第I 篇 习题解答
第一章 绪论
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
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
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
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。
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。
上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。
解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。
环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类它们的主要作用原理是什么解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
《环境工程原理》课程的任务是什么
解：该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理处置与管理和资源化工程、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）控制工程、自然资源的合理利用与保护工程、生态修复与构建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理，为相关的专业课程打下良好的理论基础。
第二章 质量衡算与能量衡算
某室内空气中O 3的浓度是×10-6（体积分数），求：
（1）在×105Pa 、25℃下，用μg/m 3表示该浓度； （2）在大气压力为×105Pa 和15℃下，O 3的物质的量浓度为多少
解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等
由题，在所给条件下，1mol 空气混合物的体积为
V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0
＝22.4L×298K/273K
＝24.45L
所以O 3浓度可以表示为
×10－6mol×48g/mol×（24.45L ）－1＝μg/m 3
（2）由题，在所给条件下，1mol 空气的体积为
V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0
=22.4L××105Pa×288K/×105Pa×273K ）
＝28.82L
所以O 3的物质的量浓度为
×10－6mol/28.82L ＝×10－9mol/L
假设在25℃和×105Pa 的条件下，SO 2的平均测量浓度为400μg/m 3，若允许值为×10-6，问是否符合要求
解：由题，在所给条件下，将测量的SO 2质量浓度换算成体积分数，即
33
965108.31429810400100.15101.0131064
A A RT pM ρ--???=??=??? 大于允许浓度，故不符合要求
试将下列物理量换算为SI 制单位：
质量：·s 2/m= kg
密度：13.6g/cm 3= kg/ m 3
压力：35kgf/cm2= Pa
= Pa
670mmHg= 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/m
5 kgf/m= N/m
解：
质量：·s2/m=14.709975kg
密度：13.6g/cm3=×103kg/ m3
压力：35kg/cm2=×106Pa
=×105Pa
670mmHg=×104Pa
功率：10马力＝
比热容：2Btu/(lb·℉)= ×103J/（kg·K）
3kcal/（kg·℃）=×104J/（kg·K）
流量：2.5L/s=9m3/h
表面张力：70dyn/cm=m
5 kgf/m=m
密度有时可以表示成温度的线性函数，如
ρ＝ρ0+At
式中：ρ——温度为t时的密度，lb/ft3；
ρ0——温度为t0时的密度，lb/ft3。
t——温度，℉。
如果此方程在因次上是一致的，在国际单位制中A的单位必须是什么解：由题易得，A的单位为kg/（m3·K）
一加热炉用空气（含O 2 , N 2 ）燃烧天然气（不含O 2与N 2）。分析燃烧所得烟道气，其组成的摩尔分数为CO 2 ，H 2O ，O 2 ，N 2 。求每通入100m 3、30℃的空气能产生多少m 3烟道气烟道气温度为300℃，炉内为常压。
解：假设燃烧过程为稳态。烟道气中的成分来自天然气和空气。取加热炉为衡算系统。以N 2为衡算对象，烟道气中的N 2全部来自空气。设产生烟道气体积为V 2。根据质量衡算方程，有
×P 1V 1/RT 1＝×P 2V 2/RT 2
即
×100m 3/303K ＝×V 2/573K
V 2＝203.54m 3
某一段河流上游流量为36000m 3/d ，河水中污染物的浓度为L 。有一支流流量为10000 m 3/d ，其中污染物浓度为30mg/L 。假设完全混合。
（1）求下游的污染物浓度 （2）求每天有多少kg 污染物质通过下游某一监测点。
解：（1）根据质量衡算方程，下游污染物浓度为
1122
12 3.0360003010000/8.87/3600010000
V V m V V q q mg L mg L q q ρρρ+?+?===++ （2）每天通过下游测量点的污染物的质量为
312()8.87(3600010000)10/408.02/m V V q q kg d
kg d
ρ-?+=?+?=
某一湖泊的容积为10×106m 3，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m 3/s 。一工厂以5 m 3/s 的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，浓度为100mg/L 。污染物降解反应速率常数为－1。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。
解：设稳态时湖中污染物浓度为m ρ，则输出的浓度也为m ρ
则由质量衡算，得
120m m q q k V ρ--=
即
5×100mg/L －（5＋50）m ρm 3/s －10×106××m ρm 3/s ＝0
解之得
m ρ＝L
某河流的流量为3.0m 3/s ，有一条流量为0.05m 3/s 的小溪汇入该河流。为研究河水与小溪水的混合状况，在溪水中加入示踪剂。假设仪器检测示踪剂的浓度下限为L 。为了使河水和溪水完全混合后的示踪剂可以检出，溪水中示踪剂的最低浓度是多少需加入示踪剂的质量流量是多少假设原河水和小溪中不含示踪剂。
解：设溪水中示踪剂的最低浓度为ρ
则根据质量衡算方程，有
ρ＝（3＋）×
解之得
ρ＝61 mg/L
加入示踪剂的质量流量为
61×0.05g/s ＝3.05g/s
假设某一城市上方的空气为一长宽均为100 km 、高为1.0 km 的空箱模型。干净的空气以4 m/s 的流速从一边流入。假设某种空气污染物以10.0 kg/s 的总排放速率进入空箱，其降解反应速率常数为－1。假设完全混合，
（1）求稳态情况下的污染物浓度；
（2）假设风速突然降低为1m/s ，估计2h 以后污染物的浓度。
解：（1）设稳态下污染物的浓度为ρ
则由质量衡算得
10.0kg/s －（3600）×ρ×100×100×1×109 m 3/s －4×100×1×106ρm 3/s ＝0
解之得
ρ＝× 10-2mg/m 3
（2）设空箱的长宽均为L ，高度为h ，质量流量为q m ，风速为u 。
根据质量衡算方程
12m t
m m d q q k V d ρ--= 有
()22t
m d q uLh k L h L h d ρρρ--=
带入已知量，分离变量并积分，得 23600-6-50 1.0510t 10 6.610d d ρ
ρρ-?=-??
