环境工程原理试卷及答案

1、XXXXXX2016至2017学年第1学期环境工程原理考查试卷题号一一三四五六总分评卷人得分本试卷考试分数占学生总评成绩的70%考试方式：开卷教研室主任复核7.在流动系统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随而变，不随而变,称为稳定流动。质量衡算依据的基本定律是2能量衡算依据的基本定律是8.考古学家发掘出长、宽、高分别为160cm>40cm、30cm的古代排水砖管，壁厚为3cm,则流过其中的流体的当量直径为O:号学名姓级班业专题：答得不内线封密本试卷可能用到的计算值:、填空题:ln2=0.693,ln3=1.099,ln5=1.609,g=10m/S,兀=3.14，J=1.44（每空0

2、.5分.共20分）:称名部系1 .口是目前人类面临的两大类环境问题，它们已经成为影响社会可持续发展、人类可持续生存的重大问题。2 .水污染根据污染物的不同可分为和三大类。3 .空气净化与大气污染控制技术可分为两大类。4 .压强用国际单位制单位导出的表示结果为5 .李白诗中有白发三千丈，缘愁似个长”句，用国际单位制表示李白描述的白发长度为释印肃诗中有黄金万两非堪比，东西南北至分明”，用国际单位制表示诗中描述的黄金质量是6 .百分比浓度的量纲为9 .流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是型曲线，其管中心的最大流速为平均流速的,縻擦系数入与Re的关系为o10 .用二种厚度相同的材料保温时，往往把的

3、材料包在内层，以达到好的保温效果。11 .能量衡算方程中涉及的能量中机械能包括2不能直接转变为机械能的能量包括o12 .流体流动有两种典型的形态，即J口o判别方法是用的值来判断，判断临界值分别为O口O13 .测流量的装置主要有O14 .热量传递主要三种方式分别为of口?其中不能发生在固体中，可以发生在真空中。15 .费克定律的表达式为o16.重力沉降和离心沉降是利用待分离的颗粒与流体之间的在重力或离心力的作用下使颗粒和流体之间发生相对运动。、判断题：（每小题1分，共10分）1 .对于土壤的污染只能产生局部污染。（）2 .对于两种气体组成的混合体系来说，两种组分的质量比等于摩尔比。（）B气体的粘

4、度随温度的升高而增大；D气体的粘度随压强增大而减小。B湍流的流动阻力大，层流的流动阻力小;D层流无径向脉动而湍流有径向脉动。）。B变大；D视液体种类、管道材料等而定。3对一个系统进行质量衡算的时候，可用以系统中所有的组分进行衡算，也可以用其中一种组分甚至其中一种元素进行衡算。（）4 .流体在管道中流动的时候，管道直径发生变化，则流速和流量也相应的要发生变化。（）5 .不管流体流过的管道截面形状如何，接近管壁的地方总是阻力最大的地方。（）6 .管道内壁粗糙度的增大不一定总是增大流体流过的阻力。（）7 .并联管路中不管各支路管径、粗糙度等区别有多大，流体流过各支路的阻力损失都一定相等。（）8 .传

5、热的推动力是温度差与导热系数的乘积。（）9 .气相向液相的质量传递主要依靠分子扩散。（）10 .颗粒在流体中沉降过程中，如果重力等于阻力和浮力的和，则颗粒将悬浮在流体中不再沉降。（）得分""I三.选择题：（每小题2分，共20分）1 .下列结论不正确的是（）。A液体的粘度随温度的升高而减小；C液体的粘度基本上不随压强变化；2 .层流与湍流的本质区别是（）。A湍流流速大于层流流速；C湍流的雷诺数大于层流的雷诺数；3 .将管路上的阀门关小时，阀门的阻力系数将（A变小；C不变；4 .物质导热系数的顺序是（）。A金属一般固体液体气体；B金属液体一般固体气体；C金属气体液体一般固体；D

