环境工程原理试题库(更全).docx
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1、环境工程原理试题库 试题一一:问答题(36分)1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动,若将其管径增加一倍,问能量损 失变为原来的多少倍?2、 何谓气缚现象?如何防止? 3、何谓沉降?沉降可分为哪几类?何谓重力沉降速度?4、在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气,问:(1) 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度?(2) 传热糸数K接近于哪一种流体的对流传热膜糸数?(3) 那一种流体走管程?那一种流体走管外?为什么? 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作? 6、单效减压蒸发操作有何优点? 三:计算题(46分)1、 如图所示,水在管内作稳定流动,设管路中所有直管管路的阻力糸数 为,现发现压力表上的读
2、数为,若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数?2、 在一 列管式换热器中,用冷却将的热水冷却到,热水 流量为,冷却水在管内 流动,温度从升到。已 知传热糸数K为, 换热管为的钢管,长 为3m.。求冷却水量和换热管数 (逆流)。 10m50m25m图1-1 已知: 试题一答案:二:问答题 1、。, 2、离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌满液体。 3、沉降是指依靠外力的作用,利用分散物质及分散介质的密度差异,使之发生相对运动而分离的过程。沉降可分为重力沉降和离心沉降。颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动,这一速度称为重力沉降速度。3、 传热管的壁温接近
3、于蒸汽的温度;传热糸数K接近于空气的对流传热膜糸数;空气走管内,饱和蒸汽走管外。(蒸汽散热快)。4、 因为逆流操作:推动力大,所需的传热面积小;减少载热体的用量。5、 可以降低溶液的沸点,可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂,可以浓缩不耐高温的溶液,可以减少蒸发器的热损失。 三:计算题1、 图示,在1-1,2-2面间列板努利方程 在2-2,3-3面间列板努利方程 即流体的流量为局部阻力糸数为8。 2、 (1)、 (2)、 (3)、 , 。 3、 = , 即冷却水的流量为和管子根数为167根。 试题二二:问答题(30分) 1、流体的流动形态有哪几种?如何判断? 2、何谓层流内层?其厚度受哪些因素影响
4、? 3、采用多级压缩的优点有哪些? 4、列管式换热器为何要进行热补偿? 5、单层圆筒壁的内、外半径分别为和,壁表面温度分别为 和,若,试写出圆筒任意半径r处的温度表达式? 三:计算题(50分)1、 流量为5000的水通过一根20Km长的水平管,总压降为0.5。现在中央接一完全相同的平行管到中点。问总流量变为多少?(设总压降始终不变,流动始终为高度湍流,局部阻力忽略)。2、 泵将的水由一贮槽打到另一贮槽,其中吸入管和排出管的管径为的无缝钢管。吸入管长为50m,排出管长为160m。且泵到 管出口的距离为10m,其中流量为。(已知:,,).(时水,) 求:忽略动压头,求泵的安装高度? 泵的轴功率和效
5、率?3、 一列式换热器规格如下:管长3m,管数30根,管径为,管程为 1,现拟选用此换热器冷凝、冷却饱和蒸汽,使之从饱和温度降至。走管外,其流量为,其冷凝潜热为,比热为。水走管内,且及成逆流流动。冷却水的进出口温度分别为和。已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热糸数分别为和。问此换热器是否造适用?4、 用一传热面积为的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%,沸点进料,要求每小时蒸得375Kg浓缩液,已知加热蒸汽压强为200,蒸发室的操作压强为20,此操作条件下的温度差损失可取,热损失可忽略不计。试求:()开始设入使用时,此蒸发器的传热糸数为多少? ()操作一段时间后,因物料在传热面上结垢,为完成同样蒸
