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    环境工程原理试卷及答案(共8页).doc

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    环境工程原理试卷及答案(共8页).doc

    精选优质文档-倾情为你奉上系部名称: 专业班级: 姓名 学号: 密 封 线 内 不 得 答 :题-密 封 线-密 封 线-密 封 线-XXXXXX 2016至2017学年第 1 学期 环境工程原理 考查试卷 考试方式: 开卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的70%题号一二三四五六总分评卷人得分教研室主任复核 33本试卷可能用到的计算值: ln2=0.693, ln3=1.099, ln5=1.609,g=10 m/s2,21.4 3.14, 1.44得 分一、填空题:(每空0.5分.共20分)1. _和_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_和_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_。7. 在流动糸统中,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_,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160 cm、40 cm、30 cm的古代排水砖管,壁厚为3 cm,则流过其中的流体的当量直径为_。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_ ,縻擦糸数与Re的关系为_。10. 用二种厚度相同的材料保温时,往往把_ 的材料包在内 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_、_和_,不能直接转变为机械能的能量包括_和_。12. 流体流动有两种典型的形态,即_和_,判别方法是用_的值来判断,判断临界值分别为_和_。13. 测流量的装置主要有_、_和_。14. 热量传递主要三种方式分别为_、_和_,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_。16. 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。得 分二、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。 ( )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; B 气体的粘度随温度的升高而增大; C 液体的粘度基本上不随压强变化; D 气体的粘度随压强增大而减小。2. 层流与湍流的本质区别是(    )。 A 湍流流速大于层流流速;        B 湍流的流动阻力大,层流的流动阻力小; C 湍流的雷诺数大于层流的雷诺数; D 层流无径向脉动而湍流有径向脉动。3. 将管路上的阀门关小时,阀门的阻力系数将(   )。 A 变小;     B 变大;   C 不变;  D 视液体种类、管道材料等而定。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 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相差较大时,提高总传热系数K值的措施是(  )。 A 提高小的值;            B 提高大的值;C提高小的值,同时降低大的值;    D 提高大的值,同时降低小的值。 d. 某液体在内径d1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。 A  ;       B  ;      C 2;       D 4。8. 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 视结垢层厚度而定,可能增大,也可能减小。9. 在换热器中,热油从140 冷却到80 ,使冷水从20 加热到50 。顺流布置和逆流布置时换热器的对数平均温差分别为( )。 A 57.7 ,73.9 ;     B 73.9 ,57.7 ;    C 43.3 ,26.1 ;    D 26.1 ,43.3 。1210. 粒径分别为16 um及8 um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)(      )。 A  2;        B  4;        C  1;        D  。得 分四、简答题:(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。得 分五、计算题:(每题6分,共30分)1. 有一外径60 mm壁厚3 mm的金属管,导热系数45 W/(mK),外面包裹两层厚度均为30 mm的保温材料,直接贴着金属管的一层导热系数为0.04 W/(mK),外层导热系数为0.15 W/(mK),如果已知管内温度105 ,最外层表面温度5 ,计算每米管长的热损失。2. 一水箱内有1 m3含总磷60 mg/L的水,现用河水进行置换,河水进入水箱的流量为1 m3/min,含磷12 mg/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20 mg/L时,需要多长时间。3. 水以0.05 m/s的速率流过三聚氰胺颗粒填料柱,填料高度为1.2 m,流出的水中三聚氰胺浓度为饱和浓度的60%,已知单位柱体积的三聚氰胺颗粒表面积为2×103 m2,计算三聚氰胺在水中的传质系数。4. 如图所示,水从水池通过内径为10 cm的管道中流出,l1=30 m,l2=46 m,h2=12 m,管道中沿程摩擦系数0.025,弯头0.75,水池与水管连接处0.5。试计算水l1l2h1h2(1)当h110 m时,通过弯管的流量是多少(2)如果流量为30 L/s,水池中水头h1应为多高?5. 某条件下流体密度为1×103 kg./m3,黏度为1×103 Pa./s,其中悬浮有密度为2.2×103 kg./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 m,高为0.25 m的沉降室时,流速不超过多少才能使这种颗粒全部除去?参考答案一、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. kgm-1s-25. 10000 m, 500 kg6. 1(或无量纲)7. 位置、时间、质量守衡定律、能量守衡定律8. 28.14 cm9. 抛物线、0.5、64/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、2000、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15. NAz=-DABdcAdz16. 密度差二、判断题1. ×;2. ×;3. ;4. ×;5. ;6. ;7. ;8. ×;9. ×;10. ×.三、选择题1 C, 2 D,3 B, 4 A,5 C, 6 B; 7 D; 8 C; 9 A; 10 B。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u0,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)。五、计算题1. 解:三种材料的平均对数半径分别为(1分)(1分)(1分)(2分)r总 (1分)Q=T/ r总 =(105-5)/2.348=42.59 W/m2. 解:对水箱进行磷的衡算,在dt时间内进入的磷排出的磷积累的磷(1分)令入口流量Q,浓度c1,出口流量Q,水箱内水体积V,浓度c,则有Q×c1Q×cd(Vc)/dt (1分)分离变量dt=Vdc/(Q×c1Q×c) (1分)积分边界:t: 0-t c: 60-20 (1分)即:0tdt=6020VQ×c1Q×cdc (1分)t=1.79 min (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Adz,以单位时间为衡算基准,在微元段内对三聚氰胺作质量衡算,稳态情况下,流出量流入量溶解量若单位体积的三聚氰胺表面积为a,则三聚氰胺溶解的量为NAaAdz.设水中三聚氰胺饱和浓度为Cs,则三聚氰胺溶解速率为NA-k(Cs-CA)流出量流入量uAdCAuAdCA+ k(Cs-CA) aAdz=0分离变量,边界为z: 0-1.2,CA: 0-0.6 Cs00.6Cs1CS-CAdCA=-aku01.2dz-lnCs-0.6CsCs=1.2×2×1030.05k水l1l2H1H2102k=3×10-5 m/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。(1) 在面1和面2间列机械能衡算方程u122+gz1+p1=u222+gz2+p2+hf以表压表示,p1=p2=0,水池流速u1=0,z1=h1,z2=0,代入得h1u222g+1ghf1ghf=(ld+)u222g =dl1+l2+h2+进口+2弯头u222g =0.0250.130+46+12+0.5+2×0.75 u222g =24×u222g所以 10u222g+24×u222gu2=2.8 m/s流量q= u2×d24=3.14×2.8×0.124=0.022 m3/s(2) 已知流量,计算u2u2=4qd2=4×0.033.14×0.01=3.8 m/s所以,h1u222g+1ghf=u222g+24×u222g=25×3.8220=18.05 m5. 解:(1) Rep=dput将ut=p-gdp218代入上式得Rep=dputdp3g(p-)182=2解出dp=1.44×10-4 m=144 µm代入沉降速度ut=p-gdp218得ut=1.38×10-2 m/s(2)设流速即水平运动速度为u,则18u0.25utu72utu0.99 m/s专心-专注-专业

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