2023年环境工程原理知识点总结.docx

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1、第II篇 思考题第一章 绪论1.“环境工程学”的重要研究对象是什么？2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些也许的方法？它们的技术原理是什么？3. 简述土壤污染治理的技术体系。4. 简述废物资源化的技术体系。5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系。6. 一般情况下，污染物解决工程的核心任务是：运用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（运用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。第二章 质量衡算与能量衡算第一节 常用物理量1什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？2什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区

2、别是什么？3质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。4大气污染控制工程中经常用体积分数表达污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。5平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多少？第二节 质量衡算1. 进行质量衡算的三个要素是什么？2. 简述稳态系统和非稳态系统的特性。3. 质量衡算的基本关系是什么？4. 以所有组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特性？5. 对存在一级反映过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表达？第三节 能量衡算1物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2什么是封闭系统和开放系统？

3、3简述热量衡算方程的涵义。4对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？5对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表达？ 第三章 流体流动第一节 管流系统的衡算方程1用圆管道输送水，流量增长1倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？2当布水孔板的开孔率为30时，流过布水孔的流速增长多少？3拓展的伯努利方程表白管路中各种机械能变化和外界能量之间的关系，试简述这种关系，并说明该方程的合用条件。4在管流系统中，机械能的损耗转变为什么形式的能量？其宏观的表现形式是什么？5对于实际流体，流动过程中若无外功加入，则流体将向哪个方向流动？6如何拟定流体输送管路系统所需要的输送机械的

4、功率？第二节 流体流动的内摩擦力1. 简述层流和湍流的流态特性。2. 什么是“内摩擦力”？简述不同流态流体中“内摩擦力”的产生机理。3. 流体流动时产生阻力的主线因素是什么？4什么情况下可用牛顿黏性定律计算剪切应力？牛顿型流体有哪些？5简述温度和压力对液体和气体黏度的影响。第三节 边界层理论1. 什么是流动边界层？边界层理论的要点是什么？2简述湍流边界层内的流态，以及流速分布和阻力特性。3边界层厚度是如何定义的？简述影响平壁边界层厚度的因素，并比较下列几组介质沿平壁面流动时，哪个边界层厚度较大：（1）污水和污泥；（2）水和油；（3）流速大和流速小的同种流体。4. 为什么管道进口段附近的摩擦系数

5、最大？5. 简述边界层分离的条件和过程。6. 当逆压梯度相同时，层流边界层和湍流边界层分离点的相对位置如何?请解释其因素。第四节 流体流动的阻力损失1简述运动中的物体受到阻力的因素。流线型物体运动时是否存在形体阻力？2简述流态对流动阻力的影响。3分析物体表面的粗糙度对流动阻力的影响，举应用实例说明。4.不可压缩流体在水平直管中稳态流动，试分析以下情况下，管内压力差如何变化：（1）管径增长一倍；（2）流量增长一倍；（3）管长增长一倍。5试比较圆管中层流和湍流流动的速度分布特性。6试分析圆管湍流流动的雷诺数和管道相对粗糙度对摩擦系数的影响。第五节 管路计算1. 管路设计中选择流速通常需要考虑哪些因

6、素?2. 简朴管路具有哪些特点？3. 分支管路具有哪些特点？4. 并联管路具有哪些特点？5. 分析管路系统中某一局部阻力变化时，其上下游流量和压力的变化。第六节 流体测量1. 简述测速管的工作原理和使用时的注意事项。2. 分析孔板流量计和文丘里流量计的相同点和不同点。3. 使用转子流量计时读数为什么需要换算？测定气体的流量计能否用来测量液体？4. 简述转子流量计的安装规定。第四章 热量传递第一节 热量传递的方式1. 什么是热传导？2. 什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。3. 简述辐射传热的过程及其特点4. 试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处在流动状态。

7、5. 若冬季和夏季的室温均为18，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？第二节 热传导1. 简述傅立叶定律的意义和合用条件。2分析导温系数和导热系数的涵义及影响因素。3为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么需要防潮？4当平壁面的导热系数随温度变化时，若分别按变量和平均导热系数计算，导热热通量和平壁内的温度分布有何差异。5. 若采用两种导热系数不同的材料为管道保温，试分析应如何布置效果最佳。第三节 对流传热1简述影响对流传热的因素。2简述对流传热的机理、传热阻力的分布及强化传热的措施。3为什么流体层流流动时其传热过程较静止时增强？4传热边界层的范围如何拟定？试分析传热边界层