6、发任务,需将加热蒸汽的压力提高到350,问此时蒸发器的传热糸数为多少? 查得20水蒸汽的饱和温度为,汽化潜热为 查得200水蒸汽的饱和温度为 查得350水蒸汽的饱和温度为 试题二的答案 二:问答题 1、流体的流动形态有两种:层流和湍流;用雷诺准数来判断,当,为层流,当为湍流。2、 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层,此薄层称为层流内层。受管径、流速、粘度和密度。3、 避免压缩后气体温度过高,提高气缸容积糸数,减小功率,使压缩机结构更为合理。4、 列管式换热器中,由于两流体的温度不同,使管束和壳体的温度也不相同,因此它们的热膨胀程度也有区别。若两流体的温度差较大(以上)时
7、,由于热应力会引起设备的变形,甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿。三:计算题132图2-1 1、 设接平行管道后,总流量为。 二平行管流量为和。 板努利方程: 22 10m 11 图2-2 总压降相同得: 。2、。 考虑0.5m的安装安全糸数。则泵的安装高度为1m.3、换热器已有的传热面积:。求所需的传热面积:冷凝段的热量: =冷却段的热量:。总热量为:27.55冷却水的用量:冷却水离开冷却段的温度:冷凝段的温度差:冷却段的温度差: 冷凝段所需传热面积: 冷却段所需传热面积: 所需的总的传热面积:6.45.4、水分蒸发量:,.1000 , 625 溶液的沸点为 。 传热糸数K为: 改变压力后
8、的传热糸数: 。 可见结垢以后的传热糸数降低。 试题三二:判断题(18分) 1、在并联管路中,它们的阻力相等,同理在串联管路中,它们的流速也是相等 的。(稳定流动)。2、 转子流量计可以读出任何流体的流量。 3、用雷诺准数来判断流体的流动形态时,在制中属层流范围,在制中属 湍流范围。 4、粘度是流体的物理性质之一,则雷诺准数也是流体的物理性质之一。离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数。 5、往复式压缩机的工作循环是由吸气、排气、膨胀、压缩四个阶段组成。 6、沉降器的生产能力及沉降速度及沉降面积有关,及沉降高度无关。 7、气相及液相所组成的物糸称为气相非均相物糸。 8、用板框式过滤
9、机进行恒压过滤操作,随着过滤时间的增加,滤液量不断增加,生产能力也不断增加。 9、多层导热时,其推动力为各层推动力之和,阻力也为各层阻力之和。 10、流体对流传热膜糸数一般来说有相变时的要比无相变时为大。 11、多层平壁稳定导热时,如果某层壁面导热糸数小,则该层的导热热阻大,推动力小。 12、若以饱和蒸汽加热空气,传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度。 13、所谓黑体就是人们所讲的黑颜色的物体。 14、在同一种流体中,不可能同时发生自然对流和强制对流。 15、多效蒸发可以提高蒸汽的利用率,二次蒸汽利用一次称为单效蒸发,利用二次称为双效蒸发,依次类推。 16、对流传热糸数是物质的一种物理性质
10、。 17、黑体、镜体、和灰体都是理想化的物体,在自然界中并不存在。 18、总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱,及冷、热流体的物性无关。三:计算题(64分)1、 图示,“U”管压差计甲的上部管内充满了水,下部为汞,汞的液面落差为,求?若再接一“U”管压差计乙,其上部仍为水,下部放置不知名的液体,且测得,求?P1 甲乙 2、 一降层室长为5m,宽为3m,高为4m。内部用隔板分成20层,用来回收含尘气体中的球形固体颗粒,操作条件下含尘气体的流量为,气体密度,粘度为。尘粒密度。试求理论上能100%除去的最小颗粒直径?3、 外径为200的蒸汽管道,管外壁温度 为。管外包以导热糸数为 图3-1 的保温材
11、料。要求保温层外壁面温度不超过, 每米 管长的热损失不超过。问保温层的厚度应为多少?4、 欲将浓度为25%,沸点为,流量为的水溶液经蒸发浓缩到50%。料液的进口温度为,加热蒸汽的压强为392.4(绝压),冷凝器的压强为53.32.据经验蒸发器的传热糸数可取,溶液的密度为。若忽略蒸发器的热损失。求加热蒸汽的消耗量及蒸发器所需的传热面积?已知:53.32, , 392.4, 试题三答案三:计算题 1、 。 2、降沉室的总面积:。 沉降速度:。 设沉降区为层流,则有: 验算:。3、 保温材料的导热糸数 :。4、 水分蒸发量: 。加热蒸汽消耗量:。所需的传热面积为:。即所需的加热蒸汽消耗量为。所需的传