? 积分有 ρ＝×10-2mg/m 3
某水池内有1 m 3含总氮20 mg/L 的污水，现用地表水进行置换，地表水进入水池的流量为10 m 3/min ，总氮含量为2 mg/L ，同时从水池中排出相同的水量。假设水池内混合良好，生物降解过程可以忽略，求水池中总氮含量变为 5 mg/L 时，需要多少时间
解：设地表水中总氮浓度为ρ0，池中总氮浓度为ρ
由质量衡算，得
()0t
V V d V q q d ρρρ-= 即
1t 10(2)
d d ρρ=?- 积分，有
5
0201t 10(2)t d d ρρ=?-?
? 求得 t ＝ min
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u 0与槽内水面高度z 的关系
u 0＝（2gz ）
试求放出1m 3水所需的时间。
解：设储槽横截面积为A 1，小孔的面积为A 2
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＝（2gz ）
即有
－×＝dt
z 0＝3m
z 1＝z 0－1m 3×（π×0.25m 2）-1＝1.73m
积分计算得
t ＝
给水处理中，需要将固体硫酸铝配成一定浓度的溶液作为混凝剂。在一配料用的搅拌槽中，水和固体硫酸铝分别以150kg/h 和30kg/h 的流量加入搅拌槽中，制成溶液后，以120kg/h 的流率流出容器。由于搅拌充分，槽内浓度各处均匀。开始时槽内预先已盛有100kg 纯水。试计算1h 后由槽中流出的溶液浓度。
解：设t 时槽中的浓度为ρ，dt 时间内的浓度变化为d ρ
由质量衡算方程，可得
()3012010060t
d t d ρρ-=+???? 时间也是变量，一下积分过程是否有误
30×dt ＝（100＋60t ）dC ＋120Cdt
即
（30－120C ）dt ＝（100＋60t ）dC
由题有初始条件
t ＝0，C ＝0
积分计算得：
当t ＝1h 时
C ＝％
有一个4×3m 2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/（m 2·h ），有50％的太阳能被吸收用来加热流过取暖器的水流。水的流量为0.8L/min 。求流过取暖器的水升高的温度。
解：以取暖器为衡算系统，衡算基准取为1h 。
输入取暖器的热量为
3000×12×50％ kJ/h ＝18000 kJ/h
设取暖器的水升高的温度为（△T ），水流热量变化率为m p q c T ?
根据热量衡算方程，有
18000 kJ/h ＝×60×1××△TkJ/
解之得
△T ＝
有一个总功率为1000MW 的核反应堆，其中2/3的能量被冷却水带走，不考虑其他能量损失。冷却水来自于当地的一条河流，河水的流量为100m 3/s ，水温为20℃。
（1）如果水温只允许上升10℃，冷却水需要多大的流量； （2）如果加热后的水返回河中，问河水的水温会上升多少℃。
解：输入给冷却水的热量为
Q ＝1000×2/3MW ＝667 MW
（1）以冷却水为衡算对象，设冷却水的流量为V q ，热量变化率为m p q c T ?。 根据热量衡算定律，有
V q ×103××10 kJ/m 3＝667×103KW
Q ＝15.94m 3/s
（2）由题，根据热量衡算方程，得
100×103××△T kJ/m 3＝667×103KW
△T ＝
第四章 热量传递
用平板法测定材料的导热系数，即在平板的一侧用电加热器加热，另一侧以冷水通过夹层将热量移走，同时板的两侧由热电偶测量其表面温度，电热器流经平板的热量为电热器消耗的功率。设某材料的加热面积A 为0.02m 2，厚度b 为0.01m ，当电热器的电流和电压分别为2.8A 和140V 时，板两侧的温度分别为300℃和100℃；当电热器的电流和电压分别为2.28A 和114V 时，板两侧的温度分别为200℃和50℃。如果该材料的导热系数与温度的关系为线性关系，即)1(0aT +=λλ，式中T 的单位为℃。试确定导热系数与温度关系的表达式。
解：设电热器的电流和电压为I 和U ，流经平板的热量流量为Q 。
由题有
Q ＝UI
且有
A T Q b λ??=
对于薄板，取db 厚度，有
d d A T
Q b λ?=
又因为导热系数与温度存在线性关系，所以有
0(1)d d aT A T
Q b λ+?=
分别对db 和dT 进行积分得
201(1)2Q b aT C A a
λ=?++ 分别取边界条件，则得
2202121[()()]2
Q a b T T T T A λ=-+- 根据题目所给条件，联立方程组
22022.81400.01[(300100)(300100)]0.022
A V a m m λ??=-+-℃℃℃℃ 22022.281140.01[(20050)(20050)]0.022
A V a m m λ??=-+-℃℃℃℃ 解之得
a ＝×10-3K －1
λ0＝（m·K ）
因此，导热系数与温度的关系式为λ＝（1+×10-3T ）
某平壁材料的导热系数)1(0aT +=λλ W/(m·K)， T 的单位为℃。若已知通过平壁的热通量为q W/m 2，平壁内表面的温度为1T 。试求平壁内的温度分布。
