往把_____________?的材料包在內(nèi)?層，以達(dá)到好的保溫效果。11.能量衡算方程中涉及的能量中機械能包括_______________、_______________和____________，不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的能量包括_______________和____________。12.流體流動有兩種典型的形態(tài)，即_________和_________，判別方法是用___________的值來判斷，判斷臨界值分別為____________和_______________。13.測流量的裝置主要有_______________、________________和______________。14.熱量傳遞主要三種方式分別為________________、______________和______________，其中____________不能發(fā)生在固體中，________________可以發(fā)生在真空中。15.費克定律的表達(dá)式為_______________。16.重力沉降和離心沉降是利用待分離的顆粒與流體之間的____________，在重力或離心力的作用下使顆粒和流體之間發(fā)生相對運動。得分二、判斷題:（每小題1分，共10分）1.對于土壤的污染只能產(chǎn)生局部污染。（）2.對于兩種氣體組成的混合體系來說，兩種組分的質(zhì)量比等于摩爾比。（）3.對一個系統(tǒng)進行質(zhì)量衡算的時候，可用以系統(tǒng)中所有的組分進行衡算，也可以用其中一種組分甚至其中一種元素進行衡算。（）4.流體在管道中流動的時候，管道直徑發(fā)生變化，則流速和流量也相應(yīng)的要發(fā)生變化。（）5.不管流體流過的管道截面形狀如何，接近管壁的地方總是阻力最大的地方。（）6.管道內(nèi)壁粗糙度的增大不一定總是增大流體流過的阻力。（）7.并聯(lián)管路中不管各支路管徑、粗糙度等區(qū)別有多大，流體流過各支路的阻力損失都一定相等。（）8.傳熱的推動力是溫度差與導(dǎo)熱系數(shù)的乘積。（）9.氣相向液相的質(zhì)量傳遞主要依靠分子擴散。（）10.顆粒在流體中沉降過程中，如果重力等于阻力和浮力的和，則顆粒將懸浮在流體中不再沉降。（）得分三.選擇題：（每小題2分，共20分）1.下列結(jié)論不正確的是（????）。?A液體的粘度隨溫度的升高而減??；B氣體的粘度隨溫度的升高而增大；?C液體的粘度基本上不隨壓強變化；D氣體的粘度隨壓強增大而減小。2.?層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（????）。?A?湍流流速大于層流流速；???????B?湍流的流動阻力大，層流的流動阻力小；?C?湍流的雷諾數(shù)大于層流的雷諾數(shù)；D?層流無徑向脈動而湍流有徑向脈動。3.將管路上的閥門關(guān)小時，閥門的阻力系數(shù)將（???）。?A?變?。???B?變大；??C?不變；?D視液體種類、管道材料等而定。4.物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的順序是(??)。?A金屬＞一般固體＞液體＞氣體；??B金屬＞液體＞一般固體＞氣體；?C金屬＞氣體＞液體＞一般固體；D金屬＞液體＞氣體＞一般固體。?5.在降塵室中，塵粒的沉降速度與下列因素?zé)o關(guān)的是（?????）。?A顆粒的幾何尺寸；?????B顆粒與流體的密度；???C流體的水平流速；???????D顆粒的形狀。?6.冷熱兩流體的對流傳熱系數(shù)λ相差較大時，提高總傳熱系數(shù)K值的措施是（??）。?A提高小的λ值；???????????B提高大的λ值；C提高小的λ值，同時降低大的λ值；???D提高大的λ值，同時降低小的λ值。?d1212147.