12、热面积为 试题四 三:计算题 1、 图示为一输油管路,未装流量计,但在A、B分别测得压强为 ,试估算管道中油的流量? 已知:管为,A、B间距为10m, 其中管道的当量长度为9.3m, 2、试证明球形颗粒在重力场中作自由 沉降时,层流区域内的沉降速度公式 为: 。 3、用一板框压滤机在300压强差下过滤 图4-2 某悬浮液。已知过滤常数K为, 为 。要求每一操作周期得滤液,过滤时间为0.5h。设滤 饼不可压缩,且滤饼及滤液体积之比为0.025。试求:过滤时间;若操作压强 差提高至600,现有一台板框过滤机,每框的尺寸为 ,若 要求每个过滤周期仍得滤液,则至少需要多少个框能满足要求?过滤时间 又为
13、多少? 4、一卧式列管换热器,钢质换热管长为3m,直径为。水以的 流速在管内流动,并从被加热到。流量为、温度为 烃的饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸汽的冷凝潜热为。 已测得:蒸汽冷凝传热糸数为,管内侧热阻为个侧热阻的40%, 污垢热阻又为管内侧热阻的70%,试核算换热管的总根数及换热器的管程数。 计算时可忽略管壁热阻及热损失。 试题四答案三:计算题1、在两点间列板努利方程: 设流体在管路中作层流流动,则: , 。 核算雷诺准数:。 则:油品的流量为。 2、颗粒作自由沉降,受力: , ,层流: ,。 3、过滤面积: ,。 滤饼体积:,框数。 过滤总面积:。5、 传热量为:。 所需水量:。单
14、管水量:,每程所需管子数为:。每程传热面积:,传热糸数:所需传热面积: 管程数为:4.总管数为80根。 试题五A B图5-1 一:简答题(60分) 1、 图示管路中,流体作稳定流动。问: (1)、静压头哪个大?为什么? (2)、体积流量V哪个大?为什么? (3)、质量流速哪个大?为什么? (不计阻力)BZ A R 2、图示,测出A、B两端点的压力差? 3、管子的类型有哪几种?表示方法有哪几种?家里的自来水管是什么管? 4、何谓离心泵的汽蚀现象?如何防 止?5、何谓过滤介质?对过滤介质有何要求? 6、说明热负荷及传热速率的概念及两者之间的关糸? 7、何谓加热剂和冷却剂?举例说明之? 8、叙述导热
15、糸数、对流传热膜糸数、 图5-2 传热糸数的单位及物理意义? R 9、强化传热的途径有哪些? 10、蒸发操作有何特点? 二:计算题1、 容器A、B分别盛有水和密度为的洒精,中间接一水银压差计。(1) 当容器A中的压强(表压)时,测得,求容器B内的压强为多少?(2) 当容器A中的压强减小至,容器B内的压强不变, 图5-3则水银压差计内的读数为多少?2、 用油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷,贮罐内异丁烷液面恒定,其上方压强为652.365。泵位于贮罐液面以下1.5m处,吸入管路的全部压头损失为1.6m。异丁烷在输送条件下的密度为,饱和蒸汽压为637.65 。在泵的性能表上查得,输送流量下泵的允许汽
16、蚀余量为3.5m。试问该泵能否正常操作?3、 在一板框过滤机上过滤某种悬浮液,在0.1(表压)下20分钟可在每平方米过滤面积上得到0.197的滤液,再过滤20分钟又得到滤液0.09,试求共过滤1小时可得总滤液量为多少?4、 某溶液在单效蒸发器中蒸浓,用饱和蒸汽加热,需加热蒸汽量,加热蒸汽的温度为,其汽化潜热为。已知蒸发器内二次蒸汽的冷凝温度为,各项温度差损失共为。取饱和蒸汽冷凝的传热膜糸数为,沸腾溶液的传热膜糸数为,求该换热器的传热面积?(管壁热阻、垢层热阻及热损失忽略不计) 试题五答案一:问答题 1、=,。 2、, 3 、管子的类型有:钢管、铸铁管、有色金属管和非金属管。 表示方法有: 英寸
17、表示法、公寸直径表示法、外径乘壁厚。 4、泵内压强最低处的压强等于同温度下输送液体的饱和蒸汽压时,此时液 体将急剧汽化,并产生大量汽泡,使得叶轮表面或泵内壳表面产生裂缝,泵体振 动,产生噪声,其流量和扬程明显下降。这一现象称为汽蚀现象。确定合适的安装高度以确保不发生汽蚀现象。 5、过滤介质:一种多孔性物质。 要求:多孔性、阻力小;有一定的机械强度;有一定的化学稳定性。 6、传热速率:单位时间内通过传热面的传热量。 热负荷:当生产上需要加热(或冷却)某物料时,便要求换热器在单位时间内向该物料输入或输出一定的热量,这是生产对换热器换热能力的要求,称为该换热器的热负荷。 一个满足生产的换热器应该是:
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