清华大学2006年秋季学期环境工程原理第一部分本科测验题
环境工程原理考试第一部分试题
pb,m=98.345kPa
NA
=
DAB p RTLpbm
( pA,i
−
pA,0 )
NA=3.38×10-7kmol/(m2s)
KG=NA/( pa,i-pa,0)
=1.026×10-7mol/(m2Pas)
4.解:由题有
NA
=
− DAB
dcA dz
+
cA c
(NA
+
NB
)
因为有反应 2A(g)―― B(g),所以可得 NA=2NB
第 1 题图示 2.厚度为 240mm 的砖墙,内壁温度为 200℃,外壁温度为 20℃,砖墙的导热系 数与温度的关系可以表示为 λ = 0 .2 (1 + 2 .5 × 1 0 −3T ) W/(m·℃),试求穿过砖墙 的导热通量和砖墙中心平面的温度。(10 分) 3.在一细管中,底部水在恒定温度 298K 下向上部的干空气蒸发。干空气压力 为 0.1×106pa、温度为 298K。水蒸气在管内的扩散距离(由液面到管顶部)L= 10cm。在 0.1×106Pa、298K 的温度时,水蒸气在空气中的扩散系数为 DAB= 2.50×10-5m2/s。试求稳态扩散时水蒸气的传质通量和传质分系数。(10 分) 4.纯气体 A 通过厚为 0.01m 的气膜向催化剂表面扩散,并在催化剂的作用下, 发生瞬时化学反应 2A(g)―― B(g),生成的气体反向扩散回来。已知总压为 101.3kPa,温度为 300K,扩散系数 DAB 为 1×10-5 m2/s。试求稳定情况下 A 的传 质通量。(15 分) 5.在一逆流操作的列管式换热器中用水将油冷却,换热器管束由 Φ25×2.5mm 的 钢管组成,油的比热为 2.5 kJ/(kg·℃),油走管间,流量为 5000kg/h, 温度从 100℃ 冷却至 65℃,水走管内,温度从 20℃升至 45℃,油和水的对流给热系数分别为 500 W/(m2·K)和 2000 W/(m2·K)。
大学课程《环境工程原理》试题及答案
大学课程《环境工程原理》试题及答案一:简答题(60分)1、 图示管路中,流体作稳定流动。
问: (1)、静压头gpρ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) 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、说明热负荷与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、叙述导热糸数、对流传热膜糸数、 图5-2 传热糸数的单位及物理意义? 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3800mKg 的洒精,中间接一水银压差计。
(1)当容器A 中的压强pa P A 410943.2⨯=(表压)时,测得m R 3.0=,m h 5.01=.m h 2.02=,求容器B 内的压强为多少?(2)当容器A 中的压强减小至pa P A 410962.1⨯=,容器B 内的压强不变, 图5-3p p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652.365Kpa 。
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3530m Kg ,饱和蒸汽压为637.65Kpa 。
在泵的性能表上查得,输送流量下泵的允许汽蚀余量为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0.1Mpa (表压)下20分钟可在每平方米过滤面积上得到0.1973m 的滤液,再过滤20分钟又得到滤液0.093m ,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h Kg 2100,加热蒸汽的温度为C 0120,其汽化潜热为KgKj2205。
清华大学2007年秋季学期环境工程原理第一部分测验题(A)
前,尾流区较大,形体阻力大。而湍流边界层速度梯度大,边界层分离点后移,尾流区
较小,形体阻力减小,运动阻力也相应减小。
5、 一、采用吸收能力较强的洗液,如酸性溶液;二、可采用喷雾等方法增大接触面积;三、
适当增加压强;四、加快废气流速,加强扰动;五、逆向流动等等。
6、 联立 Q=KAΔTm=qcCc(Tc2-Tc1)
(1)穿过砖墙的热流密度; (2)砖墙中心平面的温度。(10 分) 4.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 3000kg/h。冷却 水在直径为φ180×10mm 的管内流动,温度从 20℃升至 30℃。已知热水的对流传热系数为 3490 W/(m2·K),冷水的对流传热系数为 1950 W/(m2·K)。换热器使用一段时间后,管壁 两侧均产生污垢,热侧和冷侧的污垢热阻分别为 0.00026 m2·K/W 和 0.000176m2·K/W,管壁 的导热系数为 45 W/(m·K)。若忽略热损失,且近似认为冷水和热水的比热相等,均为 4.18 kJ/(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。(15 分)
(1)萘粒置于大范围静止空气中(注:在大范围静止空气中的传质阻力相当于通过厚 度为球半径的静止空气层的阻力);
