環(huán)境工程原理試卷及問題詳解

1、而變，XXXXXX 2016至2017學(xué)年第1學(xué)期在流動(dòng)系統(tǒng)中，若截面上流體的流速、壓強(qiáng)、密度等僅陞 而變，不隨環(huán)境工程原理考查試卷稱為穩(wěn)定流動(dòng)。質(zhì)量衡算依據(jù)的基本定律是 能量衡算依據(jù)的基本定律是題號(hào)一二三四五六總分評卷人得分考試方式：開卷本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評成績的0%教研室主任復(fù)核:號(hào)學(xué) 名姓 .級班業(yè)專題.答得不內(nèi)線封密本試卷可能用到的計(jì)算值：ln2=0.693, ln3=1.099, ln5=1.60%=10m/s2 ：=1.4一、填空題：（每空0.5分 .共20分）n=3.14,= 1.44考古學(xué)家發(fā)掘出長、寬、高分別為60 cm 40 cm. 30 cm的古代排水磚管，壁厚為 c

2、m 則流過其中的流體的當(dāng)量直徑為。流體在圓形直管內(nèi)滯流流動(dòng)時(shí)，其速度分 型曲線，其管中心的最大流速為平 均流速 ，縻擦系數(shù)久與Re的關(guān)系為用二種厚度相同的材料保溫時(shí)，往往 的材料包在內(nèi) 層，以達(dá)到好的保溫效 果O能量衡算方程中涉及的能量中機(jī)械能包括和不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量包括_和流體流動(dòng)有兩種典型的形態(tài)，肥和 判別方法是的值來判斷，.稱名部系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(huì)可持續(xù)發(fā)展、人類可持續(xù)生存的重大問題。水污染根據(jù)污染物的不同可分為 和 三大類。線3.空氣凈化與大氣污染控制技術(shù)可分為和 兩大類。封，壓強(qiáng)用國際單位制單位導(dǎo)出的表示結(jié)果為。密李白詩中有“白發(fā)三千丈，

3、緣愁似個(gè)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。百分比濃度的量綱為。判斷臨界值分別為 和口測流量的裝置主要有、和熱量傳遞主要三種方式分別為 和 其中 能發(fā)生在固體中，可以發(fā)生在真空中。15.費(fèi)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使顆粒和流體之間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。二、判折題（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。歪在重力或離心力的作用下B 變大；視液體種類、管道材料等而定。A 變小；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。對一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)彳亍

4、質(zhì)量衡算的時(shí)候，可用以系統(tǒng)中所有的組分進(jìn)彳亍衡算，也可以用其中一種組分甚至 C 不變；()其中一種元素進(jìn)行衡算。流體在管道中流動(dòng)的時(shí)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。（） TOC o 1-5 h z 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。（）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。（）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。（）傳熱的推動(dòng)力是溫度差與導(dǎo)熱系數(shù)的乘積。（）氣相向液相的質(zhì)量傳遞主要依靠分子擴(kuò)散。（）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

5、液體一般固體；D金屬液體氣體一般固體。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；Bl顆粒與流體的密度；C 流體的水平流速；D顆粒的形狀。冷熱兩流體的對流傳熱系數(shù)4相差較大時(shí)，提高總傳熱系值的措施是（）。A提高小的久值；B提高大的久值；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（）三.選擇題：（每小題2分，共20分）下列結(jié)論不正確的是（）。A液體的粘度隨溫度的升高而減小；C液體的粘度基本上不隨壓強(qiáng)變化；層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（）。A 湍流流速大于層流流速；阻力?。籆 湍流的雷諾數(shù)大于層流的雷諾數(shù)；B氣體的粘度隨溫度的升高而增

6、大；D氣體的粘度隨壓強(qiáng)增大而減小。B 湍流的流動(dòng)阻力大，層流的流動(dòng)D 層流無徑向脈動(dòng)而湍流有徑向脈動(dòng)3.將管路上的閥門關(guān)小時(shí)，閥門的阻力系數(shù)將（）。C提高小的久值，同時(shí)降低大的久值；D提高大的久值，同時(shí)降低小的久值。某液體在內(nèi)徑dl的水平管路中穩(wěn)定流動(dòng)，其平均流速為當(dāng)它以相同的體積流量通過等長的內(nèi)徑為d2 （d2二二 ）的管子時(shí)，其流速為原來的（）倍。121A ； ；7 B ；C 2；D 4。當(dāng)換熱器使用一段時(shí)間后，傳熱表面會(huì)結(jié)垢，結(jié)垢層將使總傳熱熱阻）。A不變；減?。籆增大；視結(jié)垢層厚度而定，可能增大，也可能減小。在換熱器中，熱油從140 C冷卻到80 C,使冷水從20 C加熱到50 C。順

