环境工程原理复习资料

西南科技大学《环境工程原理》课程2013复习题-1-《环境工程原理》2013复习题一（丁艺）一、选择题1、1、下列不属于传质过程的是（D）A萃取B吸收C吸附D沉降2、质量传递将受到（ABC）等的影响。A流体性质B流动状态C流畅的几何特性D磁力3、对流传热特点（ABCD）A必须有流体的宏观运动B对流传热既有热对流，也有热传导4、下列不属于强度性质的是（A）A质量B密度C温度D压力5、下列属于变压头流量计的有（BCD）A转子流量计B测速管C孔板流量计D文丘里流量计6、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的是（B）A管壁热阻B管内对流传热的热阻C污垢热阻D管外对流传热的热阻7、下列措施中对提高换热壳程对流传热系数有效的是（A）A设置折流挡板B增大板间距C增肌管程数D增加管内流体的流速8、固体以（BC）等方式传递热量。A膨胀B晶格震动C自由电子的迁移D收缩9、增大换热器传热面积的方法有（B）A选用粗制排列B选用翅片管C增加管程数D增加壳程数10、下列不属于广度性质的是（D）A体积B质量C内能D密度11、下列关于导热系数正确的是（B）A气体的导热系数随温度升高而减小B气体的导热系数随温度升高而增大C固体的导热系数随压强升高而减小D液体的导热系数随压强升高而减小12、采用多管程传热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热系数，但同时导致（C）A管内容易结垢B壳层流体流速过低C平均温差下降D管内流动阻力增大13、下列属于板式换热器的有（B）A管壳式换热器B夹套式换热器C浮头式换热器D热管式换热器14、一下哪项不属于对流传热的特点（D）A温差B无热量形式转化C宏观运动D流体表面无接触15、强化传热途径有（BCD）A减小传热平均差B增大总传热系数C增大单位体积的传热面积D增大传热平均差16、在确定热介质的流程时，通常不走管城的有（B）A高压流体B粘度大的流体C易结垢的流体D腐蚀性流体17、根据质量传递的范围对流传质可分为两种类型（AC）A单向对流传质B三向对流传质C相际对流传质D逆向对流传质18、关于传热系数，下列说法错误的是（C）A传热过程中传热系数K实际上是平均值。B传热系数K随所取的传热面不同而异。C传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷热流体的物性无关。D要提高传热系数K值，应从降低最大热阻着手。19、下列正确的是（C）A固体不能发射全部波长范围内的辐射能B固体不能吸收全部波长范围内的辐射能C气体辐射对波长具有选择权D气体辐射对波长没有选择权20、下列属于相际对流传热的有（ABC）A蒸馏B吸收C萃取D结晶二、填空题1、管路按其配置情况可分为简单管路和复杂管路西南科技大学《环境工程原理》课程2013复习题-2-2、管路计算实际上是连续性方程式、伯努利方程式、能量损失计算式的具体运用。3、系统的两种广度性质相除往往得到系统的一个强度性质。4、研究化学反应的能量问题，主要是研究反应的热效应或称为反应热。5、性质可分为广度性质和强度性质6、传热系统中传热速率、热通量级温度等有关物理分布规律不随时间而变，仅为位置函数，成为稳态传热。7、对流传热是指不同的流体质点在运动中发热传递过程8、系统的熵是在指定条件下系统内物质微观粒子的混乱度的度量。9、流体具有流动性，即抗碱和抗脏的能力很小，无固定形状10、系统与环境之间既无物质交换也无能量交换的系统成为孤立系统。11、流体流动中的阻力分析主要以牛顿定律和粘性定理为基础12、单位时间内单位面积的物理量成为该物理量的通量它是表示传递速度的重要物理量。13、热传导的推动力是系统内的各点存在温度差14、边界层的一个重要物点事在某些情况下内部会发生倒流。15、辐射传热是指以电池波形式进行的热量传递16、传质的激励主要包括分子扩散、涡流扩散。17、涡流扩散速率与浓度梯度成正比18、系统可分为孤立系统、封闭系统、开放系统。