(2)空气处于流动状态,平均对流传质系数为 6.4×10-3m/s。(15 分) 3.厚度为 240mm 的砖墙,内壁温度为 200℃,外壁温度为 20℃,砖墙的导热系数与温度 的关系可以表示为 λ = 0 .2 (1 + 2 .5 × 1 0 −3 T ) W/(m·℃),试求:
D. 包上保温层总比原来(不包)要小
8.为减少室外设备的热损失,保温层外包一层金属皮,一般说来应该是( )
大学课程《环境工程原理》试题及答案
大学课程《环境工程原理》试题及答案一:填充题(20分)1、边界层的形成是流体具有_________结果。
2、用阻力糸数法来计算突然扩大和突然缩小的损失时,按_____管内的流速来计算动能项。
3、长方形的长为2a ,宽为 a ,其当量直径为_________________4、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的___________.5、经内径为158mm 的钢管输送运动粘度为s m 290的燃料油,若保持油品作层流流动,则最大流速不能超过________。
6、用离心泵在两个敞开容器间输液,若维持两容器的液面高度不变,当关小输送管道的阀门后,管道的总阻力将___________。
7、离心泵的工作点是___________曲线与________________曲线的交点。
8、往复式压缩机的余隙糸数ε=___________,ε_______-,则容λ增大,生产能力_______________。
9、沉降操作是指在某种______中利用分散相和连续相之间的________,使之发生相对运动而实现分离的操作。
沉降过程有_____和_____沉降两种方式。
10、工业上常用的过滤介质主要有________、__________、___________。
11、在过滤操作中,真正发挥拦截颗粒作用的主要是_______而不是______。
12、在平壁稳定热传导过程中,通过三层厚度相同的材料,三层间的温度差变 化是依次降低,则三层材料的导热糸数的大小顺序__________________。
13、沸腾传热可分为三个区域,它们是_______、_________、_________ 。
应维持在_____________区内操作。
14、用饱和蒸汽加热水,经过一段时间后,发现传热阻力迅速加大,这可能是由于___________________________________所引起的。
15、温度差损失包括______________、___________、___________。
清华大学环境工程原理(04--07本科期末试卷)
清华大学环境工程原理(反应工程原理部分)期末试卷(环4)清华大学本科生考试试题专用纸考试课程:环境工程原理(反应工程原理部分)环4年级2007年1月14日1、简要回答以下问题(每题6分,共24分)(1)什么是积分反应器和微分反应器?它们用于动力学实验时,各有什么优缺点?(2)反应器内的流体流动和混合状态会不会影响反应结果?为什么?(3)简要说明为什么气液相反应的宏观速率方程根据本征反应速率的快慢有不同的表达形式。
(4)在微生物反应中,细胞产率系数有哪几种表达方式?它们的取值范围是什么?2、某固定床固相催化反应器的有效体积为2m3,填充层空隙率为0.3。
反应物料以0.5m3/h的流量流入反应器。
试计算该反应器的空间时间,空间速度和实际平均接触时间。
若填充层空隙率提高到0.4,以上各参数如何变化?(10分)3、利用微生物细胞形成的颗粒状污泥处理只含有葡萄糖的废水,若不考虑处理过程中微生物的生长,仅把颗粒污泥看作固体催化剂,试回答以下问题:(15分)(1)在厌氧条件下进行该废水的处理,试分析该反应系统的微观过程。
请给出2种提高葡萄糖处理效率的途径,并分析其理论依据。
(2)在好氧条件下进行该废水的处理,试分析该反应系统的微观过程。
4、已知不可逆液相反应A →P的半衰期与A的初始浓度无关,试回答以下问题:(共30分)。
(1)给出该反应的动力学方程的一般形式。
(2)利用间歇反应器进行动力学实验(反应物料中A的初始浓度为50mol/m3),结果表明,在25oC时,A的转化率达到90%时的反应时间为2小时。
在同样的物料浓度和温度条件下,利用完全混合流反应器进行该反应时,要使A的去除率达到90%,反应物料需在反应器中平均停留多少时间?(3)该反应在有效容积为2m3的全混流连续反应器内进行,物料流量为1m3/h ,试计算A的转化率。
保持物料流量不变,将出口处物料回流(回流比为0.5),A的转化率如何变化?(4)该反应在有效容积为2m3的平推流反应器内进行,物料流量为1m3/h ,试计算A的转化率。
《环境工程原理》复习题(专升本)
《环境工程原理》复习题(专升本)一、填空题1. 在流动系统中,水连续地从粗圆管流入细圆管,粗管内径为细管的2倍。
则细管内水的流速为粗管内流速的________倍。
2. 某室内空气中O 3的浓度是0.08×10-6(体积分数),在1.013×105Pa 、25℃下,该浓度可表示为 _________μg/m 3。
3. 从技术原理上看,污染控制技术分为三大类,分别为:_________、_________和_________。
4. 在深层过滤中,流体的悬浮颗粒随流体进入滤料层进而被滤料捕获,该过程主要 包括以下几个行为: 、附着行为、 。
5. 实验室用水吸收空气中的NH 3,基本属于_________控制,气膜阻力 _ 液膜阻力。