7、流布置和逆流布置時(shí)換熱器的對數(shù)平均溫差分別為（）。A 57.7 C, 73.9 C；B 73.9C, 57.7 C；C 43.3 C, 26.1 C；D 26. C, 43.3 C。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)x）。簡述衡算系統(tǒng)及衡算系統(tǒng)的分類。簡述邊界層理論及其要點(diǎn)。簡述影響對流傳熱的因素。描述靜止流體中的質(zhì)量傳遞形式。五、計(jì)算題：(每題6分，共30分)為0 mg/L時(shí),3.水以0.05 m/s的速率流過三聚氰胺顆粒填料柱，填料高度為2 m 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

8、表面積為103亞，計(jì)算三聚氰胺在水中的傳質(zhì)系 數(shù)。2. 一水箱內(nèi)有1皿含總磷60 mg/L的水，現(xiàn)用河水進(jìn)彳亍置換，河水進(jìn)入水箱的流量為iw/min,含磷12 mg/L 同時(shí)從水箱中排出相同的水量，假設(shè)河水進(jìn)入箱中即被良好混合，排除磷的其他消耗,計(jì)算水箱中磷含量變?yōu)? mg/L時(shí)，需要多長時(shí)間。1.有一外徑60 mm壁厚3 mm的金屬管，導(dǎo)熱系數(shù)45 W/(nr K),外面包裹兩層厚度均為0 mm的保溫材料，直接貼著金屬管的一層導(dǎo)熱系數(shù)為04W/(nr K),外層導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(nr K),如果已知管內(nèi)溫度105 C,最外層表面溫度5 C,計(jì)算每米管長的熱損失。5.某條件下流體密度為1

9、x103 kg./ns,黏度為1x10-3 Pa./s,其中懸浮有密度蔥.2x103 kg./ns的球狀顆粒，且已知顆粒的沉降速度在斯托克斯區(qū)1)計(jì)算顆粒的最大直徑和最大沉降速度(2)計(jì)算該流體流經(jīng)長為L8 m, 高為0.25 m的沉降室時(shí)，流速不超過多少才能使這種顆粒全部除去？4.如圖所示，水從水池通過內(nèi)徑為0 cm的管道中流出，l=30 m l =46 m h=12 m 管道中沿程摩122擦系數(shù)4=0.025,彎頭=0.75,水池與水管連接處&5。試計(jì)算當(dāng)h = 10 m時(shí)，通過彎管的流量是多少如果流量為30 L/s, 水池中水頭h應(yīng)為多高？答案一、填空題生態(tài)破壞、環(huán)境污染物理性污染、化學(xué)

10、性污染、生物性污染分離法、轉(zhuǎn)化法kg* m-i* s-210000 m, 500 kg1 （或無量綱）位置、時(shí)間、質(zhì)量守衡定律、能量守衡定律28. 14 cm拋物線、0. 5、64/Re導(dǎo)熱系數(shù)小的（保溫好的）動(dòng)能、位能、靜壓能、內(nèi)能、熱層流、湍流、雷諾數(shù)、2000、40003。板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)導(dǎo)熱、熱對流、熱輻射、熱對流、熱輻射N =-D 紗Az AB &密度差二、判斷題1. x ; 2. x ; 3.; 4. x ; 5.6.7.8. x ; 9. x ; 10. x.三、選擇題1 C, 2 D, 3 B, 4 A, 5 C, 6 B; 7 D; 8 C; 9 A; 10

