清华大学年秋季学期环境工程原理第一部分测验题A

B. 当 λ/α=d+2b 时，热损失最大
C. 当 b=λ/α-d/2 时，热损失最大
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（ ）
A. 表面光滑，颜色较浅 B. 表面粗糙，颜色较深
C. 表面粗糙，颜色较浅 D.表面光滑，颜色较深。
9．含有某组分的流体以流速 u=30m/s 流过 1m 长的平板，与板面进行对流传质。已知流体 的粘度 μ=2.5×10－5Pa.s ,密度 ρ=0.12kg/m3，施密特数 Sc=0.70，则其流动边界层厚度 δ 与其
3
参考答案：
一、 单项选择题 1-5 D A B D B 6-10 A C A A C 11-15 A A A A （A D ） 16-17 D C
二、 简答题
1、 联立 NA、NB 的定义式推导可得。 2、 根据太阳表面和地球表面的温度计算可得太阳辐射为短波，地表辐射为长波。而地球表
面的温室气体对于短波的吸收小，对于长波的吸收大，从而大大削弱了地表的对外辐射，
＝qhCh(Th2－Th1)，最后有 ln(Tc2 − Tc1 Th2 − Tc1
+ M1) = N1 和
ln( Tc1 Th1
− Th1 − Tc2
+
M2)
=
N2
，其中
M、N
为与
K、A、q、C
相关的常数，所以当
Th1 减小时，
Th2、Tc2 均减小，从而有 ΔTm 和 Q 也减小。
三、 计算题 1、解：由题有
NA，NB 分别为组分 A， B 的传质通量，则在稳定扩散条件下,有（ ）和（ ）。
（1）A. |NA|=0.5|NB|
B. |NA|=2|NB|
C. |NA|=|NB|
D. NA,NB 的关系不能确定
（2）A. |NA,D|=0.5|NB,D| B. |NA,D|=2|NB,D|
C. |NA,D|=|NB,D|
从而导致温室效应。
3、 多孔材料的孔隙中保留大量气体，气体的导热系数小，从而起到保温效果。水的导热系
数较大，如果保温材料受潮，将会增大整体的导热系数，从而使得保温性能降低，所以
要防潮。
4、 若球体体积较小，运动速度较快，球体主要受到阻力有摩擦阻力和形体阻力，且形体阻
力占主导。在相同的逆压梯度下，层流边界层靠近壁面侧速度梯度小，边界层分离点靠
（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：
的（ ）是错误的。
A. 速度分布沿半径方向呈抛物线型
B. 速度分布沿轴向均匀
C. 速度最大处的剪应力为零
D. 在环隙的内外两壁面上的速度相等
7．在外经为 d 的圆管外包裹厚度为 b 的保温层（导热系数为 λ ），保温层外的对流传热系
数为 α 。若 d<α/λ，则对单位管长而言（ ）。
A. 当 b=λ/α-d/2 时，热损失最小
代入数据可得
qmhCpΔTh = qmcCpΔTc
（2）由题有
qmc ＝15000kg/h
1 K
=1+1 α1 α2
A1 A2
+
rs1
+
rs2
A1 + bA1 A2 λ Am
5
代入数据可得
K＝636.35W/(m2K)
又因为有
并流时，有
Q＝KAΔTm
代入数据可得
ΔTm＝43.28K
L＝11.18m
向上部运动过程中，对流传质系数（ ）。
A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不确定
14．气体吸收时，若可溶气体的浓度较高，则总体流动对传质的影响是（ ）。
A. 增强 B. 减弱 C. 不变 D. 不确定
15．组分 A 通过一定厚度的气膜扩散到固体催化剂表面时，立即发生化学反应 A（g）=2B
（g），生成的 B 离开表面向气相扩散。若 NA,D，NB,D 分别为组分 A，B 的分子扩散通量，
2007 年秋季学期《环境工程原理》第一部分测验题（A）
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学号
一、单项选择题（在每小题的备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。
每空 1 分，共 18 分）
1. 从传热角度看，下面几种冷却发电机的方式中，（ ）的冷却效果最好。
A. 水冷 B. 氢冷 C. 气冷 D. 水沸腾冷却
2. 物体能够发射热辐射的基本条件是（ ）
A. 温度大于 0 K B. 具有传播介质 C. 具有较高温度 D. 表面较黑
3. 下列气体中，可以视为热辐射透明体的是（ ）
A. 二氧化碳 B. 空气 C. 水蒸汽 D. 二氧化硫气体
4．有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时，为
使气体温度降到最底应采用的流程为（ ）。
D. NA,D,NB,D 的关系不能确定