8、与流动边界层的关系。5. 试分析影响对流传热系数的因素。6分析圆直管内湍流流动的对流传热系数与流量和管径的关系，若要提高对流传热系数，采用哪种措施最有效？7流体由直管流入短管和弯管，其对流传热系数将如何变化？为什么？8什么情况下保温层厚度增长反而会使热损失加大？保温层的临界直径由什么决定？9间壁传热热阻涉及哪几部分？若冷热流体分别为气体和液体，要强化换热过程，需在哪一侧采用措施？10什么是传热效率和传热单元数？第四节 辐射传热1分析热辐射对固体、液体和气体的作用特点。2比较黑体和灰体的特性及其辐射能力的差异。3. 温度对热辐射和辐射传热的影响。4分析物体辐射能力和吸取能力的关系。5简述气体发射

9、和吸取辐射能的特性，分析温室效应产生的机理。第五节 换热器1. 简述换热器的类型。2. 什么是间壁式换热器，重要涉及哪几种类型？3. 列管式换热器式最常用的换热器，说明什么是管程、壳程，并分析当气体和液体换热时，气体宜通入哪一侧？4简述增长传热面积的方法。5试分析提高间壁式换热器传热系数的途径。 第五章 质量传递第一节 环境工程中的传质工程1. 简述环境工程中常见的传质过程及其应用领域？第二节 质量传递的基本原理2. 什么是分子扩散和涡流扩散？3. 简述费克定律的物理意义和合用条件。4. 简述温度、压力对气体和液体分子扩散系数的影响。5. 对于双组分气体物系，当总压和温度提高1倍时，分子扩散系

10、数将如何变化？6. 分析湍流流动中组分的传质机理。第三节 分子传质1什么是总体流动？分析总体流动和分子扩散的关系。2在双组分混合气体的单向分子扩散中，组分A的宏观运动速度和扩散速度的关系？3单向扩散中扩散组分总扩散通量的构成及表达式。4. 简述漂移因子的涵义。5. 分析双组分混合气体中,当NB=0、 NB=-NA及NB=-2NA时，总体流动对组分传质速率的影响。第四节 对流传质1. 简述对流传质的机理和传质阻力的分布。2传质边界层的范围如何拟定？试分析传质边界层与流动边界层的关系。3为什么流体层流流动时其传质速率较静止时增大？4虚拟膜层的涵义是什么？试比较对流传质速率方程和费克定律的异同。5比

11、较对流传热和对流传质的区别。为什么对流传质存在两种情况？6. 简述影响对流传质速率的因素和强化传质的措施。第六章 沉降第一节 沉降分离的基本概念1. 简述沉降分离的原理、类型和各类型的重要特性。2. 简要说明环境工程领域涉及哪些沉降分离的过程，并说明其沉降类型和作用力。3. 颗粒的几何特性如何影响颗粒在流体中受到的阻力？4. 不同流态区，颗粒受到的流体阻力不同的因素是什么？5. 颗粒和流体的哪些性质会影响到颗粒所受到的流体阻力，怎么影响？第二节 重力沉降1. 简要分析颗粒在重力沉降过程中的受力情况。2. 层流区颗粒的重力沉降速度重要受哪些因素影响？3. 影响层流区和紊流区颗粒沉降速度的因素有何

12、不同，因素何在？4. 流体温度对颗粒沉降的重要影响是什么？5. 列出你所知道的环境工程领域的重力沉降过程。6. 分析说明决定重力沉降室除尘能力的重要因素是什么？7. 通过重力沉降过程可以测定颗粒和流体的哪些物性参数，请你设计一些的测定方法。第三节 离心沉降1. 简要分析颗粒在离心沉降过程中的受力情况。2. 比较离心沉降和重力沉降的重要区别。3. 同一颗粒的重力沉降和离心沉降速度的关系如何？4. 简要说明旋风分离器的重要分离性能指标。5. 标准旋风分离器各部位尺寸关系是什么？6. 旋风分离器和旋流分离器特点有何不同？7. 离心沉降机和旋流分离器的重要区别是什么。8. 在环境工程领域有哪些离心沉降