6. 某化工厂,用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽,经过一段时间运行后,发现 换热器的传热效果明显下降,分析主要原因是 。
7. 反映旋风分离器分离性能的主要指标有 和 。
8. 传热过程的强化措施多从以下三方面考虑:增大传热面积、 和 。
10、降沉室内颗粒得以沉降的条件 。
11、边界层的形成是流体具有_________结果。
12、常温下水的密度为10003m Kg ,粘度为1mPa ·S ,在mm d 100 内的管内以sm 3 速度流动,其流动类型为 ______________。
13、长方形的长为2a ,宽为 a ,其当量直径为_________________。
13、对流传热的热阻主要集中在__ ,因此 该层厚度是强化对流传热的重要途径。
14热量传递的基本方式有________、________和________三种。
15在间壁式换热器中,间壁两边流体都变温时,两流体的流动方向有________、________、________和________四种。
16球形颗粒在静止流体中作重力沉降,所受到的力分别为________、_______和_______。
大学课程《环境工程原理》试题及答案
大学课程《环境工程原理》试题及答案一:填充题(20分)1、某连续精馏塔中,若精馏段操作线方程的截距为零,则精馏段操作线斜率等于_______,提馏段操作线的斜率等于________ ,回流比等于____________, 馏出液等于___________,回流液量等于_____________。
2、理想溶液的特点是同分子间作用力_____异分子间作用力,形成的混合溶液中没有__________________.___________________。
3、精馏塔结构不变,操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶流率一定,只减少塔釜的热负荷,则塔顶组成______,塔底组成________4、精馏塔的塔底温度总是_______塔顶温度,其原因________________、________________________________________________________。
5、已测得精馏塔自塔顶下数第四和第五层塔板的两相组成为0.62、0.75、0.70、0. 82,其中70.04=x ,试判断:=4y ______、 =5y ______ 、=5x ____。
6 、塔板负荷性能图中有______线,分别是___________、____________、_________________、_____________________、_____________________。
7、在选择吸收剂时,应主要考虑的4个方面是_____________、___________、_____________、______________。
8、对于低浓度气体吸收操作,在求传质单元数时,解析法的适用条件是__________________,对数平均推动力法的适用条件是__________________, 梯级图解法的适用条件是____________, 图解积分法的适用条件是_______。
9、生产上常见的脱吸方法有___________、____________、__________。
环境工程原理复习题答案
环境工程原理复习题答案一、单项选择题1. 环境工程中,下列哪项不是水污染的主要来源?A. 工业废水B. 农业化肥C. 城市生活污水D. 大气污染答案:D2. 环境工程中,哪种方法不适用于处理有机污染物?A. 生物降解B. 活性炭吸附C. 化学沉淀D. 光催化氧化答案:C3. 环境工程中,大气污染的主要来源不包括以下哪项?A. 工业排放B. 交通尾气C. 家庭烹饪D. 海洋污染答案:D二、多项选择题1. 环境工程中,下列哪些因素会影响土壤污染?A. 农药使用B. 工业废弃物C. 城市垃圾D. 地下水流动答案:A, B, C2. 环境工程中,哪些是水处理中常用的物理方法?A. 沉淀B. 过滤C. 反渗透D. 离子交换答案:A, B三、判断题1. 环境工程中,生物处理法可以有效地去除水中的氮、磷等营养物质。
(对)2. 环境工程中,所有的大气污染物都可以通过植物吸收来净化。
(错)3. 环境工程中,土壤修复技术通常不包括物理修复方法。
(错)四、简答题1. 简述环境工程中固体废物的处理方法有哪些?答:固体废物的处理方法主要包括物理处理、化学处理和生物处理。
物理处理包括压实、破碎、分选等;化学处理包括化学稳定化、化学分解等;生物处理包括堆肥化、厌氧消化等。
2. 描述环境工程中大气污染的控制技术。
答:大气污染的控制技术主要包括燃烧前控制、燃烧中控制和燃烧后控制。
燃烧前控制包括燃料脱硫、脱硝等;燃烧中控制包括优化燃烧条件、使用低污染燃烧技术等;燃烧后控制包括烟气脱硫、脱硝、除尘等。
五、计算题1. 某工厂排放的废水中,COD(化学需氧量)浓度为500mg/L,若采用生物处理法,处理效率为80%,求处理后废水的COD浓度。
答:处理后废水的COD浓度= 500mg/L × (1 - 80%) = 100mg/L。
2. 某城市生活垃圾填埋场,每日产生垃圾量为1000吨,若垃圾的生物降解率为50%,求一年内该填埋场产生的甲烷量(假设每吨垃圾产生甲烷50立方米)。
(精编)环境工程原理补充习题参考答案第一部分XXXX
(精编)环境工程原理补充习题参考答案第一部分XXXX环境工程原理修订材料(2007 年)目录总结2总结第二章质量衡算与能量衡算、单位换算「水处理:一般1L 污水可近似认为等于 1000g 。