19、黏度的意义是，流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪切力20、根据传热机理不同，热传递的基本方法有三种热传导、对流传热、辐射传热。三、判断题1、传质过程仅由流体质点的围观运动引起（错）2、广度性质具有加和性。（√）3、能量既不会消失也不会创造，在给定的过程中，能量会发生形式上的改变（对）4、导热系数是表征物质导热性能的一个物性参数，其值越大，标明物质越易于传递热量。（√）5、热传导过程可以用傅立叶定律来描述（对）6、分子扩散是指在某一相内部有温差的情况下，由于分子的规则运动而造成的传质现象，（×）7、黑体、镜体和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在（对）8、在任何守恒关系（质量、能量或其他守恒关系）都可以写成“输入量—输出量=累积量”。（√）9、黏度是流体的物性之一，反映流体粘性的大小（对）10、转子流量计必须垂直安装。（√）11、对流传热可以用牛顿冷却定律来描述（对）12、温度的升高、液体的粘度下降，气体粘度增大。（√）四、简答题1、简单管路的特点及现实中遇到的问题。①通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体其体积流量也不变，即稳定流动；②整个管路的阻力损失为各段阻力损失之和。问题：①已知管径，管长，管件和阀门的设置及流体运输量，求流体通过管路系统的能量损失，以便进一步确定输送设备所加入的外功，设备内的压强或设备间的相对位置；②已知管径，管长，管件和阀门的设置及允许的能量损失，求流体的流速或流量。③已知管径，管长，管件和阀门的当量长度、流体的流量及允许的能量损失，求管径。2、举例说明，在环境工程领域中，传质过程方法的应用。在环境工程领域，经常利用传质过程去除水、气体和固体中的污染物，主要的方法有：吸收、吸附、萃取、膜分离过程等。例如，锅炉尾气中含有SO2，采用石灰/石灰岩浆洗涤，使SO2溶于水，并与洗涤液中的CaCO3和CaO反应，转化为CaSO3•2H2O，可使烟气得到净化，这是目前应用最为广泛的烟气脱硫技术；利用萃取技术用乙酯处理高浓度乙酸废水（10%-30%），常用活性炭吸附废气中的H2S气体和水中的微量有机污染物；利用离子交换去除电镀废水中的重金属等；利用膜分离技术制备高纯水等。3、强化传热的途径①增大传热平均温差ΔTm西南科技大学《环境工程原理》课程2013复习题-3-②增大总传热系数K③增大单位体积的传热面积A/V4、对流传热的影响因素。1）流动的起因2）流体的物理性质3）流体的流动特征4）传热表面的几何形状和大小五、计算题1、如图所示，水在管内做稳定流动，设管路所有直管管路的阻力系数为λ=0.03，现发现压力表上的读书为5mH2O，弱管径为100mm，求流体的流量及阀的局部阻力系数。解：图示，在1-1，2-2面间列板努利方程gpguz12112='22222hgpguzgugudlu2.2..81.92500010222进81.921.5.081.921.1.050.03.081.921.52usmu44.2hmsmudV3329.68019.0..41。在2-2，3-3面间列板努利方程gpguz22222='32332hgpguz，gugugudl22.2..050222出81.92181.921.1.025.03.081.9244.252，8。即流体的流量为hmsm339.68,019.0局部阻力系数为8。2、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。为研究小溪水的混合情况，在小溪中加入示踪剂，假设仪器检测示踪剂的浓度下限为1.0mg/L。为了是喝水和溪水完全混合后的示踪剂可以检测出，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？