13、过程。第四节 其它沉降1. 电沉降过程中颗粒受力情况如何，沉降速度与哪些因素有关。2. 简述电除尘器的组成和原理。3. 电除尘器的优点是什么。4. 惯性沉降的作用原理是什么，重要受哪些因素的影响。5. 惯性沉降应用的优缺陷是什么。6. 环境工程领域有哪些电除尘和惯性除尘过程。第七章 过滤第一节 过滤操作的基本概念1. 过滤过程在环境工程领域有哪些应用。2. 环境工程领域中的过滤过程，使用的过滤介质重要有哪些？3. 过滤的重要类型有哪些？4. 表面过滤和深层过滤得重要区别是什么？第二节 表面过滤的基本理论1. 表面过滤得过滤阻力由哪些部分组成？2. 表面过滤速度与推动力和阻力的关系，如何表达？3

14、. 过滤常数与哪些因素有关？4. 恒压过滤和恒速过滤的重要区别是什么？5. 如何通过实验测定过滤常数、过滤介质的比当量过滤体积和压缩指数？6. 洗涤过程和过滤过程有什么关系？7. 间歇式过滤机和连续式过滤机的相同点和不同点是什么？第三节 深层过滤的基本理论1. 混合颗粒和颗粒床层有哪些重要的几何特性？。2. 混合颗粒的平均粒径和颗粒床层的当量直径如何定义？3. 流体通过颗粒床层的实际流速与哪些因素有关，与空床流速是什么关系？4. 深层过滤速度与推动力和阻力的关系，如何表达？5. 悬浮颗粒在床层中的运动涉及哪些重要行为？6. 流体在深层过滤中的水头损失如何变化，重要存在哪些变化情况？7. 如何防

15、止滤料表层的堵塞，为什么？第八章 吸取第一节 吸取的基本概念1. 简述吸取的基本原理和过程。2. 吸取的重要类型是什么？3. 环境工程领域有哪些吸取过程。4. 环境工程领域吸取的特点是什么？第二节 物理吸取1. 亨利定律有哪些表达形式，意义如何？2. 如何通过平衡曲线判断传质方向，其物理意义何在？3. 举例说明如何改变平衡条件来实现传质极限的改变。4. 吸取过程的基本环节是什么？5. 双膜理论的基本论点是什么？6. 吸取速率与传质推动力和传质阻力的关系，有哪些表达形式？7. 吸取的传质阻力有哪几个部分组成，如何表达，关系如何？8. 简要说明气体性质对传质阻力的不同影响，并举例说明。第三节 化学

16、吸取1. 化学吸取与物理吸取的重要区别是什么？2. 化学反映对吸取过程有哪些影响？3. 如何联系化学吸取的气液平衡和反映平衡？4. 如何解释化学吸取中传质速率的增长？5. 化学反映速率的不同如何影响化学吸取？6. 化学吸取的合用范围是什么？第四节 吸取设备的重要工艺计算1. 吸取塔两相流动的方式各有什么优缺陷？2. 板式塔和填料塔的重要区别是什么？3. 画图说明并流和逆流操作线和平衡线的不同。4. 最小吸取剂如何拟定，吸取剂用量选择遵循什么原则？5. 总体积传质系数的物理意义是什么？6. 传质单元的意义是什么，传质单元数和传质单元高度与哪些因素有关。7. 吸取过程计算的基本关系式有哪些？第九章

17、 吸附第一节 吸附分离操作的基本概念1. 吸附分离的基本原理。2. 简要说明吸附根据不同的分类方法可以分为哪些类型。3. 吸附在环境工程领域有哪些应用，举例说明。第二节 吸附剂1. 常用的吸附剂有哪些？2. 吸附剂的重要特性是什么？3. 简述一下几种吸附剂的制备、结构和应用特性：活性炭、活性炭纤维、炭分子筛、硅胶、活性氧化铝和沸石分子筛。第三节 吸附平衡1. 环境条件如何影响吸附平衡？2. Freundlich方程的形式和合用范围。3. Langmuir方程的基本假设是什么？4. Langmuir方程的形式和合用范围。5. BET方程的物理意义是什么？6. 如何表达吸附剂对不同吸附质的选择性？

18、7. 简要说明液体吸附的吸附等温式形式和合用范围。第四节 吸附动力学1. 吸附过程的基本环节是什么？2. 吸附过程也许的控制环节是什么？第五节 吸附操作与吸附穿透曲线1. 常见的吸附分离设备和操作方式有哪些？2. 接触过滤吸附中，单级吸附、多级吸附和多级逆流吸附的平衡线和操作线关系如何，画示意图说明。3. 接触过滤多级逆流吸附最小吸附剂如何拟定，画示意图说明。4. 固定床吸附中，床层可以分为几个区域，各区域的特点是什么？5. 简述固定床吸附从开始到完全失去吸附能力的变化过程。6. 画出穿透曲线的示意图，并在图中标出穿透点、终点、剩余吸附量和饱和吸附量。第十章 其他分离过程第一节 离子互换1.