1mg / L 的质量分数为 1mg / 1000g = 1 x 10-6 = 1ppm 污水浓度过高时,1mg / L 的质量分数为1x 10-3十混合 物密度值L 大气污染控制工程: 常用体积分数;H p H F q第三章流体流动、衡算方程环境工程中 三、质量与能量衡算若视为理想气体—A V RT 103pM A1 .质量衡算(■以物料全部组分为对象: q mr 0 (质量守恒)I 以某种元素或 物质为对象广1)稳态非反应系统: q ml q m2 2) 稳态反应系统:q ml q m2 q mr 0q ml q m2 k V 0 (一级反应)3) 非稳态系统:•dm q ml q m2 qdt 封闭系统2•能量衡算 q H p H F E q(不考虑做功,仅考虑热量交E Q Q{无相变:E Q Q mC p T 有相变:相变时吸收或放出热量, 但温度不变E Q mL 开放系统(稳二、流体流动内摩擦力2 •内摩擦力(2 ) 口为动力黏性系数,表示单位法向速度梯度下,由于流体黏性引起的内摩擦力或剪切 应力的大小。
温度液体讥;气体口 f(3 )流体类别一一见表 3.2.2(4)流动状态与剪切应力层流:剪切应力由分子运动引起,服从牛顿黏性定律三、边界层1 •边界层理论要点(1) 当实际流体沿固体壁面流动时,紧贴壁面处存在非常薄的一层区域——边界层(2) 在边界层内,流体流速很小,但速度梯度很大(3) 在边界层内,黏性力可以达到很高的数值,它所起的作用与惯性力同等重要,在边界 层内不能全部忽略粘性(4 )流动分两个区域,在边界层外的整个流动区域,可将粘性力全部忽略,近似看成是理 想流体的流动 dm 「质量衡算q mi q m2 dt r 总能量方程: 能量衡算 L |机械能方程: ,对于不可压缩流体管内流动 u^Ai u m2 A 2(e gz pv) Q e 1 2 P 2 2 ( U m ) g z p vdp 1 2 对于不可压缩流体(u m ) g z 2W ew e p h f W e h f 1 •流态一一雷诺数Re uL ,「宀 判定(1) 牛顿黏性定律叫,适用于层流 dy湍流:剪切应力由分子运动和质点脉动引起,du eff dy2•边界层形成过程(1)绕平板流动(图)X X①边界层厚度:层流 4.641 0-5;湍流0.376 卫Re x Re x②减小边界层厚度可以减小传递过程阻力:增大流速使湍流化,矩形槽或放置金属丝破坏边界层形成(2)圆直管内流动(图:层、湍流)①层流一一速度抛物线型分布;湍流一一充分发展段速度分布曲线较平坦,层流底层厚度d61-50-875Re②进口段长度:层流 * 0.0575Re ;湍流约50倍管径d3•边界层分离一一能量损失(图)①产生条件:存在黏性作用和逆压梯度②层流较湍流易发生;湍流的分离点靠后,尾流区小四、阻力损失影响因素成因雷诺数物体形状表面粗糙度摩擦阻力湍流-大;层流-小粗糙表面-大形体阻力湍流-小;层流-大良绕体-小;非良绕体-大粗糙表面促进湍流化-小五、圆直管内流动的阻力损失1 .沿程损失. 2I U md 2(2)速度分布及阻力损失流动速度分布 形态q V q 1 q 2 q 3 ; h f1 h f 2 h f 3七、流体测量(1) P f 阻力损失系数入64/ Re层流 u 1 dp 2 r 2r °[1(―)] r ° 4 dl 4 U ms u mr °1.过渡区按湍流处理偏安全2.湍流区 Re>4000 :湍流 U U max (1 )r °柏拉休斯:般流体输送的 Re 范围内, n=1/7 0 250.3164 Re . (5000 Re10000) 1 卡门:■2.035lg(Re )0.91 (Re 3.4 106)3.完全湍流区 (1.74 2lg#)22 .局部损失h f -巴或h f2六、 管路计算(不可压缩流体)r 简单管路:q v1 q v2 常数; h f h f1 h f2复杂管路 (分支管路: 总管流量等于各支管流 之和;h fAE h fAB h fBD h fDE ;总机械冃能寸恒并联管路:测量仪表流速(流量)表达式 特点必须垂直安装,流体自下而上流动 第四章热量传递、概述「气体一一分子不规则运动「热传导*固体一一晶格振动和自由电子的迁移I I 液体一一分子振动+分子间相互碰撞热量传递 < 对流传热一一流体中质点发生相对位移引起,通常也指流体与固体 壁面之间的热传递;仅发生在液体和气体中<辐射传热——通过电磁波传递能量;不需要任何介质,可在真空中传播、热传导1 •基本公式:傅立叶定律:Q dT ,热量通量%温度梯度;热量沿温度dy降低的方向传递。
环境工程原理习题集060813-完整答案
(1)用5 m3/h的清水吸收,氨气的最高吸收率;
(2)用10 m3/h的清水吸收,氨气的最高吸收率;
(3)用5 m3/h的含氨0.5%(质量分数)的水吸收,氨气的最高吸收率。
解:(1)气体的流量为 mol/s
液体的流量为 mol/s
假设吸收在塔底达到平衡
则 ,所以
所以最大吸收率为
(2)气体的流量为 mol/s
8.5 利用吸收分离两组分气体混合物,操作总压为310kPa,气、液相分传质系数分别为 kmol/(m2·s)、 kmol/(m2·s),气、液两相平衡符合亨利定律,关系式为 (p*的单位为kPa),计算:
(1)总传质系数;
(2)传质过程的阻力分析;
(3)根据传质阻力分析,判断是否适合采取化学吸收,如果发生瞬时不可逆化学反应,传质速率会提高多少倍?
