环境工程基础考试题及答案 (5)

复旦大学环境科学与工程系 2010～2011学年第一学期期末考试试卷

□A 卷 ■B 卷

课程名称： 环境工程基础 课程代码： ENVI130010.01 开课院系：_环境科学与工程系_ 考试形式：闭卷

姓 名： 学 号： 专 业：

一、

填空题(20分)

1. 流体流动的考察方法主要有两种。一种是 拉格朗日法，以研究个别流体质点的运动为基础，跟踪质点，描述其运动参数（位移，速度等）随时间的变化规律，通过对每个流体质点运动规律的研究来获得整个流体的运动规律。

另一种是 欧拉法，以考察不同流体质点通过固定的空间点的运动情况来了解整个流动空间内的流动情况（如空间各点的速度、压强、密度等），即着眼于研究各种运动要素的分布场。这种方法又叫做流场法。（每空2分）

2. 在流场中，流线是 一条瞬时曲线，是和一系列指点流速矢量相切的曲线，与欧拉法对应 ，迹线是由一个流体质点在连续时间内在空间所留下的轨迹线。迹线是与拉格朗日法对应。 （每空2分）

3. 离心泵的工作点是 泵特性 曲线与 管路 曲线的交点。（每空1分）

4．平壁稳定热传导过程，通过三层厚度相同的材料，每层间温度变化如下图所示，则λ1、λ2、λ3的大小顺序为λ3 >λ1 > λ2 ，每层热阻的大小顺序为2 >1>3 。（每空1分）

（

装 订 线 内 不 要 答 题 ）

5. 间壁式换热器主要有1）夹套式换热器

2）蛇管式换热器

3）套管式换热器

4）列管式换热器。（每空1分）

6．在氨水的吹脱操作中，反应器中压力减小和温度升高都有利于过程的进行。（每空1分）

7．在逆流运行的吸收塔中进行多组分吸收，难溶组分的吸收主要在___塔顶__进行，而易溶组分主要在_塔底_____进行。（

可能用到的局部阻力系数如下表所示：

名称ζ名称ζ45。标准弯头0.35 底阀 2 90。标准弯头0.75 闸阀全开0.17 180。回弯头 1.5 三通阀 2.0

部分温度下水的物理性质

温度

T/℃

饱和蒸

汽压

p/kPa

密度

ρ/kg/m3

焓

H/kJ/kg

比热容

c p/kg/(kg·℃)

导热系数

λ×102/

W/(m·℃)

粘度

μ×105

/Pa·s

体积膨胀

系数

β×104/

1/℃

表面张

力

σ×103/

N/m

普兰德

数Pr

0 0.61 999.90 0.00 4.212 55.13 179.21 0.63 75.60 13.66 10 1.23 999.70 42.04 4.191 57.45 130.77 0.70 74.10 9.52 20 2.33 998.20 83.90 4.183 59.89 100.50 1.82 72.60 7.01 30 4.25 995.70 125.69 4.174 61.76 80.07 3.21 71.20 5.42 40 7.38 992.20 167.51 4.174 63.38 65.60 3.87 69.60 4.32 50 12.31 988.10 209.30 4.174 64.78 54.94 4.49 67.70 3.54

）

二、

计算题(80分)

1（25分）用泵将流量为7200/kg h ，密度31200/kg m ，粘度为3110Pa S -⨯⋅的有机溶液稳态输送至A 、B 两个完全相同的恒水位高位槽（包括它们的液面水位，泵后至它们的管路等也完全相同）。当A 端管路阀门打开，B 端阀门关闭时，测得泵出口表压为5510Pa ⨯。泵出口后的三通阀到A ，B 槽管路长度均为12m ，且每条管路有4个90。标准弯头，一个三通阀，1个闸阀。管为铁管，内径20mm ，管壁的绝对粗糙度为0.016mm 。泵出口到三通阀之间的沿程及局部阻力水头损失可忽略不计。泵吸水管长5m ，2

个90。标准弯头，1个底阀；管为铁管，内径80mm ，管壁的绝对粗糙度为0.023mm ；该地区大气压为101.3kPa 。 求：

（1）A 端阀门开，B 端阀门关闭时，高位槽A 的液面比泵出口高多少米。

（2）若A 、B 端阀门都打开，A 、B 两槽的液面一样高，且泵的输出流量不变，则泵出

口处的压强变为多少？

解：（1）当B 端阀门关闭时，以泵出口面1-1’与A 槽液面2-2’间建立伯努利流体方程：

20

1

,122f P P u gh gH h ρρ

-++=++∑ 510510P P =⨯+

22447200

5.31/0.021*******

m q u m s d πρπ⨯=

==⨯⨯⨯

化简得：

5

3

0.02 5.311200

Re 1.2741010

/0.016/200.0008du d ρ

με-⨯⨯=

=

=⨯== 查表得

0.021λ=

2

,12

90123(4)

2

f l u h

d λξξξξ-︒=++++∑=

6000.021+405+2+1+072

5.31(.7.1)264.62

⨯⨯=

2,1210()()2f h P P u H h g g g

ρ---=+-∑ 52510 5.31264.6

12009.8129.819.8116.94m

⨯=+-

⨯⨯= 液面高出泵出口处16.94米

（2）当A 、B 端阀门都开启时，由于流量不变且A 、B 两根管道完全相同

,A ,,A ,22m m m B m m B q q q q q =+==

5.31

2.66/2

A B u u m s ==

= 以泵出口面1-1’与A 槽液面2-2’和B 槽液面3-3’ 建立伯努利方程，出口处表压强为1P 。

20

1

,122f P P u gh gH h ρρ-++=++∑ 20

1

,132f P P u gh gH h ρρ

-++=++∑ 此时

4

3

0.02 2.661200Re 6.381010

du ρ

μ

-⨯⨯=

=

=⨯，/0.016/200.0008d ε== 查表得0.0228λ=

2

,12

90123(4)2

f l u h

d λξξξξ-︒=++++∑

6000.0228+405+2+1+072

2.66(.7.1)

270.2

=⨯⨯=

2

10,12[()]2

f u P P

g H

h h ρ--=-+-

∑