19、影响离子互换树脂选择性的因素有哪些？2. 离子互换反映有哪些重要类型？3. 离子互换过程的重要环节是什么，也许的控制环节是什么？4. 如何判断离子互换速度的控制环节？5. 离子互换速度的影响因素有哪些？第二节 萃取1. 萃取分离的原理和特点是什么？2. 萃取分离在环境工程领域有哪些应用。3. 说明三角形相图中各区域点的意义。4. 三角形相图中假如包含溶解度曲线和联结线，说明各区域点的意义（稀释剂和萃取剂完全不互溶）？5. 三角形相图中包含溶解度曲线，说明哪些区域是均相，哪些是多相，相的组成如何（稀释剂和萃取剂完全不互溶）？6. 萃取剂的选择原则是什么？7. 画图说明单级萃取、多级错流萃取和多级

20、逆流萃取分派曲线和操作线的不同关系？8. 萃取剂用量的拟定有哪些考虑？第三节 膜分离1. 简述膜分离过程的类型和特点。2. 膜组件有哪些重要形式？3. 决定膜分离渗透性的重要因素有哪些？4. 膜分离的选择性可以用哪些参数表达？5. 多孔模型和溶解-扩散模型的基本假设是什么，分别涉及到哪些膜和物性参数？6. 渗透现象是如何发生的，实现反渗透的条件是什么？7. 反渗透和纳滤机理有哪些基本理论？8. 浓差极化现象是如何发生的，对膜分离过程有何影响？9. 说明凝胶层的形成过程以及对膜分离的影响。10. 说明电渗析中浓差极化的形成过程以及极限电流密度的出现和影响。第十一章 反映动力学基础第一节 反映器和

21、反映操作1. 反映器的一般特性重要指哪几个方面？2. 反映器研究开发的重要任务是什么？3. 什么是间歇操作、连续操作和半连续操作？它们一般各有哪些重要特点？4. 什么是空间时间和空间速度？它们所表达的物理意义分别是什么？5. 一般情况下，反映器内的流体流动状态会对反映结果产生影响，为什么？6. 根据反映物料的流动与混和状态，反映器可分为哪些类型。7. 反映器设计的基本内容涉及哪几个方面？它通常使用哪几类基本方程？第二节 反映的计量关系1. 什么是膨胀因子？膨胀因子为1的反映体系，反映后系统的物质的量将如何变化？若是膨胀因子为0.5的反映体系，则如何变化？2. 什么是简朴反映和复杂反映？可逆反映

22、属于哪一类反映？为什么？3. 什么是均相内反映和界面反映？4. 对于连续反映器，某一关键组分的转化率的一般定义是什么？5. 对于实际规模的化学反映器，影响某一关键组分的转化率的重要因素是什么？第三节 反映动力学1. 若将反映速率的定义写成rAdCA/dt，该定义式成立的条件是什么？说明理由。2. 气固相反映的反映速率有哪几种表达方式？气液相反映哪？3. 什么是反映级数？它的大小能否反映反映速率的大小？为什么？4. 对于某一化学反映，它的速率常数是否与反映物的浓度有关？催化剂能否改变速率常数的大小？5. 零级不可逆单一反映有哪些重要特点？6. 一级不可逆单一反映有哪些重要特点？7. 二级不可逆单

23、一反映有哪些重要特点？8. 对于可逆单一反映，反映物的浓度能减少到零吗？为什么？9. 在平行反映中，什么是主反映？什么是副反映和副产物？10. （9）对于串联反映，其中间产物的浓度随反映时间如何变化？在实际操作中能否将中间产物的浓度控制到最大值？如何控制？第十二章 反映动力学的解析方法第一节 动力学实验及实验数据的解析方法1. 动力学实验的重要目的有哪些？2. 用槽式反映器进行动力学实验有哪些优点？3. 对反映器进行物料衡算时，一般应注意哪些问题？4. 对于全混流槽式反映器和推流式反映器，分别如何选择物料衡算单元，为什么？第二节 间歇反映器的解析1. 在环境工程研究中，进行液相反映速率方程的实