解：由题意，根据傅立叶定律有
q ＝－λ·dT/dy
即
q ＝－λ0（1＋αT ）dT/dy
分离变量并积分
100(1)d d T
y
T aT T q y λ+=-?? 220011()()2
a T T T T qy λλ-+
-= 整理得 220001122()20a T T T T qy λλλ+-++=
此即温度分布方程
某燃烧炉的炉壁由500mm 厚的耐火砖、380mm 厚的绝热砖及250mm 厚的普通砖砌成。其λ值依次为 W/(m·K)， W/(m·K)及 W/(m·K)。传热面积A 为1m 2。已知耐火砖内壁温度为1000℃，普通砖外壁温度为50℃。
（1）单位面积热通量及层与层之间温度；
（2）若耐火砖与绝热砖之间有一2cm 的空气层，其热传导系数为 W/(m·℃)。内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少
解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为r 1、r 2、r 3。
（1）由题易得
r 1＝b λ＝110.51.4m Wm K
--＝0.357 m 2·K/W r 2＝3.8 m 2·K/W
r 3＝·m 2 K /W
所以有
q ＝
123T r r r ?++＝m 2 由题
T 1＝1000℃
T 2＝T 1－QR 1
＝923.4℃
T 3＝T 1－Q （R 1＋R 2）
＝108.3℃
T 4＝50℃
（2）由题，增加的热阻为
r’＝0.436 m 2·K/W
q ＝ΔT/（r 1＋r 2＋r 3＋r’）
＝m 2
某一Φ60 mm×3mm 的铝复合管，其导热系数为45 W/(m·K)，外包一层厚30mm 的石棉后，又包一层厚为30mm 的软木。石棉和软木的导热系数分别为(m·K)和 W/(m·K)。试求
（1）如已知管内壁温度为-105℃，软木外侧温度为5℃，则每米管长的冷损失量为多少
（2）若将两层保温材料互换，互换后假设石棉外侧温度仍为5℃，则此时每米管长的冷损失量为多少
解：设铝复合管、石棉、软木的对数平均半径分别为r m1、r m2、r m3。
由题有
r m1＝330ln 27
mm ＝28.47mm r m2＝3060ln 30
mm ＝43.28mm
r m3＝3090ln 60
mm ＝73.99mm （1）R/L ＝
123112233222m m m b b b r r r πλπλπλ++ ＝33030K m/W K m/W K m/W 24528.4720.1543.2820.0473.99
πππ?+?+??????? ＝×10－4K·m/W ＋·m/W ＋·m/W
＝·m/W
Q/L ＝/T R L
?＝m （2）R/L ＝
1
23112233222m m m b b b r r r πλπλπλ++
＝33030W m/K W m/K W m/K 24528.4720.0443.2820.1573.99πππ?+?+???????
＝×10－4K·m /W ＋·m /W ＋·m /W
＝·m /W
Q/L ＝/T R L
?＝m 某加热炉为一厚度为10mm 的钢制圆筒，内衬厚度为250mm 的耐火砖，外包一层厚度为250mm 的保温材料，耐火砖、钢板和保温材料的导热系数分别为 W/（m·K ）、45 W/（m·K ）和 W/（m·K ）。钢板的允许工作温度为400℃。已知外界大气温度为35℃，大气一侧的对流传热系数为10 W/（m 2·K ）；炉内热气体温度为600℃，内侧对流传热系数为100 W/（m 2·K ）。试通过计算确定炉体设计是否合理；若不合理，提出改进措施并说明理由。（补充条件：有效管径2.0m ）
解：设由耐火砖内侧表面和保温材料外测表面的面积分别为A 1和A 4，耐火砖、钢筒和保温材料的对数平均面积分别为A m1 、A m2 、A m3。钢板内侧温度为T 。稳态条件下，由题意得：
1231111m12m23m324111m1600356001b b b 11b a a a T A A A A A A A λλλλ--+++++???????＝
（因为钢板内侧温度较高，所以应该以内侧温度不超过400℃为合理） 有效管径R=2.0 m
带入已知条件，解得T ＝463.5℃>400℃
计算结果表明该设计不合理
改进措施：
1、提高钢板的工作温度，选用耐热钢板；
2、增加耐火砖厚度，或改用导热系数更小的耐火砖。
水以1m/s 的速度在长为3m 的φ25×2.5mm 管内，由20℃加热到40℃。试求水与管壁之间的对流传热系数。
解：由题，取平均水温30℃以确定水的物理性质。d ＝0.020 m ，u ＝1 m/s ，ρ＝995.7 kg/m 3，μ＝×10-5 Pa·s 。
450.0201995.7Re 2.491080.0710
du ρ
μ-??===?? 流动状态为湍流
53
80.0710 4.17410Pr 5.410.6176
p C μλ-???=== 所以得
320.80.40.023 4.5910/()Re Pr
W m K d λα==????