根据上面两个方程,求得 kPa, kmol/m3
(2)与气相组成平衡的溶液平衡浓度为
kmol/m3
用浓度差表示的总传质推动力为
kmol/m3
与水溶液平衡的气相平衡分压为
kPa
所以用分压差表示的总传质推动力为 kPa
总气相传质系数
kmol/(m2·s·kPa)
总液相传质系数 m/s
传质速率 kmol/(m2·s)
所以
由以上两个方程,可以求得 kPa, kmol/m3
清华大学年秋季环境工程原理第一部分试卷
= − 1.5×10−5 ×1.013×10−5 ln 1+1 0.01×8.31× 300 1+ 0
= −0.042mol / m2 ⋅ s
4. 解:(1)设任一时刻萘球的半径为 r,有传质速率方程,有
NA
=
DAB p RTL ⋅ pB,m
( pA,i
−
pA,0 )
又根据质量衡算,有
NA
⋅
A
=
dn dt
b(λ1c + λ2a)
即 Q1 > Q2
为了达到较好的保温效果,导热系数为 λ2 的材料应放在内层
3.
解:由 N A
= −DAB
dcA dz
+
cA c
(NA
+
NB
)
因为 NB = −2N A
所以:
NA
=
− DAB
c L
1+ ln
1+
yA,0 yA,i
=
− DAB
p LRT
1+ ln
1+
yA,0 yA,i
(2)空气以 0.3m/s 的速度流动,此时的平均对流传质系数为 6.4×10-3m/s。
参考答案:
一、问答题 1. 见下图。
CA0
CA0
CA0
c A ,i
cA,i
a.静止时
L cA,i cA,i
L
c A ,i
cA,i
b.层流流动
L c.湍流流动
2. 见下图。
室内 T1
室外 T2
室内 T1
室外 T2
6.燃烧废气中含有 SO2,欲采用吸收法去除。根据你所学的知识,分析提高去除效率的方法。 (8 分) 二、计算题(60 分)
大学课程《环境工程原理》试题及答案(8)
大学课程《环境工程原理》试题及答案一:填充题(20分)1、精馏塔内,气液两相的流动,液体靠_________自上而下地流动,气体靠___________自下而上地与液体成逆流流动。
2、全回流时,操作线与_________重合,操作线方程为________,理论塔板数为__________.当回流比减少到_____________________________称为最小回流比,所需的理论塔板数_________________________.适宜的回流比应通过_________________________________确定。
3、y-x相平衡曲线上各点的温度是_______ 。
4、当增大操作压强时,精馏过程中物糸的相对挥发度__________,塔顶温度_________,塔釜温度_________。
5、精馏塔设计时,若工艺要求一定,减少需要的理论板数,回流比应______,蒸馏釜中所需的加热蒸汽消耗量应_________,所需塔径应________,操作费和设备费的总设资将是___________________________。
6、享利定律____________________________________________________。
其数学表达式__________._____________._______________.____________。
7、所谓气膜控制,即吸收总阻力集中在______一侧,而_______一侧阻力可忽略;如果说吸收质气体是属于难溶气体,则此吸收过程是________控制。
8、填料层高度的计算将要涉及_________.__________与_________这三种关系式的应用。
9、离开干燥器的湿空气温度2t比绝热饱和温度_____.目的是___________.10、物料中的水分与空气达到平衡时,物料表面所产生的水蒸汽分压与空气中水蒸汽分压__________________.11、非吸水性物料,如黄沙、瓷土等平衡水分接近于_______________.12、萃取和精馏同样是分离____________的单元操作,但萃取操作更适用_____________________.________________________________________________________________._____________________________。
环境工程原理部分答案
2.3试将下列物理量换算为SI制单位:质量:1.5kgf·s2/m= kg密度:13.6g/cm3= kg/ m3压力:35kgf/cm2= Pa4.7atm= Pa670mmHg= Pa功率:10马力=kW比热容:2Btu/(lb·℉)= J/(kg·K)3kcal/(kg·℃)= J/(kg·K)流量:2.5L/s= m3/h表面张力:70dyn/cm= N/m5 kgf/m= N/m解:质量:1.5kgf·s2/m=14.709975kg密度:13.6g/cm3=13.6×103kg/ m3压力:35kg/cm2=3.43245×106Pa4.7atm=4.762275×105Pa670mmHg=8.93244×104Pa功率:10马力=7.4569kW比热容:2Btu/(lb·℉)= 8.3736×103J/(kg·K)3kcal/(kg·℃)=1.25604×104J/(kg·K)流量:2.5L/s=9m3/h表面张力:70dyn/cm=0.07N/m5 kgf/m=49.03325N/m2.11有一装满水的储槽,直径1m、高3m。
现由槽底部的小孔向外排水。
小孔的直径为4cm,测得水流过小孔时的流速u0与槽内水面高度z的关系u0=0.62(2gz)0.5试求放出1m3水所需的时间。
解:设储槽横截面积为A1,小孔的面积为A2由题得A 2u 0=-dV/dt ,即u 0=-dz/dt×A 1/A 2所以有-dz/dt ×(100/4)2=0.62(2gz )0.5即有-226.55×z -0.5dz =dtz 0=3mz 1=z 0-1m 3×(π×0.25m 2)-1=1.73m积分计算得t =189.8s3.6水在圆形直管中呈层流流动。
环境工程原理课后习题答案..