24、验测定期，常采用间歇反映器，为什么？2. 简述运用间歇反映器进行动力学实验的一般环节。3. 试用流程图表达间歇动力学实验数据的积分解析法。4. 试用流程图表达间歇动力学实验数据的微分解析法。5. 如何运用半衰期拟定反映级数？第三节 连续反映器的解析1. 在稳态状态下，槽式连续反映器内的组分组成和转化率随时间变化吗？为什么？2. 试用流程图表达运用槽式连续反映器进行动力学实验的一般环节。3. 试用流程图表达运用积分平推流反映器进行动力学实验的一般环节。4. 试用流程图表达运用微分反映器进行动力学实验的一般环节。5. 什么是积分反映器和微分反映器？它们用于动力学实验时，各有什么特点？第十三章 均相

25、化学反映器第一节 间歇与半间歇反映器1. 对于一个实际规模的均相连续反映器，影响反映物转化率的重要因素有哪些？2. 间歇反映器的一般操作方式是什么？你能举出哪些间歇反映器的例子？3. 半间歇反映器有哪几种操作方式？4. 半间歇反映器与间歇反映器相比有哪些异同点？5. 对于半间歇反映器，转化率是如何定义的？第二节 完全混合流反映器1. 全混流连续反映器的一般操作方式是什么？你能举出哪些间歇反映器的例子？2. 与间歇反映器相比，对于同一反映，在同样的反映条件下，达成同样的转化率，所需全混流连续反映器的体积有何不同？为什么？3. 对于一简朴不可逆反映，在反映器总有效体积和反映条件不变的条件下，随着全

26、混流反映器的级数的增长，反映物的转化率如何变化？为什么？转化率的极限值是什么？4. 简述多级全混流反映器的解析计算法。5. 简述多级全混流反映器的图解计算法。第三节 平推流反映器1. 对于一个实际规模的反映器，在什么条件下可视为平推流反映器？2. 对于不可逆液相反映，运用间歇反映器和抱负平推流反映器进行反映操作时的基本方程有何异同？简要分析其理由。3. 与间歇反映器相比，对于同一反映，在同样的反映条件下，达成同样的转化率，所需平推流反映器的体积相同。如何解释这种现象？4. 循环反映器有哪几种典型的操作方式？5. 对于在平推流反映内进行的不可逆液相反映，假如将出口处的反映物料器一部分返回到反映器

27、，反映物的转化率将如何变化？如何解释这种变化？第十四章 非均相化学反映器第一节 固相催化反映器1. 催化反映有哪些基本特性？2. 固体催化剂的一般组成是什么？载体在固体催化剂中起什么作用？3. 固相催化反映过程一般可概括为哪些环节？4. 固相催化反映有哪些基本特点？5. 固相催化反映的本征动力学过程涉及哪些环节？6. 在进行本征动力学速率方程的实验测定中，如何消除外扩散和内扩散的影响？分别如何拟定实验条件？7. 催化剂有效系数的基本定义什么？它有哪些用途？8. 催化西勒（Thiele）模数的物理意义是什么？具体说明西勒（Thiele）模数的大小如何影响催化剂的有效系数？9. 简述影响球形催化剂

28、有效系数的重要因素及其产生的影响。10. 什么是流化床反映器？与固定床反映器相比，它有哪些优缺陷？第二节 气液相反映器1. 气液相反映过程一般可概括为哪些环节？2. 气液相反映的本征反映速率方程是什么涵义？3. 气液相瞬间反映的基本特点是什么？4. 气液相瞬间反映的增强系数有何物理意义？5. 什么是界面反映？6. 气液相快速反映的基本特点是什么？7. 根据气液相拟一级快速反映的宏观速率方程，简述提高反映速率的措施。8. 什么是八田数？它有何物理意义？9. 气液相拟一级快速反映的增强系数具有什么物理意义？10. 气液慢速反映的基本特点是什么？11. 气液相反映的宏观速率方程根据本征反映速率的快慢