用内径为27mm 的管子，将空气从10℃加热到100℃，空气流量为250kg/h ，管外侧用120℃的饱和水蒸气加热(未液化)。求所需要的管长。
解：以平均温度55℃查空气的物性常数，得λ＝（m·K ），μ＝×10－5Pa·s ， c p ＝（kg·K ），ρ＝1.077kg/m 3
由题意，得
u ＝Q/（ρA ）＝112.62m/s
Re ＝duρ/μ＝××（×10－5）＝×105
所以流动为湍流。
Pr ＝μc p /λ＝（×10－5）×＝
α＝·λ/d··
＝（m 2·K ）
ΔT 2＝110K ，ΔT 1＝20K
ΔT m ＝（ΔT 2－ΔT 1）/ln （ΔT 2/ΔT 1）
＝（110K －20K ）/ln （110/20）
＝
由热量守恒可得
απdL ΔT m ＝q mh c ph ΔT h
L ＝q m c ph ΔT h /（απd ΔT m ）
＝250kg/h×（kg·K ）×90K/［（m 2·K ）·π·0.027m·］
＝4.44m
某流体通过内径为50mm 的圆管时，雷诺数Re 为1×105，对流传热系数为100 W /（m 2·K ）。若改用周长与圆管相同、高与宽之比等于1：3的矩形扁管，流体的流速保持不变。问对流传热系数变为多少
解：由题，该流动为湍流。
0.80.40.023Re Pr d
λα=
? 0.80.4112110.80.4221220.023Re Pr 0.023Re Pr d d αλαλ?=? 因为为同种流体，且流速不变，所以有
0.81120.8221
Re Re d d αα?=? 由Re du ρμ=
可得 0.80.211220.82211
()d d d d d d αα?==? 矩形管的高为19.635mm ，宽为58.905mm ，计算当量直径，得
d 2＝29.452mm
0.20.222121250(
)()100/()111.17/()29.452
d W m K W m K d αα=?=??=? 在换热器中用冷水冷却煤油。水在直径为φ19×2mm 的钢管内流动，水的对
流传热系数为3490 W/（m 2·K ），煤油的对流传热系数为458 W/（m 2·K ）。换热器使用一段时间后，管壁两侧均产生污垢，煤油侧和水侧的污垢热阻分别为0.000176 m 2·K/W 和0.00026m 2·K/W ，管壁的导热系数为45 W/（m·K ）。试求
（1）基于管外表面积的总传热系数；
（2）产生污垢后热阻增加的百分数。
解：（1）将钢管视为薄管壁
则有
1212
222223211110.0021m K/W m K/W m K/W 0.00026m K/W 0.000176m K/W 349045458
2.9510m K/W s s b r r K αλα-=++++=
?+?+?+?+?=??K ＝（m 2·K ）
（2）产生污垢后增加的热阻百分比为
12
12100%10.1760.26100%17.34%2.950.1760.26
s s s s r r r r K
+?--+=?=-- 注：如不视为薄管壁，将有5％左右的数值误差。
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3500kg/h 。冷却水在直径为φ180×10mm 的管内流动，温度从20℃升至30℃。已知基于管外表面的总传热系数为2320 W/（m 2·K ）。若忽略热损失，且近似认为冷水和热水的比热相等，均为 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。
解：（1）由热量守恒可得
q mc c pc ΔT c ＝q mh c ph ΔT h
q mc ＝3500kg/h×50℃/10℃＝17500kg/h
（2）并流时有
ΔT 2＝80K ，ΔT 1＝20K
2121
802043.2880ln ln 20m T T K K T K T T ?-?-?===?? 由热量守恒可得
KAΔT m ＝q mh c ph ΔT h
即
KπdLΔT m ＝q mh c ph ΔT h
23500/ 4.18/()50 3.582320/()0.1843.28mh ph h m q c T kg h kJ kg K K L m K d T W m K m K
ππ????=
==????? 逆流时有 ΔT 2＝70K ，ΔT 1＝30K
2121
703047.2170ln ln 30m T T K K T K T T ?-?-?===?? 同上得
23500/ 4.18/()50 3.282320/()0.1847.21mh ph h
m q c T kg h kJ kg K K L m K d T W m K m K
ππ????===????? 比较得逆流所需的管路短，故逆流得传热效率较高。
列管式换热器由19根φ19×2mm 、长为1.2m 的钢管组成，拟用冷水将质量流量为350kg/h 的饱和水蒸气冷凝为饱和液体，要求冷水的进、出口温度分别为15℃和35℃。已知基于管外表面的总传热系数为700 W/（m 2·K ），试计算该换热器能否满足要求。
解：设换热器恰好能满足要求，则冷凝得到的液体温度为100℃。饱和水蒸气的潜热L ＝kg
ΔT 2＝85K ，ΔT 1＝65K
2121
856574.5585ln ln 65m T T K K T K T T ?-?-?===?? 由热量守恒可得
KAΔT m ＝q m L
即
22350/2258.4/ 4.21700/()74.55m m q L kg h kJ kg A m K T W m K K
?===??? 列管式换热器的换热面积为A 总＝19×19mm×π×1.2m
＝1.36m 2＜4.21m 2
故不满足要求。
火星向外辐射能量的最大单色辐射波长为μm 。若将火星看作一个黑体，试求火星的温度为多少
解：由λm T ＝×10－3 得3362.910 2.910219.7013.210
m T K λ---??=
==?