某液體在內(nèi)徑d1的A?QUOTE14；??????B?QUOTE12；?????C?2；??????D?4。8.當(dāng)換熱器使用一段時間后，傳熱表面會結(jié)垢，結(jié)垢層將使總傳熱熱阻(?????)。?A不變；???B減??；??C增大；???D視結(jié)垢層厚度而定，可能增大，也可能減小。9.在換熱器中，熱油從140℃冷卻到80℃，使冷水從20℃加熱到50℃。順流布置和逆流布置時換熱器的對數(shù)平均溫差分別為（）。?A57.7℃，73.9?℃；????B73.9℃，57.7℃；????C43.3℃，26.1℃；???D26.1℃，43.3℃。1210.粒徑分別為16um及8um的兩種顆粒在同一旋風(fēng)分離器中沉降，則兩種顆粒的離心沉降速度之比為（沉降在斯托克斯區(qū)）（??????）。A?2；???????B?4；???????C?1；???????D?QUOTE12。得分四、簡答題：（每題4分，共20分）1.簡述重力沉降與重力沉降速率。2.簡述衡算系統(tǒng)及衡算系統(tǒng)的分類。3.簡述邊界層理論及其要點。4.簡述影響對流傳熱的因素。5.描述靜止流體中的質(zhì)量傳遞形式。得分五、計算題：（每題6分，共30分）1.有一外徑60mm壁厚3mm的金屬管，導(dǎo)熱系數(shù)45W/(m?K)，外面包裹兩層厚度均為30mm的保溫材料，直接貼著金屬管的一層導(dǎo)熱系數(shù)為0.04W/(m?K)，外層導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(m?K)，如果已知管內(nèi)溫度105℃，最外層表面溫度5℃，計算每米管長的熱損失。2.一水箱內(nèi)有1m3含總磷60mg/L的水，現(xiàn)用河水進行置換，河水進入水箱的流量為1m3/min，含磷12mg/L，同時從水箱中排出相同的水量，假設(shè)河水進入箱中即被良好混合，排除磷的其他消耗，計算水箱中磷含量變?yōu)?0mg/L時，需要多長時間。3.水以0.05m/s的速率流過三聚氰胺顆粒填料柱，填料高度為1.2m，流出的水中三聚氰胺濃度為飽和濃度的60%，已知單位柱體積的三聚氰胺顆粒表面積為2×103m2，計算三聚氰胺在水中的傳質(zhì)系數(shù)。4.如圖所示，水從水池通過內(nèi)徑為10cm的管道中流出，l1=30m，l2=46m，h2=12m，管道中沿程摩擦系數(shù)λ＝0.025，彎頭ζ＝0.75，水池與水管連接處ζ＝0.5。試計算水l1l2h1水l1l2h1h2（2）如果流量為30L/s，水池中水頭h1應(yīng)為多高？

5.某條件下流體密度為1×103kg./m3，黏度為1×10－3Pa./s，其中懸浮有密度為2.2×103kg./m3的球狀顆粒，且已知顆粒的沉降速度在斯托克斯區(qū)，（1）計算顆粒的最大直徑和最大沉降速度；（2）計算該流體流經(jīng)長為18m，高為0.25m的沉降室時，流速不超過多少才能使這種顆粒全部除去？參考答案一、填空題1.生態(tài)破壞、環(huán)境污染2.物理性污染、化學(xué)性污染、生物性污染3.分離法、轉(zhuǎn)化法4.kg?m-1?s-25.10000m,500kg6.1（或無量綱）7.位置、時間、質(zhì)量守衡定律、能量守衡定律8.28.14cm9.拋物線、0.5、64/Re10.導(dǎo)熱系數(shù)小的（保溫好的）11.動能、位能、靜壓能、內(nèi)能、熱12.層流、湍流、雷諾數(shù)、2000、400013.孔板流量計、文丘里流量計、轉(zhuǎn)子流量計14.導(dǎo)熱、熱對流、熱輻射、熱對流、熱輻射15.NAz=-DABd16.密度差二、判斷題1.×；2.×；3.√；4.×；5.√；6.√；7.√；8.×；9.×；10.×.三、選擇題1C，2D，3B，4A，5C，6B；7D；8C；9A；10B。四、簡答1.重力沉降是利用非均勻混合物中待分離顆粒與流體之間的密度差（1分），在重力場中根據(jù)所受的重力的不同，將顆粒物從流體中分離的方法（1分）。