16．下面各影响因素中，使对流传质过程削弱的是（ ）
A. 流过进口段 B. 流过弯管段 C. 升高壁面温度 D. 采用大直径管
17．下面各影响因素中，使流动阻力减小的是（ ）
A. 流过进口段 B. 流过弯管段 C. 升高壁面温度 D. 增加流速
二、简答题(每题 5 分，共 30 分)
1. 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（一般情况指有主体
流动，且 NA≠NB），在总浓度 c 恒定的条件下，试证明 DAB=DBA。 2．简述温室效应产生的机理（资料：地球和太阳表面温度的平均温度分别为 288K 和 5800K）
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？
1
传质边界层 δc 之间的关系应该是（ ）。
A. δ<δc B. δ=δc
C. δ>δc D. 不确定
10. 327 ℃的黑体辐射能力为 27℃黑体辐射能力的（
）倍。
A. 4 B. 8
C. 16
D. 32
11．一定流量的含有 A 组分的液体沿平壁面湍流流动，其对流传质系数 k=100m2/s，如浓度
DAB P(PA,i − PA,0 ) RTrPB,m
NA
= − CAS dV Adt
= − CAS dr dt
t＝40.19h
N A = kc (cA,0 − cA,i )
NA
= − CAS dV Adt
= − CAS dr dt
t＝34.68h
3、解：由题有
q = −λ dT dy
q = −0.2(1+ 2.5×10−3T ) dT dy
4．球体在空气中运动，试分析在相同的逆压梯度下，不同流态的边界层对运动阻力的影响。
5．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，分析提高氨去除
效率的方法和具体措施。
2
6.两种温度不同的流体在套管换热器中逆流换 热（如图），无相变。今使热流体进口温度 Th1 下 降，其它条件不变，分别说明 Th2、Tc2、ΔTm 和 Q 将怎样变化。 三、计算题(共 52 分) 1．纯气体 A 通过厚度为 5mm 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 2 A（g）—— 3 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。（12 分） 2．一直径为 5mm 的球形萘粒置于压力为 1.013×105Pa、温度为 318K 的空气中，已知该温 度下萘的蒸汽压为 74 Pa，萘在空气中的扩散系数为 6.9×10－6m2/s，萘的分子量为 128，密度 为 1145kg/m3。试求以下两种情况下，萘球全部升华所需要的时间。
和物性都不变，流速增加，则 k 值（ ）
A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不确定
12 ．在管壳式换热器中，冷热流体之间换热，若将壳程由单程改为双程，则传热温度差
（ ）。
A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不确定
13．深度为 4m 的曝气池中，氧气泡在水中自下而上运动。若考虑静压的变化，气泡自池底
∫ 0.24 qdy = −(0.2T + 0.5× 0.2 × 2.5×10−3T 2 ) 20
0
200
q＝191.25W/m2
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℃
4、解：（1）由热量衡算得
Ａ. 气体走管外，气体并联逆流操作 Ｂ. 气体走管内，气体并联逆流操作
Ｃ. 气体走管内，气体串联逆流操作 Ｄ. 气体走管外，气体串联逆流操作
5. 有一转子流量计，原来采用钢制的转子，现用形状相同的塑料转子代替，此时，同刻度
下的流量（ ）。
A. 增加 B. 减少 C. 不变
D. 不确定
6．水在两根同轴套管组成的环隙内作稳定的轴向层流流动，对流动充分发展的区域，下述结论中
NA
=
− DAB
dcA dz
+
cA c
(NA
+
百度文库NB
)
因为有反应 2A（g）――3 B(g)，所以有 NB＝-3/2NA
两式联立后积分可得 NA＝-6.59×10-5kmol/(m2s)
4
2、解：（1）根据传质公式有 由题又有 两式联立积分可得 （2）根据传质公式有 由题又有 两式联立积分可得
NA
=
（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）
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)
逆流时，有
代入数据可得
ΔTm＝47.21K
L＝10.25m
可见逆流时所需管路较短，传热效率更高。
6