若将一外径70mm 、长3m 、外表温度为227℃的钢管放置于：
（1）很大的红砖屋内，砖墙壁温度为27℃；
（2）截面为×0.3m 2的砖槽内，砖壁温度为27℃。
试求此管的辐射热损失。（假设管子两端的辐射损失可忽略不计）补充条件：钢管和砖槽的黑度分别为和
解：（1）Q 1－2＝C 1－2φ1－2A （T 14－T 24）/1004
由题有φ1－2＝1，C 1－2＝ε1C 0，ε1＝
Q 1－2＝ε1C 0 A （T 14－T 24）/1004
＝×（m 2·K 4）×3m×0.07m×π×（5004K 4－3004K 4）/1004
＝×103W
（2）Q 1－2＝C 1－2φ1－2A （T 14－T 24）/1004
由题有φ1－2＝1
C 1－2＝C 0/[1/ε1＋A 1/A 2（1/ε2－1）]
Q 1－2＝C 0/[1/ε1＋A 1/A 2（1/ε2－1）] A （T 14－T 24）/1004
＝（m 2·K 4）[1/＋（3××π/××3）（1/－1）]×3m×0.07m×π×（5004K 4－3004K 4）/1004
＝×103W
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。 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。 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。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 1.7《环境工程原理》课程的任务是什么？ 解：该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理处置与管理和资源化工程、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）控制工程、自然资源的合理利用与保护工程、生态修复与构建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理，为相关的专业课程打下良好的理论基础。 第二章质量衡算与能量衡算 2.1某室内空气中O3的浓度是0.08×10-6（体积分数），求： （1）在1.013×105Pa、25℃下，用μg/m3表示该浓度； （2）在大气压力为0.83×105Pa和15℃下，O3的物质的量浓度为多少？ 解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等 由题，在所给条件下，1mol空气混合物的体积为V1＝V0·P0T1/P1T0＝22.4L×298K/273K＝24.45L
第二章 质量衡算与能量衡算 2.1 某室内空气中O 3的浓度是0.08×10-6（体积分数），求： （1）在1.013×105Pa 、25℃下，用μg/m 3表示该浓度； （2）在大气压力为0.83×105Pa 和15℃下，O 3的物质的量浓度为多少？ 解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等 由题，在所给条件下，1mol 空气混合物的体积为 V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0 ＝22.4L×298K/273K ＝24.45L 所以O 3浓度可以表示为 0.08×10－6mol×48g/mol×（24.45L ）－1＝157.05μg/m 3 （2）由题，在所给条件下，1mol 空气的体积为 V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0 =22.4L×1.013×105Pa×288K/(0.83×105Pa×273K ） ＝28.82L 所以O 3的物质的量浓度为 0.08×10－6mol/28.82L ＝2.78×10－9mol/L 2.2 假设在25℃和1.013×105Pa 的条件下，SO 2的平均测量浓度为400μg/m 3，若允许值为0.14×10-6，问是否符合要求？ 解：由题，在所给条件下，将测量的SO 2质量浓度换算成体积分数，即 33 965108.31429810400100.15101.0131064 A A RT pM ρ--???=??=??? 大于允许浓度，故不符合要求 2.3 试将下列物理量换算为SI 制单位： 质量：1.5kgf·s 2/m= kg 密度：13.6g/cm 3= kg/ m 3
压力：35kgf/cm2= Pa 4.7atm= Pa 670mmHg= 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/m 5 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=3.43245×106Pa 4.7atm=4.762275×105Pa 670mmHg=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/m 5 kgf/m=49.03325N/m 2.4 密度有时可以表示成温度的线性函数，如 ρ＝ρ0+At 式中：ρ——温度为t时的密度，lb/ft3； ρ0——温度为t0时的密度，lb/ft3。 t——温度，℉。 如果此方程在因次上是一致的，在国际单位制中A的单位必须是什么？解：由题易得，A的单位为kg/（m3·K）
第I 篇 习题解答 第一章 绪论 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 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 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
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。 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。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类它们的主要作用原理是什么解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 《环境工程原理》课程的任务是什么
《环境工程原理》试题库 试题一 二：填空题（18分） 1、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=__8.7 02mH , ___pa 41053.8?_______Pa. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以53 10310.11000.3.1.0?===-μρdu R e s m 3 速度流动，其流动类型为 _湍流___。 3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以_层流、过渡流和湍流__. 4、气体的粘度随温度的升高而___增加__，水的粘度随温度的升高而 降低_。 5、水在管路中流动时，常用流速范围为__3-8__s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为___8-15___s m 。 6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量____. .往复泵_启动前不需灌液，开旁路阀、用旁路阀来调节流量的. 7、在非均相物糸中，处于_分散___状态的物质，称为分散物质，处于 _连续__状态的物质，称为分散介质。 