29、有不同的表达形式，为什么？第十五章 微生物反映器第一节 微生物与微生物反映1. 为什么说微生物反映类似于化学反映中的自催化反映？2. 微生物反映一般可分为哪几类反映？3. 微生物反映中的基质有哪些作用？4. 微生物反映的产物有哪几类？5. 有机物的微生物分解反映中产生的能量有哪些用途？第二节 微生物反映的计量关系1. 什么是计量学限制性基质？2. 什么是生长速率限制性基质？3. 细胞产率系数有哪些用途？4. 细胞产率系数有哪几种？它们取值范围各是什么？5. 什么是有效电子？如何计算？6. 什么是代谢产物的产率系数？第三节 微生物反映动力学1. 什么是微生物的比生长速率？2. Monod方程中的

30、最大比生长速率和饱和系数各表达什么意义？3. 与富营养细胞相比，贫营养细胞的饱和系数有何特点？4. 基质消耗速率方程中的维持系数有什么物理意义？5. 影响以微生物膜表面积为基准的基质消耗速率的重要因素（重要指与微生物膜和基质自身特性有直接关系的重要因素，不涉及温度、pH等环境条件）有哪些？6. 试比较固体催化剂的有效系数与微生物膜的有效系数的定义有何不同？第四节 微生物反映器的操作与设计1. 微生物的间歇培养生长曲线可分为哪几个阶段？什么是最大收获量？2. 微生物的半连续培养的操作方式有何特点？3. 在微生物的半连续培养中，反映器内基质浓度会出现先增长后减少的现象。为什么出现这种现象？4. 什

31、么是稀释率？微生物的连续培养系统（没有细胞循环系统）中，稀释率的最大值是什么？5. 在微生物的连续培养系统中，能否控制微生物的比生长速率？如何实现？6. 什么是微生物连续培养中的“洗脱现象”？为什么会出现这种现象？7. 细胞循环反映器可以在大于微生物比生长速率的条件下稳定运营，为什么？第III篇 综合练习题一、环境工程原理基础11 简答题1 写出下列物理量的量纲 （1） 粘度；（2）扩散系数D。答：（1）粘度的量纲：（2）扩散系数D的量纲：2 简述等分子反向扩散和单向扩散过程及传质通量的区别。答：单向扩散时存在流体的总体流动，因此扩散组分的传质通量增长。3 边界层分离的条件是什么？层流边界层和

32、湍流边界层哪个更容易发生边界层分离？为什么？答：粘性作用和存在逆压梯度是流动分离的两个必要条件 层流边界层更容易发生分离。因素：层流边界层中近壁处速度随y的增长缓慢，逆压梯度更容易阻滞靠近壁面的低速流体质点。4 水在圆形直管中呈层流流动。若流量不变，说明在下列情况下，摩擦阻力的变化情况：（1）管长增长一倍；（2）管径增长一倍。答： 层流时：管长增长一倍时，阻力损失增长一倍；管径增长一倍时，阻力损失减小为本来的1/16。5 试写出几种重要的强化间壁式换热器传热效果的具体措施。答：根据传热基本方程，可通过增长传热面积、增大传热系数和推动力来强化传热。具体措施涉及：（1）采用小直径管、异形表面、加装

33、翅片等；（2）改变两侧流体互相流向，提高蒸汽的压强可以提高蒸汽的温度，增长管壳式换热器的壳程数；（3）提高流体的速度，增强流体的扰动，采用短管换热器，防止结垢和及时清除污垢等。6 网球的粗糙表面有助于减少运动阻力，试解释因素。答：运动阻力涉及摩擦阻力和形体阻力。由于球面面积较小，网球运动速度较快，形体阻力占重要地位。表面粗糙可以使边界层湍流化，使边界层分离点后移，减少形体阻力，从而减少运动阻力。7 水在光滑圆形直管中流动，分析以下情况下因摩擦阻力而产生的压降的变化情况：（1） 水在管中呈层流流动，流量不变，管长增长一倍或管径增长一倍；（2） 水作湍流流动，管长及管径不变，流量增长一倍，摩擦系数

34、为。答：压降（1） 层流时，管长增长一倍时，压降增长一倍；管径增长一倍时，压降减小为本来的1/16。（2） 湍流时，流量增长一倍时，压降增长，为本来的5.19（或2（21/4）倍。8 某热水管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，若保温材料厚度相同，为了达成较好的保温效果，应将哪种材料放在内层，试解释因素。答：应将导热系数小的材料放在内层。证明过程：设当在内层，有当在内层，有为比较的大小，将上两式相除，可得，因此应将放在内层。9 转子流量计在安装和使用中应注意什么？答：安装转子流量计时应注意： （1）转子流量计必须垂直安装,若倾斜度1度将导致0.8的误差。 （2）转子流量计必须安装在垂直管