6、金属液体气体一般固体。5 .在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素无关的是（）。A颗粒的几何尺寸；B颗粒与流体的密度；C流体的水平流速；D颗粒的形状。6 .冷热两流体的对流传热系数入相差较大时，提高总传热系数K值的措施是（）。A提高小的入值；B提高大的入值；C提高小的入值，同时降低大的入值；D提高大的入值，同时降低小的入值。7 .某液体在内径di的水平管路中稳定流动，其平均流速为u,当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2（d2=_）的管子时，其流速为原来的（）倍。1 21ArBC2;D48 .当换热器使用一段时间后，传热表面会结垢，结垢层将使总传热热阻（A不变；B减小；C增大；D视结垢层厚度而

7、定，可能增大，也可能减小。9 .在换热器中，热油从140c冷却到80C,使冷水从20C加热到50C。顺流布置和逆流布置时换热器的对数平均温差分别为（）。A57.7,73.9C;B73.9,57.7C;C43.3C,26.1C;D26.1C,43.3C。10 .粒径分别为16um及8um的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，则两种颗粒的离心沉降速度之比为（沉降在斯托克斯区）（）。1A2;B4;C1;D-。（每题4分，共20分）1.简述重力沉降与重力沉降速率。2.简述衡算系统及衡算系统的分类。3.简述边界层理论及其要点。4.简述影响对流传热的因素。5.描述静止流体中的质量传递形式。五、计算题:(每题6

8、分，共30分)2.一水箱内有1m3含总磷60mg/L的水，现用河水进行置换，河水进入水箱的流量为1m3/min,含磷12mg/L,同时从水箱中排出相同的水量，假设河水进入箱中即被良好混合，排除磷的其他消耗，计算水箱中磷含量变为20mg/L时，需要多长时间。1.有一外径60mm壁厚3mm的金属管，导热系数45W/(m?K),外面包裹两层厚度均为30mm的保温材料，直接贴着金属管的一层导热系数为0.04W/(m?K),外层导热系数为0.15W/(m?K),如果已知管内温度105C,最外层表面温度5C,计算每米管长的热损失。3.水以0.05m/s的速率流过三聚氧胺颗粒填料柱，填料高度为1.2m,流出

9、的水中三聚鼠胺浓度为饱和浓度的60%,已知单位柱体积的三聚氧胺颗粒表面积为2X103m2,计算三聚鼠胺在水中的传质系4 .如图所示，水从水池通过内径为10cm的管道中流出，li=30m,12=46m,h2=12m,管道中沿程摩擦系数入=0.025,弯头I=0.75,水池与水管连接处(1)当=10m时，通过弯管的流量是多少(2)如果流量为30L/s,水池中水头应为多高？5 .某条件下流体密度为1X103kg./m3,黏度为1X103Pa./s其中悬浮有密度为2.2X103kg./m3的球状颗粒，且已知颗粒的沉降速度在斯托克斯区，(1)计算颗粒的最大直径和最大沉降速度；(2)计算该流体流经长为18

10、m,高为0.25m的沉降室时，流速不超过多少才能使这种颗粒全部除去？一、填空题1 .生态破坏、环境污染2 .物理性污染、化学性污染、生物性污染3 .分离法、转化法4 .kgVnrJvjj25 .10000m,500kg6 .1（或无量纲）7 .位置、时间、质量守衡定律、能量守衡定律8 .28.14cm9 .抛物线、0.564/Re10 .导热系数小的（保温好的）11 .动能、位能、静压能、内能、热12 .层流、湍流、雷诺数、200。400013 .孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计14 .导热、热对流、热辐射、热对流、热辐射忆15 .Nz=-Dab-dz16 .密度差二、判断题1.X；2.X

11、；3.，；4.X；5.，；6.V;7.，；8.X；9.X；10.X.三、选择题1C,2D,3B,4A,5C,6B;7D;8C;9A;10B。四、简答1 .重力沉降是利用非均匀混合物中待分离颗粒与流体之间的密度差（1分），在重力场中根据所受的重力的不同，将颗粒物从流体中分离的方法（1分）。颗粒在液体中开始沉降的瞬间，由于颗粒与流体间没有相对运动，沉降速率u=0,随着颗粒的沉降，流体阻力增大，沉降过程变为减加速运动（1分），经过一段时间后，作用在颗粒上的重力、浮力和阻力达到平衡，颗粒开始做恒速下沉运动。颗粒沉降达到等速运动的速率称为终端速率或沉降速率（1分）。2 .用衡算方法分析各种与物质传递和转