8、间竭过滤操作包括__过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。。 9、传热的基本方式为____热传导、对流传热、热辐射。 10、工业上的换热方法有__间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、α称为_对流传热膜糸数_，其物理意义为当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。提高管内α值的有效方法增加流程。 提高管外α值的有效方法_加拆流挡板。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即__滴状冷凝和膜状冷凝。其中， 由于滴状冷凝 成小液滴沿壁面直接落下__，其传热效果好。 试题二 一：填充题（20分） 1、牛顿粘性定律_dy dw .μτ=_，粘度在SI 制中的单位是2.m s N _。 2、常用测定流量的流孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。 3、在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随_位置_而变，不随_时间_而变，称为稳定流动。若以上各量既随_时间__而变，又随__位置__而变，称为不稳定流动。 4、等边三角形的边长为a ，其当量直径为__a 33_。
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。 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。 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。上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用，可能导致地下水和周围地表水体的污染：②污染土壤通过土壤颗 粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入：③通过植物吸收而进入食物链，对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 1.7《环境工程原理》课程的任务是什么？解：该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理处置与管理和资源化工程、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）控制工程、自然资源的合理利用与保护工程、生态修复与构建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理，为相关的专业课程打下良好的理论基础。 第二章质量衡算与能量衡算 2.1某室内空气中03的浓度是0.08 X10-6（体积分数），求： （1）在1.013 X05Pa、25C下，用口g/n3表示该浓度； （2）在大气压力为0.83 X05Pa和15C下，03的物质的量浓度为多少？ 解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等
库》试题境《环工程原理试题一 分）一：问答题（36失 1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损变为原来的多少倍？、何谓气缚现象？如何防止？2 、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 3 、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问：4 ）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？（1 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？）传热糸数K（2 ）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？（3 、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 5 、单效减压蒸发操作有何优点？ 6) 分三：计算题(46 、如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数1?05mH 100mm,求流体，若管径为为，现发现压力表上的读数为030?.2的流量及阀的局部阻力糸数？列管式换热器中，用冷却2、在一00C50C100的热水冷却到将，热水300m CC4520为升到知传热糸数流量为，冷却水在管内流动，温度从K。已60hw?。求冷却水量和换热管数为的钢管，长，换热管为 3m.2000mm225?.52Cm.（逆流）。KjK?已知：960?187CC??4.热水冷水热水K.Kg3m试题一答案：二：问答题2ul 1?dd?2.h?.，。、 11211gd21 1Vu?u?，1214?d..24?..du22 10m ??264?/?。12 ? 2 50m1lu2?h.?h?.。122 25m 16dg22 图1-1 2、离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌满液体。、沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生 3相对运动而分离的过程。沉降可分为重力沉降和离心沉降。颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。接近于空气的对流传热膜糸数；空、传热管的壁温接近于蒸汽的温度；传热糸数K3 气走
3.6 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，因流动阻力而产生的能量损失的变化情况： （1）管长增加一倍；（2）管径增加一倍。 解：因为对于圆管层流流动的摩擦阻力，有 220328d l u r l u p m m f μμ==? （1）当管长增加一倍时，流量不变，则阻力损失引起的压降增加1倍 （2）当管径增加一倍时，流量不变，则 u m,2＝u m,1/4 d 2=2d 1 ,2f p ?=,1f p ?/16 即压降变为原来的十六分之一。 4.10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3500kg/h 。冷却水在直径为φ180×10mm 的管内流动，温度从20℃升至30℃。已知基于管外表面的总传热系数为2320 W/（m 2·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。 解：（1）由热量守恒可得 q mc c pc ΔT c ＝q mh c ph ΔT h q mc ＝3500kg/h×50℃/10℃＝17500kg/h （2）并流时有 ΔT 2＝80K ，ΔT 1＝20K 2121 802043.2880ln ln 20m T T K K T K T T ?-?-?===?? 由热量守恒可得 KAΔT m ＝q mh c ph ΔT h 即