11、 EL四、簡答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第 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遍衣）。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(yùn)動(dòng)，沉降速昨 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(yùn)動(dòng)1（分），經(jīng)過一段時(shí)間后，作用在顆粒上的重力、浮 力和阻力達(dá)副平禳亍，顆粒開始做恒速下沉運(yùn)動(dòng)。顆粒沉降達(dá)副等速運(yùn)動(dòng)的速率稱為終端 速率或沉降速率G分）。用衡算方法分析各種與物質(zhì)傳遞和轉(zhuǎn)化有關(guān)的過程日首先應(yīng)確定一個(gè)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) G分）。衡算可以是宏觀上較大的范 圍。（1分），對宏

12、觀范圍進(jìn)行的衡算稱為總衡算，對微元范圍進(jìn)行的衡算稱為微分衡算（1 分）。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，既邊界層念）。其要點(diǎn)為：（1）當(dāng)實(shí)際 液體沿固體壁面流動(dòng)時(shí)，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修）。這一區(qū)域稱為邊界層或流動(dòng)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(gè)流動(dòng)區(qū)域 稱為外部流動(dòng)區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)，辟面法向速度梯度很小，可以將黏性力忽啥分（）。影響對流傳熱的因素!艮多，包括流體的物，I生特征、固體壁面的

13、幾何特征及流體的流動(dòng) 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，越不利于傳熟就），（2）幾何 特征，將影響流體的流動(dòng)狀態(tài)或流體內(nèi)部的速度分布分）。（3）流動(dòng)特征，包括流動(dòng) 起因，流動(dòng)狀態(tài)，相變等1分）。.靜止流體中的質(zhì)量傳遞有兩種典型情況，即單向擴(kuò)散和等分子反向擴(kuò)散 衣）。單向擴(kuò)散是靜止流體與相界面接觸時(shí)的物質(zhì)傳遞完全依靠分子擴(kuò)散，其擴(kuò)散規(guī)律可以用=42.59 W/m克定律描述1分）。等分子反向擴(kuò)散是在一些雙組分混合體系的傳質(zhì)過程中，當(dāng)體系總2.解：對水箱進(jìn)彳亍磷的衡算，有t時(shí)間內(nèi)進(jìn)入的磷-排出的磷=積累的

14、磷1分）濃度保持均勻不變時(shí)，組分在分子擴(kuò)散的同時(shí)伴有組分8向相反方向的分子擴(kuò)散，且組分B擴(kuò)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(kuò)散，既對于某些系統(tǒng)，在發(fā)生分子擴(kuò)散的同時(shí)，往往伴隨著化學(xué)反應(yīng)1分）。五、計(jì)算題1.解：三種材料的平均對數(shù)半徑分別為（1分）In 273? rnm = 43.2gmni30（1分）令入口流量。，濃度用，出口流量。，水箱內(nèi)水體積V,濃度c，則有 Q x c1 Qxc = d（Vc）/dt分離變量 dt=Vdc/（Qx cl Qx c）積分邊界：t: 0-tc: 60-20t=1.79 min3.解：在填料柱層取微元段dz，（1分）（1分）（1分）（1分）

15、（1分）設(shè)A為填料柱橫截面積，則微元體積為 dz，以單（1分）位時(shí)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，則三聚氰胺溶解的量必 & Adz.A3r總（2分）30=K m/W+K mW 4-2x45x2S.47 0一 15 *43,2&=3.73x10 -111+0.7351+1.61311130K m/W2x0.0473.99Q=AT/ r總= （105-5）/2.348（1分）設(shè)水中三聚氰胺飽和濃度為：，則三聚氰胺溶解速率為sN =-k（C-C）As A流出量-流入量=1AdCAu. A. dCA+ k（C-C，. a. A. dz=0分離變量，邊界戲：0-1.2 CA: 0-0.6 Ck=3x 10 5 m/ s4.解：取水池水面為1-1 截面，管道出口內(nèi)側(cè)斷面為2-2 截面，基準(zhǔn)面在出 口 管軸心水平面上。(1) 在面1和面2間列機(jī)械能衡算方程+皿+地=孚+皿+臣+ *zp zp以表壓表示，p=p =0, 水池流速u =0, z =h , z =0, 代入得121112弘!.+弓+雹+本走匚+ 2上頭玲(30 + 46 + 12)+ Q.S + 2 X 0.75巽11=二歲二T-所以 10=3+24x3 u =2. 8 m/s2流量q=0. 022 m/sjrtf3