第I 篇 习题解答第一章 绪论1 . 1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。
解:环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。
它经历了20世纪60年代的酝酿阶段,到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。
环境学科是一门正在蓬勃发展的科学,其研究范围和内涵不断扩展,所涉及的学科非常广泛,而且各个学科间又互相交叉和渗透,因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。
图1-1是环境学科的分科体系。
图1-1 环境学科体系1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解:环境工程学作为环境学科的一个重要分支,主要任务是利用环境学科以及工程学的方法,研究环境污染控制理论、技术、措施和政策,以改善环境质量,保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2是环境工程学的学科体系。
图1-2 环境工程学的学科体系1.3 去除水中的悬浮物,有哪些可能的方法,它们的技术原理是什么?解:去除水中悬浮物的方法主要有:沉淀、离心分离、气浮、过滤(砂滤等)、过滤(筛网过滤)、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为:重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
环境工程学环境净化与污染控制技术及原理 生态修复与构建技术及原理清洁生产理论及技术原理 环境规划管理与环境系统工程 环境工程监测与环境质量评价水质净化与水污染控制工程 空气净化与大气污染控制工程 固体废弃物处理处置与管理物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术环境学科体系环境科学环境工程学环境生态学环境规划与管理1.4 空气中挥发性有机物(VOCs)的去除有哪些可能的技术,它们的技术原理是什么?解:去除空气中挥发性有机物(VOCs)的主要技术有:物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
清华大学2006年环境工程原理期末试卷(反应工程原理部分)_.
环境工程原理期末考试试题(反应工程原理部分
2006年1月12日
一、简答题(每题6分,共24分
1.简要阐述环境净化与污染控制技术原理体系以及在实际工程中实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。
2.对于不可逆液相反应,利用间歇反应器和理想平推流反应器进行反应操作时的
基本方程有何异同?简要分析其理由。
3.简述影响球形催化剂有效系数的主要因素及其产生的影响。
4.分析气-液相快速反应的特点。
根据气-液相拟一级快速反应的宏观速率方程,简述提高反应速率的措施。
二、对于二级不可逆液相反应αA A+αB B→P,试分别给出利用间歇反应器、半间歇反应器(B
一次性加入,A连续加入和连续反应器进行反应操作情况下,A和B的转化率的定义式。
(10分
三、某研究单位拟利用以粒状活性炭为载体的二氧化钛催化剂进行水中低浓度
有机污染物 A
的分解研究。
已知A的分解反应为不可逆反应,现需要确定该反应的本征速率方程(-r A=kc A n。
请你为该研究单位设计一个系统的、可操作性强的实验方案(利用间歇反应器。
(20分
四、对于一级不可逆液相反应 A → P,利用有效体积为1m3的完全混合流连续反应器进行动。
环境工程原理习题集完整答案
“十五”国家级计划教材《环境工程原理》配套教材环境工程原理习题集胡洪营黄霞张旭等编著高等教育出版社2006年8月内容提要本书是“十五”国家级计划教材《环境工程原理》的配套教材,内容包括习题解答、试探题和综合练习题3部份。
习题解答部份对《环境工程原理》教材中的习题进行了较为详细的解答,其要紧目的是训练学生的大体设计计算能力并为学生自学提供参考;试探题部份的要紧目的是增强学生对大体概念、大体原理和大体进程的明白得;综合习题部份的要紧目的是训练学生的知识综合应用能力和解决问题的能力。
本教材适用于环境工程、环境科学、给水排水工程和其他相关专业本科生,也可作为相关专业研究生参考书。
前言《环境工程原理习题解答》是“十五”国家级计划教材《环境工程原理》的配套教材。