KπdLΔT m ＝q mh c ph ΔT h 23500/ 4.18/()50 3.582320/()0.1843.28mh ph h m q c T kg h kJ kg K K L m K d T W m K m K ππ????= ==????? 逆流时有 ΔT 2＝70K ，ΔT 1＝30K 2121 703047.2170ln ln 30m T T K K T K T T ?-?-?===?? 同上得 23500/ 4.18/()50 3.282320/()0.1847.21mh ph h m q c T kg h kJ kg K K L m K d T W m K m K ππ????===????? 比较得逆流所需的管路短，故逆流得传热效率较高。 8.2吸收塔内某截面处气相组成为0.05y =，液相组成为0.01x =，两相的平衡关系为2y x *=，如果两相的传质系数分别为51.2510y k -=?kmol/(m 2·s)，51.2510x k -=?kmol/(m 2·s)，试求该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻力和传质速率。 解：与气相组成平衡的液相摩尔分数为220.010.02y x *==?= 所以，以气相摩尔分数差表示的总传质推动力为*0.050.020.03y y y ?=-=-= 同理，与液相组成平衡的气相摩尔分数差为*0.05/20.025x == 所以，以液相摩尔分数差表示的总传质推动力为*0.0250.010.015x x x ?=-=-= 以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 ()()555110.83101/1/1/1.25101/2 1.2510x x y K k mk ---===?+?+?? kmol/(m 2·s)
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，其研究围和涵不断扩展，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。 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
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。 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。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6 环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
.. 环境工程原理思考题 第一章绪论 1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？ 2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？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，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），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示污染物的浓度，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专
业资料 .. 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征。 3.质量衡算的基本关系是什么？ 4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？ 5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？ 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．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示？ 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，流量增加1倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？
59. 一球形石英颗粒, 在空气中按斯托克斯定律沉降, 若空气温度由20℃升至50℃, 则其沉降速度将___________ 。 60. 降尘室的生产能力只与降尘室的__________和__________有关, 而与__________无关。 61.03007过滤介质阻力忽略不计, 滤饼不可压缩, 则恒速过滤过程中滤液体积 由Ｖ 1 增多至Ｖ 2 ＝２Ｖ 1 时则操作压差由ΔＰ 1 增大至ΔＰ 2 ＝＿＿＿＿＿＿＿。 62. 0308已知ｑ为单位过滤面积所得滤液体积Ｖ／Ｓ, ｑ e 为Ｖ e ／Ｓ, Ｖ e 为过 滤介质的当量滤液体积( 滤液体积为Ｖ e 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介 质的阻力) , 在恒压过滤时, 测得Δτ／Δｑ＝3740ｑ＋200 则过滤常数Ｋ＝ ＿＿＿＿＿＿＿, ｑ e ＝＿＿＿＿＿＿＿。 63.03013 一个过滤操作周期中, ”过滤时间越长生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿, ”过滤时间越短, 生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿。过滤时间有一个＿＿＿＿＿值, 此时过滤机生产能力为＿＿＿＿＿＿。 64.03014 过滤机操作循环中, 如辅助时间τ D 越长则最宜的过滤时间将＿＿＿＿＿＿。 65. 03015 对不可压缩性滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方, 对可压缩滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方。１; １－Ｓ 66.03016 对恒压过滤, 介质阻力能够忽略时, 过滤量增大一倍, 则过滤速率为原来的＿＿＿＿＿＿＿＿。 67. 03017对恒压过滤, 当过滤面积Ｓ增大一倍时, 如滤饼不可压缩, 则过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍, 如滤饼可压缩, 过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍。 69.03025按φ s ＝Ａ p ／Ａ定义的球形度( 此处下标ｐ代表球形粒子) , 最大值 为＿＿＿φ s 越小则颗粒形状与球形相差越＿＿＿。
河南工程学院 2009 至 2010 学年第 1 学期 环境工程原理试卷A 卷 考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 % 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 核分人 得分 复查总分 总复查人 （本题 10 分）一、判断题 1.( F )对于所有废水，其COD 一定大于BOD 5的浓度。 2.( T ) 滤料应有足够的机械强度，足够的化学稳定性,其孔隙率和比表面积越大越 好。 3.( T ) 完全混合式曝气池比推流式曝气池抗冲击负荷能力强。 4.( T ) 在电除尘器电场中，颗粒荷电愈多，所处位置的电场强度愈大，则迁移的速度愈大。 5.( T ) 吸附净化废气中化学吸附是靠吸附剂与吸附质之间的化学键力产生的。 6.( T ) 活性污泥去除有机物分吸附和氧化与合成两个阶段 7.( F )通常认为COD/ BOD 5比值在0.3以上的才认为该废水具有可生化处理性。 8.( T )氯化消毒过程中在可能产生致癌性的三氯甲烷等化合物。 9.( T ) SVI 低，活性污泥沉降性能好。 