35、路上，且流体流动的方向必须由下往上。 使用时应注意：测量流体和环境条件是否与出厂时标定的相同，如不同，需对读数进行校正10. 流体在管内流动时，同时发生传热或传质过程。当流速增长致使流态发生变化时，对流动和传递过程产生什么影响？当流体流过弯管时，与直管有什么不同？答：流动转化为湍流后，流动阻力增长，传热或传质阻力减少。流体流过弯管时，由于离心力的作用，扰动加剧，使阻力损失增长，传递系数增大，传递过程被强化。CA0CA0CA011. 流体中组分A的含量为，与平壁面接触，壁面上组分A的含量为，且。试绘制当流体分别为静止、沿壁面层流流动和湍流流动时，组分A在壁面法向上的浓度分布示意图。 a.静止时

36、b.层流流动 c.湍流流动答：图15-1 综合练习题1.1(11)图答案见上图。12. 设冬天室内的温度为，室外温度为，。在两温度保持不变的情况下，试绘制下列三种情况下从室内空气到室外大气温度分布示意图。（1）室外安静无风，不考虑辐射传热； （2）室外冷空气以一定流速流过砖墙表面； （3）除了室外刮风外，还考虑砖墙与四周环境的辐射传热。室内T1室外T2室内T1室外T2室内T1室外T213. 流体沿平壁面流动时，同时发生传质过程。当流速增长致使流动状态由层流变为湍流时，试分析流动边界层厚度的变化，以及对流动阻力和传质阻力产生的影响。答：边界层厚度与流速有关，流速增长，边界层厚度减少。流动由层流变

37、成湍流，速度梯度变大，摩擦力增长，流动阻力增长；边界层厚度减少，而传质阻力重要集中在边界层，湍流加大了液体的对流，浓度梯度增大，传质阻力减少。14. 流体沿壁面流动时，有时会出现边界层分离的现象。试论述（1）边界层分离的条件；（2）流动状态对边界层分离和流动阻力的影响。答：（1）边界层分离的条件：流体具有粘滞性，产生逆压梯度，将靠近界面的慢流体的速度阻滞为零，即可发生边界层分离。（2）层流边界层速度变化较湍流小，慢速流体更容易被阻滞。所以，湍流边界层分离比层流延后。由于湍流边界层分离延后，分离点下移，尾流区较小，所以其形体阻力小。15. 有一个套管换热器，内管外侧装有翅片，用水冷却空气，空气和

38、水各应走哪里（管内和壳间）？试解释因素。答：装有翅片的目的一方面是为了加大接触面积；另一方面是为了破坏边界层形成以提高对流传热系数。由总传热速率方程 可以看到：要提高传热器的传热效果，应当提高限制环节的传热效果。因此，在用水冷却空气的换热过程中，空气对流传热慢，是制约因素。所以，翅片应放在空气一侧，即空气走壳间，水走管内。16燃烧废气中具有SO2，欲采用吸取法去除。根据你所学的知识，分析提高去除效率的方法。答：吸取法可近似认为单向扩散，。由上式可知，为了提高吸取效率，可以增长SO2的浓度（浓缩尾气），换用高效的吸取液（碱液等）；同时即使更换新的吸取液；增大吸取液与SO2的接触面积（雾状喷淋）；

39、适当增长温度和压强，以加快碱液对SO2的吸取速率。12 某城市生活污水采用完全混合曝气法解决，水量为3104m3/d，BOD5浓度为200mg/L，规定稳态运营时，出水BOD5浓度达成一级排放标准，即30mg/L，曝气池中有机物的降解遵循一级反映，反映速率为 （反映速率常数0.1d-1）。（1）拟定曝气池的有效容积；曝气池沉淀池污泥回流（2）若曝气池中污泥浓度为2023 mg/L，回流污泥浓度为4000 mg/L，求沉淀池的污泥回流比R。解：（1）以曝气池和沉淀池为衡算系统，以BOD5为衡算对象，由物料衡算方程得：系统稳态运营，0；代入相应数值得：（2）以曝气池为衡算系统，以污泥为衡算对象。由