“环境工程原理”课程是教育部“高等学校环境工程教学指导委员会”规定的高等学校环境工程专业新的核心课程。
《环境工程原理》教材是与该课程配套的国内第一本本科教材,由清华大学从事“环境工程原理”课程教学的一线教师在讲义的基础上编写而成,已经于2005年8月由高等教育出版社正式出版。
“环境工程原理”课程自2003年在清华大学第一次开设以来,开设该课程的院校慢慢增加。
《环境工程原理习题解答》是为了适应日趋增加的“环境工程原理”课程教学需要而编写的。
本教材适用于环境工程、环境科学、给水排水工程及其它相关专业本科生,也可作为研究生参考。
也可作为研究生考试的温习参考资料。
本教材的要紧内容包括以下三部份,所用符号与《环境工程原理》教材相同:第一篇:《环境工程原理》教材各章后的习题解答(参考答案)第二篇:试探题第三篇:综合练习题本教材第一篇和第二篇的要紧编写人员如下:第一章、第十一章~第十五章:胡洪营、吴乾元、王丽莎第二章~第五章:张旭、王灿、陆松柳第六章~第十章:黄霞、刘春第三篇的编写人员为:一、环境工程原理基础:张旭二、分离工程原理:黄霞三、反映工程原理:胡洪营高等教育出版社的陈文副编审、陈海柳编辑为该教材的出版付出了大量心血。
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积分得
N Adz
=
DAB
dcA cA −1
2c
N Adz
=
2DABc L
ln
cA,0
c cA,i
−2 −2
=
2DABc L
ln
yA,0 yA,i
−2 −2
c
对于瞬间反应有 ya,i=0,ya,0=1,代入上式
NA=-5.63×10-5kmol/(m2s)
5.解:(1)因为为逆流操作,所以有
2006 年秋季学期《环境工程原理》第一部分测验题
姓名
学号
一、简答题(共 40 分)
1.在空气-水间壁换热器中,为强化换热可采取哪些措施?传热壁面的温度接 近于哪一侧的温度?(4 分)
2.为减少室外设备的热损失,在保温层外包一层金属皮,一般会采用表面光滑、 颜色较浅的材料,试说明原因。(4 分)
3.有一转子流量计,原来用钢制转子,现改用形状相同的塑料转子代替,此时 同刻度下的流量如何变化?为什么?(4 分)
8.大推动力:化学吸收,逆流;
增大传质系数:加大流速,增加扰动或加填料;
增大接触面积:液滴。
9.增大,写出与流速和管径的关系,1.9 倍。
10. 16 倍,公式。
二、计算题(共 60 分)
1. 解:取池塘 1 为恒算系统,稳态下,积累量为 0
再取池塘 2
10×104×20+1×104×120-11×104ρ1-0.3×5×104=0 ρ1=25.60mg/L
一、简答题(共 40 分)
1.(1)提高总传热系数:气侧传热控制,所以强化气侧,走管外,加翅片;水 侧提高流速;提高温差采用逆流操作。
(2)接近水侧温度,因为水侧热阻小,温差小。
2.(1)表面光滑,减小对流传热系数,减少对流热损失。
(2)颜色较浅,辐射能力弱,减小辐射热损失。
3.流量变小;写出公式
4.导热量减小,因为总热阻增加;内层温差增加或外层温差减小。因为没有给 出内外温度的高低,所以答出温差变化即可
5.写出公式(1 分)
6.(1)等分子反向扩散时: NA,D( = )NA ( > )NM ( = )0 (2)A 组分单向扩散时: NM ( = )NA ( > )NA,D ( > )0
7.(1)湍流边界层减小,速度梯度大,摩擦力大;分子传递厚度减小,传递阻 力减小,速率增大。
(2)弯管处产生环流,扰动剧烈,摩擦力增大,利于传热。
第 1 题图示 2.厚度为 240mm 的砖墙,内壁温度为 200℃,外壁温度为 20℃,砖墙的导热系 数与温度的关系可以表示为 λ = 0 .2 (1 + 2 .5 × 1 0 −3T ) W/(m·℃),试求穿过砖墙 的导热通量和砖墙中心平面的温度。(10 分) 3.在一细管中,底部水在恒定温度 298K 下向上部的干空气蒸发。干空气压力 为 0.1×106pa、温度为 298K。水蒸气在管内的扩散距离(由液面到管顶部)L= 10cm。在 0.1×106Pa、298K 的温度时,水蒸气在空气中的扩散系数为 DAB= 2.50×10-5m2/s。试求稳态扩散时水蒸气的传质通量和传质分系数。(10 分) 4.纯气体 A 通过厚为 0.01m 的气膜向催化剂表面扩散,并在催化剂的作用下, 发生瞬时化学反应 2A(g)―― B(g),生成的气体反向扩散回来。已知总压为 101.3kPa,温度为 300K,扩散系数 DAB 为 1×10-5 m2/s。试求稳定情况下 A 的传 质通量。(15 分) 5.在一逆流操作的列管式换热器中用水将油冷却,换热器管束由 Φ25×2.5mm 的 钢管组成,油的比热为 2.5 kJ/(kg·℃),油走管间,流量为 5000kg/h, 温度从 100℃ 冷却至 65℃,水走管内,温度从 20℃升至 45℃,油和水的对流给热系数分别为 500 W/(m2·K)和 2000 W/(m2·K)。