顆粒在液體中開始沉降的瞬間，由于顆粒與流體間沒有相對運動，沉降速率u＝0，隨著顆粒的沉降，流體阻力增大，沉降過程變?yōu)闇p加速運動（1分），經(jīng)過一段時間后，作用在顆粒上的重力、浮力和阻力達(dá)到平衡，顆粒開始做恒速下沉運動。顆粒沉降達(dá)到等速運動的速率稱為終端速率或沉降速率（1分）。2.用衡算方法分析各種與物質(zhì)傳遞和轉(zhuǎn)化有關(guān)的過程時，首先應(yīng)確定一個用于分析的特定區(qū)域（1分），既衡算的空間范圍，稱為衡算系統(tǒng)（1分）。衡算可以是宏觀上較大的范圍。（1分），對宏觀范圍進行的衡算稱為總衡算，對微元范圍進行的衡算稱為微分衡算（1分）。3.1904年普蘭德提出了“邊界層”的概念，認(rèn)為即使粘性很低的流體，邊界層也不能忽略，但其影響僅限于固體壁面附近的薄層，既邊界層（1分）。其要點為：（1）當(dāng)實際液體沿固體壁面流動時，緊貼壁面處存在非常薄的一層區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，流體的流速很小，但流速沿壁面法向的變化非常迅速（1分）。這一區(qū)域稱為邊界層或流動邊界層，也稱為速率邊界層。在邊界層內(nèi)不能忽略黏性力（1分）。（2）邊界層外的整個流動區(qū)域稱為外部流動區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)，辟面法向速度梯度很小，可以將黏性力忽略（1分）。4.影響對流傳熱的因素很多，包括流體的物性特征、固體壁面的幾何特征及流體的流動特征（1分）。（1）物性特征：液體的物性將影響傳熱，通常，流體密度或比熱越大，傳熱速率越大，導(dǎo)熱系數(shù)越大，傳熱越迅速，黏度越大，越不利于傳熱（1分），（2）幾何特征，將影響流體的流動狀態(tài)或流體內(nèi)部的速度分布（1分）。（3）流動特征，包括流動起因，流動狀態(tài)，相變等（1分）。.5.靜止流體中的質(zhì)量傳遞有兩種典型情況，即單向擴散和等分子反向擴散（1分）。單向擴散是靜止流體與相界面接觸時的物質(zhì)傳遞完全依靠分子擴散，其擴散規(guī)律可以用費克定律描述（1分）。等分子反向擴散是在一些雙組分混合體系的傳質(zhì)過程中，當(dāng)體系總濃度保持均勻不變時，組分A在分子擴散的同時伴有組分B向相反方向的分子擴散，且組分B擴散的量與組分A相等（1分）。第三種是界面上有化學(xué)反應(yīng)的擴散，既對于某些系統(tǒng)，在發(fā)生分子擴散的同時，往往伴隨著化學(xué)反應(yīng)（1分）。五、計算題1.解：三種材料的平均對數(shù)半徑分別為(1分)(1分)(1分)(1分)(1分)(1分)(2(2分)r總＝ (1分)Q=ΔT/r總(1分)=(105-5)/2.348=42.59W/m2.解：對水箱進行磷的衡算，在dt時間內(nèi)進入的磷－排出的磷＝積累的磷（1分）令入口流量Q，濃度c1，出口流量Q，水箱內(nèi)水體積V，濃度c，則有Q×c1－Q×c＝d(Vc)/dt（1分）分離變量dt=Vdc/(Q×c1－Q×c)（1分）積分邊界：t:0-tc:60-20（1分）即：0tdt=t=1.79min（1分）3.解：在填料柱層取微元段dz，設(shè)A為填料柱橫截面積，則微元體積為A?dz，以單位時間為衡算基準(zhǔn)，在微元段內(nèi)對三聚氰胺作質(zhì)量衡算，穩(wěn)態(tài)情況下，流出量－流入量＝溶解量若單位體積的三聚氰胺表面積為a，則三聚氰胺溶解的量為NA?a?A?dz.設(shè)水中三聚氰胺飽和濃度為Cs，則三聚氰胺溶解速率為NA＝-k(Cs-CA)流出量－流入量＝u?A?dCAu?A?dCA+k(Cs-CA)?a?A?dz=0分離變量，邊界為z:0-1.2，CA:0-0.6Cs0-lnCs-0.6水l1l2H水l1l2H1H21024.解：取水池水面為1－1’截面，管