1、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%教研室主任复核 本试卷可能用到的计算值： ln2=0.693, ln3=1.099, ln5=1.609，g=10 m/s2，331.423.14， 1.44一、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
2、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
3、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。二、判断题:（每小题 1 分，共 10 分）1.
4、 对于土壤的污染只能产生局部污染。 （ 得 分得 分系部名称： 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-题号 一 二 三 四 五 六 总分 评卷人得分）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
5、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。 （ ）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
6、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
7、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。 得 分7. 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121214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
8、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 。10. 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12速度之比为（沉降在斯托克斯区） （ ） 。 A 2； B 4； C 1； D 。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。得 分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 分，
9、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。得 分3. 水以
10、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 2103 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，l 1=30 m，l 2=46 m，h 2=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（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 1103 kg./m3，黏度为 1103 Pa./s，其中悬浮有密度为
11、 2.2103 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？水l1 l2 h1h2参考答案一、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.
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=-DAB16. 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
13、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
14、（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） ，
15、 （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（
16、1 分） 。五、计算题1. 解：三种材料的平均对数半径分别为r 总 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 Qc1 Qcd(Vc)/dt （1 分）分离变量 dt=Vdc/(Qc1Qc) （1 分）积分边界：t: 0-tc: 60-20 （1 分）即： = （1 分）02060 c1 Qct=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
17、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(C s-CA)(1 分)(1 分)(1 分)(2 分)(1 分)流出量流入量uAdC AuAdCA+ k(Cs-CA) aAdz=0分离变量，边界为 z: 0-1.2，C A: 0-0.6 Cs0.60 1=1.20-ln =0.6 1.221030.05k=310-5 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
18、列机械能衡算方程212+1+1=222+2+2+以表压表示，p 1=p2=0，水池流速 u1=0，z 1=h1，z 2=0，代入得h1222+11=(+)222=(1+2+2)+进 口 +2弯 头 222= 0.0250.1(30+46+12)+0.5+20.75 222=24222所以 10 +24222 222u2=2.8 m/s流量 q= u2 = =0.022 m3/s24 3.142.80.124(2) 已知流量，计算 u22=42= 40.033.140.01=3.8 /所以，h 1 = +24 =25 =18.05 m222+1222 222 3.82205. 解：(1) =将 代入上式得=()218=2= 3()182解出 1.4410-4 m=144 m=代入沉降速度 得=()218水l1 l2 H1H2102ut=1.3810-2 m/s（2）设流速即水平运动速度为 u，则180.25u 72utu 0.99 m/s