40、衡算方程，得13一直径为2m的贮槽中装有质量分数为0.1的氨水，因疏忽没有加盖，则氨以分子扩散形式挥发。假定扩散通过一层厚度为5mm的静止空气层。在101KN/m2、20下，氨的分子扩散系数为1.8105m2/s，计算12小时中氨的挥发损失量。计算中不考虑氨水浓度的变化，氨在时的相平衡关系为。解：氨在水中的摩尔分数为：由题中的相平衡关系算出氨在液面上的分压2690.105=28.2KN/m2氨在空气中的分压为0空气的分压：在水面上：在空气中：空气的对数平均分压为：因此，氨在空气中的扩散速率为：水槽的表面积为12小时氨的挥发损失量为：G2.9753.1424=224.4kg/d14将水从贮水池输

41、送到解决构筑物中，原有一条管路，直径为500mm。为增长输水量，在该管旁增长一条新管，管径为250mm。两管均为水平敷设，长度相等，为1000m，流动处在阻力平方区，摩擦系数为0.02。当两管的出水端单独接入构筑物和合并后接入构筑物时，两管中的流量比为多少？当两管长度为10m时，流量比为多少？解：（1）管长为1000m时，阻力损失重要为沿程损失，局部损失可以忽略。两管单独接入构筑物或合并后接入构筑物时，两管的水力损失应相等有：即：其中，0.02；1000m；:500: 250所以，（2）管长为10m时，沿程阻力损失和局部阻力损失均要考虑。当两管单独接入构筑物时，两管的水力损失分别为：（注：以下

42、两式中删除了分母中的g）大管：小管：两管水力损失相等，故所以当两管合并后接入构筑物时，忽略交汇点处水力损失：大管：小管：两管水力损失相等，故所以15有一外径为150mm的钢管，为减少热损失，今在管外包以两层绝热层。已知两种绝热材料的热传导系数之比为1：2，两种绝热层厚度都为30mm。试比较两种绝热材料不同顺序放置时的热损失。设两种情况下内外温度不变。解：设两种绝热材料的导热系数为：1：2当导热系数的材料放在内层时： （1）其中，将，代入式（1）得（注：式（2）和（4）最后一项的分母中增长了1） （2）当导热系数的材料放在内层时： （3）向式（3）代入，得 （4）比较式（2）和（4）可以看到即把

43、导热系数较小的绝热材料放在内层可以减少热损失。1.6 某一双池塘系统如图所示。上游流量为10104m3/d，其中有机物浓度为20mg/L。第一个池塘的容积为5.0104m3，第二个池塘的容积为3.0104m3。有一股流量为1104m3/d的污水进入第一个池塘，有机物浓度为120 mg/L。有机物降解符合一级反映动力学，降解速率常数为0.30d1。不考虑蒸发、渗漏或降雨等因素，假设每一个池塘都呈完全混合状态，求稳定状态下每个池塘出水的有机物浓度。解：以第一个池塘为衡算系统，在稳定状态下，由物料衡算方程得：=25.6mg/L以第二个池塘为衡算系统，在稳定状态下，由物料衡算方程得：=23.7mg/L

44、1.7 现有一传热面积为3m2、由252.5mm的管子组成的列管式换热器，拟用初温为30的水将某液体由200冷却到100，水走管内。已知水和液体的定压比热容分别为4.18 kJ/(kg.K)和2.0kJ/(kg.K)，冷侧和热侧的对流传热系数分别为2023 W/（m2K）和250 W/（m2K）。当水和液体的质量流量分别为1000kg/h和1200kg/h时，通过计算说明该换热器是否满足规定；若不满足，可通过什么方法解决（定性分析）？（两流体呈逆向流动，忽略管壁热阻和污垢热阻）解：用30的水将某液体由200冷却到100时，由热量衡算方程，有，故水的最终温度为逆向传热时的平均温差为传热阻力为该换

45、热器在此时可以传递的热量为因此，该换热器无法满足规定。解决的方法：在无法改变水温的情况下，增长水的流量，从而增大平均温差；增长换热器数量或换用换热面积较大的换热器；在换热器内部安装翅片，热流体走管外，增大热侧对流传热系数，从而增大总传热系数，并增大传热面积。1.8 将20的水以30 m3/h的流量从水池送至高位水箱，已知水箱顶部压强为0.05MPa（表压），水箱水面与水池水面的高差为10m。输水管内径为80mm，长18m，管线局部阻力系数（阀全开时），摩擦系数，求所需泵的功率。已知水的粘度为1103Pas，密度为1103kg/m3。解：输水管中的水流流速输水管局部阻力损失：摩擦系数：输水管沿程阻力损失