12、化有关的过程时，首先应确定一个用于分析的特定区域（1分），既衡算的空间范围，称为衡算系统（1分）。衡算可以是宏观上较大的范围。（1分），对宏观范围进行的衡算称为总衡算，对微元范围进行的衡算称为微分衡算（1分）。3 .1904年普兰德提出了“边界层”的概念，认为即使粘性很低的流体，边界层也不能忽略，但其影响仅限于固体壁面附近的薄层，既边界层（1分）。其要点为：（1）当实际液体沿固体壁面流动时，紧贴壁面处存在非常薄的一层区域，在此区域内，流体的流速很小，但流速沿壁面法向的变化非常迅速（1分）。这一区域称为边界层或流动边界层，也称为速率边界层。在边界层内不能忽略黏性力（1分）。（2）边界层外的整个流

13、动区域称为外部流动区域。在该区域内，辟面法向速度梯度很小，可以将黏性力忽略（1分）。4 .影响对流传热的因素很多，包括流体的物性特征、固体壁面的几何特征及流体的流动特征（1分）。（1）物性特征：液体的物性将影响传热，通常，流体密度或比热越大，传热速率越大，导热系数越大，传热越迅速，黏度越大，越不利于传热（1分），（2）几何特征，将影响流体的流动状态或流体内部的速度分布（1分）。（3）流动特征，包括流动起因，流动状态，相变等（1分）。.5 .静止流体中的质量传递有两种典型情况，即单向扩散和等分子反向扩散（1分）。单向扩散是静止流体与相界面接触时的物质传递完全依靠分子扩散，其扩散规律可以用费克定律

14、描述（1分）。等分子反向扩散是在一些双组分混合体系的传质过程中，当体系总浓度保持均匀不变时，组分A在分子扩散的同时伴有组分B向相反方向的分子扩散，且组分B扩散的量与组分A相等（1分）。第三种是界面上有化学反应的扩散，既对于某些系统，在发生分子扩散的同时，往往伴随着化学反应（1分）。1.解：三种材料的平均对数半径分别为3mm=28.47mm30In2730mm=43.28mm.仅JIn30（1分）（1分）r总=42.59W/m2.解：对水箱进行磷的衡算，在dt时间内进入的磷一排出的磷=积累的磷（1分）令入口流量Q,浓度cl,出口流量Q,水箱内水体积V,浓度c,则有QXc1-QXc=d（Vc）/d

15、t分离变量dt=Vdc/（Qxc1-QXc）积分边界：t:0-tc:60-20即：='J0%。（Xffl_Cxct=1.79min（1分）（1分）（1分）de（1分）（1分）3.解：在填料柱层取微元段dz,设A为填料柱横截面积，则微元体积为A?dz,以单位时间为衡算基准，在微元段内对三聚鼠胺作质量衡算，稳态情况下,30=min=73.99mm,90m60（1分）流出量流入量=溶解量若单位体积的三聚鼠胺表面积为a,则三聚鼠胺溶解的量为NA?a?A?dz.设水中三聚鼠胺饱和浓度为Cs,则三聚鼠胺溶解速率为（2分）Na=-k（Cs-CA）流出量流入量=u?A?dCA27rx45M28.473

16、0302,7x0.04x73.99u?A?dCA+k（Cs-CA）?a?A?dz=0分离变量，边界为z:0-1.2Ca:0-0.6C=3.73黑104KmW+0.735KnVW+L613KmWdCA=-qu1.2dzQ=AT/r总（1分）=（105-5）/2.348Q-咻UxlXlO1,-ln-=Q.Q5P1k=3x10-5m/s4,解：取水池水面为11'截面，管道出口内侧断面为22'截面，基准面在出口管轴心水平面上。在面1和面2间列机械能衡算方程以表压表示，p1=p2=0,水池流速U1=0,Z1=h1,Z2=0,代入得el；：=L.21-二二一一&=二=24X却(2)已知流