pb,m=98.345kPa
NA
=
DAB p RA,0 )
NA=3.38×10-7kmol/(m2s)
KG=NA/( pa,i-pa,0)
=1.026×10-7mol/(m2Pas)
4.解:由题有
NA
=
− DAB
dcA dz
+
cA c
(NA
+
NB
)
因为有反应 2A(g)―― B(g),所以可得 NA=2NB
⑴ 如果忽略污垢热组,求总传热系数 K 和所需的传热面积 A; ⑵ 该换热器使用一年后,有油垢和水垢生成,设油垢和水垢的热阻分别为 0.0002 m2·K/W 和 0.00025 m2·K/W,求此时的总传热系数 K 和所需的传热面积 A。 ⑶ 若要提高 K 值,应采取什么措施?(15 分)
参考答案
+ rs水
A1 A2
K=318.73W/(m2K)
同时有
代入数据得
Q=KAΔTm=CpqmΔT 油
A=7.65m2 (3)提高 K 值,应在油侧加装翅片,增大传热面积,并应注意清除表面污 垢。
对于总传热系数 K 有
ΔT1=55℃,ΔT2=45℃ ΔTm=49.832℃
代入数据得
1 = 1 + 1 A1 K α油 α水 A2
K=380.95W/(m2K)
又有
代入数据得
Q=KAΔTm=CpqmΔT 油
A=6.40m2
(2)对于总传热系数 K 有
代入数据得
1 K
=1 α油
+1 α水
A1 A2
+ rs油
)0 )0
7.流体在直管内流动时,同时发生传质过程。当流速增加致使流态有层流变为 湍流时,对流动阻力和传递阻力产生什么影响?当流体流过弯管时,对流动阻力 和传递阻力产生什么影响?(4 分)
8.某工业废气中含有氨,拟采用吸收法进行预处理。根据你所学的知识,分析 提高去除效率的方法。(5 分)
9.一定流量的液体在 Φ25×2.5mm 直管内湍流流动,如流量和物性都不变,改用 一根 Φ19×2.5mm 的直管,则 α 值将如何变化,变化量为多少?(4 分)
4.三层圆筒壁热传导过程中,最外层的导热系数小于第二层的导热系数,两层 厚度相同。在其它条件不变时,若将第二层和第三层互换,则导热量如何变化? 若内层温度高于环境温度,则第二层和第三层间的截面温度如何变化?请简单说 明原因。(4 分)
5.由 A、B 两组分组成的双组分系统中,在一般情况下进行分子扩散时(有主 体流动,且 NA≠NB),在总浓度 c 恒定的条件下,试证明 DAB=DBA。(4 分)
6.已知分子扩散时,通过某一截面的组分 A 的传质通量、分子扩散通量和总物 质通量分别为 NA,NA,D,NM。在以下两种情况下,分别在括号内填写“﹤”或“﹦” 或“﹥”,表示出三者的关系。(3 分)
(1)等分子反向扩散时: NA,D( (2)A 组分单向扩散时: NM (
)NA ( )NA (
)NM ( )NA,D (
11×104ρ1-11×104ρ2-3×104×0.3×ρ2=0 ρ2=23.66mg/L
2.解:由题有
q = −λ dT dy
q = −0.2(1+ 2.5×10−3T ) dT dy
∫ 0.24 qdy = −(0.2T + 0.5× 0.2 × 2.5×10−3T 2 ) 20
0
200
q=191.25W/m2
10.327℃的黑体辐射能力为 27℃黑体辐射能力的多少倍?简写出求解过程。(4 分)
二、计算题(共 60 分) 1.某一双池塘系统如图所示。上游流量为 10×104m3/d,其中有机物浓度为 20mg/L。第一个池塘的容积为 5.0×104m3,第二个池塘的容积为 3.0×104m3。有 一股流量为 1×104m3/d 的污水进入第一个池塘,有机物浓度为 120mg/L。有机物 降解符合一级反应动力学,降解速率常数为 0.30d-1。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。(10 分)
另,设砖墙中心平面的温度为 T,则有
∫ 0.12 qdy = −(0.2T + 0.5× 0.2× 2.5×10−3T 2 ) T
0
200
T=117.88℃
3.解:298K 下,水蒸气的饱和蒸汽压为 3.291kPa
所以有
pa,i=3.291kPa pa,0=0 pb,0=100kPa pb,i=96.709kPa