（假设原河水和小溪水中不含示踪剂）解：设溪水中示踪剂的最低浓度为ρ，则根据质量衡算方程有0.05ρ=(3+0.05)×1.0ρ=61mg/L加入示踪剂的质量流量为61x0.05g/s=3.05g/s3、给水处理中，需要将固体硫酸铝配成一定浓度的溶液作为混凝剂。在配料用的搅拌槽中水和固体硫酸铝分别以150kg/h和30kg/h的流量加入搅拌槽中，制成溶液后，以120kg/h的流率流出容器，由于搅拌充分，槽内浓度各处均匀。开始时槽内预先已有100kg纯水，计算1h槽中流出的溶液浓度解：设t时槽中的浓度为ρ，dt时间内的浓度变化为dρ由质量衡算方程，可得3012010060tdtd时间也是变量，以下积分过程是否有误？30×dt＝（100＋60t）dC＋120Cdt即（30－120C）dt＝（100＋60t）dC，由题有初始条件t＝0，C＝0积分计算得：当t＝1h时C＝15.23％4、水在圆形直管内中呈层流流动。若流量不变，说明下列情况下，因流动二产生的能量损失的变化西南科技大学《环境工程原理》课程2013复习题-4-情况。（1）管长增加一倍；（2）管径增加一倍解：因为对于圆管层流流动的摩擦阻力，有220328dlurlupmmf（1）当管长增加一倍时，流量不变，则阻力损失引起的压降增加1倍（2）当管径增加一倍时，流量不变，则um,2＝um,1/4，d2=2d1，,2fp=,1fp/16即压降变为原来的十六分之一。5、有一个总功率为1000MW的核反应堆，其中2/3的能量被冷却水带走，不考虑其他能量损失。冷却水来自于当地的一条河流，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，问河水的水温会上升多少℃。解：输入给冷却水的热量为Q＝1000×2/3MW＝667MW（1）以冷却水为衡算对象，设冷却水的流量为Vq，热量变化率为mpqcT。根据热量衡算定律，有Vq×103×4.183×10kJ/m3＝667×103KWQ＝15.94m3/s（2）由题，根据热量衡算方程，得100×103×4.183×△TkJ/m3＝667×103KW，△T＝1.59K6、某燃烧炉的炉壁由500mm厚的耐火砖、380mm厚的绝热砖及250mm厚的普通砖砌成。其λ值依次为1.40W/(m·K)，0.10W/(m·K)及0.92W/(m·K)。传热面积A为1m2。已知耐火砖内壁温度为1000℃，普通砖外壁温度为50℃。（1）单位面积热通量及层与层之间温度；（2）若耐火砖与绝热砖之间有一2cm的空气层，其热传导系数为0.0459W/(m·℃)。内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为r1、r2、r3。（1）由题易得r1＝b＝110.51.4mWmK＝0.357m2·K/W，r2＝3.8m2·K/W，r3＝0.272·m2K/W所以有q＝123Trrr＝214.5W/m2由题T1＝1000℃，T2＝T1－QR1＝923.4℃T3＝T1－Q（R1＋R2）＝108.3℃，T4＝50℃（2）由题，增加的热阻为r’＝0.436m2·K/W，q＝ΔT/（r1＋r2＋r3＋r’）＝195.3W/m27、在套管换热器中用冷水将100℃的热水冷却到50℃，热水的质量流量为3500kg/h。冷却水在直径为φ180×10mm的管内流动，温度从20℃升至30℃。已知基于管外表面的总传热系数为2320W/（m2·K）。若忽略热损失，且近似认为冷水和热水的比热相等，均为4.18kJ/（kg·K）.试求（1）冷却水的用量；（2）两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长，并加以比较。解：（1）由热量守恒可得qmccpcΔTc＝qmhcphΔThqmc＝3500kg/h×50℃/10℃＝17500kg/h西南科技大学《环境工程原理》课程2013复习题-5-（2）并流时有ΔT2＝80K，ΔT1＝20K2121802043.2880lnln20mTTKKTKTT由热量守恒可得KAΔTm＝qmhcphΔTh即KπdLΔTm＝qmhcphΔTh23500/4.18/()503.582320/()