10.( F )当γ>γd 时，层结处于稳定状态。 （本题 30 分）二、填空题 1.水中被取出的杂质按颗粒大小可分为：粗大颗粒物、悬浮物和胶体物质、溶解物质 三大类。 2据悬浮颗粒在水中沉降时的浓度及特性可将沉淀分为四大类：自由沉降、絮凝沉降、拥挤沉降、压缩沉降。 3根据微生物利用氧的能力可以将微生物分为好氧微生物、兼性微生物、厌氧微生物三类。 4. 有机物厌氧消化过程在微生物学上分为两个阶段：酸性消化阶段和碱性消化阶段，分别由非产甲烷菌和产甲烷菌两类细菌作用。 5. 人工湿地可以分为表面流湿地、地下潜流湿地、垂直下渗湿地三种类型。 6. 静电除尘器的除尘过程分为 气体电离 、 粒子荷电 、 荷电粒子迁移 和 颗粒的沉降于清除 等四个过程。 7. 噪声污染涉及 噪声源 、 传播途径 和 接受者 三个环节组成的声学系统。 8. 危险废物常用的固化方法有 水泥固化 、 石灰固化、热塑性材料固化、有机聚合物固化、自交结固化和玻璃固化。 （本题 20 分）三、选择题 1.格栅、筛网和微滤机主要去除的对象是：（ A ） A 粗大颗粒物 B 悬浮物 C 胶体 D 溶解物质 2.下列属于沉砂池去除的对象的是： （ C ） A 树枝 B 汽油 C 煤渣 D 藻类 3.混凝的去除对象是：（ C ） A 粗大颗粒物 B 重金属 C 胶体 D 溶解物质 4.下列不属于胶体脱稳机理的是：（C ） 系部名称： 专业班级： 姓名： 学号： 密 封 线 内 不 得 答 题 线 封 密 得分 评卷人 得分 评卷人 得分 评卷人
环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 2.6某一段河流上游流量为36000m 3/d ，河水中污染物的浓度为 3.0mg/L 。有一支流流量为10000 m 3/d ，其中污染物浓度为30mg/L 。假设完全混合。 （1）求下游的污染物浓度 （2）求每天有多少kg 污染物质通过下游某一监测点。 解：（1）根据质量衡算方程，下游污染物浓度为 1122 12 3.0360003010000/8.87/3600010000 V V m V V q q mg L mg L q q ρρρ+?+?===++ （2）每天通过下游测量点的污染物的质量为 312()8.87(3600010000)10/408.02/m V V q q kg d kg d ρ-?+=?+?= 2.7某一湖泊的容积为10×106m 3，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m 3/s 。一工厂以5 m 3/s 的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，浓度为100mg/L 。污染物降解反应速率常数为0.25d －1。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。 解：设稳态时湖中污染物浓度为m ρ，则输出的浓度也为m ρ 则由质量衡算，得 120m m q q k V ρ--= 即 5×100mg/L －（5＋50）m ρm 3/s －10×106×0.25×m ρm 3/s ＝0
《环境工程原理》试题库 试题一 一：问答题（36分） 1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量 损 失变为原来的多少倍？ 2、何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2）传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 二：填空题（18分） 1、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH , __________Pa. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。 3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 三：计算题(46分) 1、如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数？
环境工程原理试题及 答案
华南农业大学期末考试试卷（A卷） 2011-2012学年第1 学期考试科目：环境工程原理基础 考试类型：（闭卷）考试考试时间： 120 分钟 学号姓名年级专业 一、单项选择（本大题共8 小题，每小题 2 分，共 16分） 1、圆形直管管径增加1倍，流量、长度及摩擦系数均不变时，流体在管内流动的沿程阻力损失变为原来的多少倍（） A 、2 B、4 C、1/16 D、1/32 2 、关于无量纲准数，下列说法正确的是（） A 、量纲为1 B、无量纲、有单位 C、有量纲、无单位 D、数值大小取决于所采用单位制 3 、流体流动的内摩擦力与（）成正比 A 、动能梯度 B、流量梯度C、速度梯度 D、压力梯度
4 、关于气体黏度，下列说法正确的是（） A 、基本不受压力影响 B、基本不受温度影响 C、随压力升高而减小 D、随温度升高而减小 5、某一含有A、B两种组分的气相混合体系总体处于静止状态，其中B浓度远大于A且分布均匀一致，A在水平方向存在浓度分布，则下列说法正确的是（） A 、2组分在水平方向进行反向扩散 B、A组分扩散通量与AB组分平均浓度差成正比 C、B组分扩散通量与AB组分平均浓度差成反比 D、A组分扩散通量与A的浓度差成正比 6 、旋风分离器临界直径是指（） A、能够进入其中的最小颗粒直径 B、能够进入其中的最大颗粒直径 C、能全部分离出来的最小颗粒的直径 D、能全部分离出来的最大颗粒的直径 7 、滤料通常是指（）过滤介质 A、颗粒状 B、织物状 C、多空固体 D、多孔膜
8、 活性炭对水中某种高分子有机物在25℃吸附实验发现吸附容量q 和平衡浓度c 之间具有如下关系：c c q 21+= ，这个关系符合下列哪种吸附等温曲线（ ） A 、弗兰德里希(Freundlich)方程 B 、朗缪尔(Langmuir)方程。 C 、亨利方程。 D 、 Bet 方程。 二、填空题（本大题共8 小题，每小题 2 分，共16 分） 1、 “环境工程学”的任务是利用环境学科与工程学的方法，研究环境污染控制理论、____技术___、措施和____政策____。 2、 污染物处理工程的核心：利用环境工程基本技术原理，通过_____工程___手段，实现污染物的_____高效___、快速去除。 3、 环境工程原理分析问题的基本思路是通过_____微观___过程分析看本质，通过_____数学___表达进行定量解析。 4、若质量为m 、体积为V 的流体进入某静压强为p 、面积为A 的截面，则输入系统的功为____pV____，这种功称为_____流动___功，即是流体的静压能。 5、 根据伯努利方程，流体在流动过程中若存在能量损失，且无外功加入，系统的总机械能沿流动方向将逐渐____减少____。 6、 分子扩散过程由分子的____微观____运动而导致的，只有在固体、静止流体或层流流动的流体中才会________发生。
59. 一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将___________ 。 下降 60. 降尘室的生产能力只与降尘室的__________和__________有关，而与__________无关。 长度；宽度；高度 61.03007过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，则恒速过滤过程中滤液体积由Ｖ1 增多至Ｖ2 ＝２Ｖ1 时则操作压差由ΔＰ1 增大至ΔＰ2 ＝＿＿＿＿＿＿＿。 ２ΔＰ1 62. 0308已知ｑ为单位过滤面积所得滤液体积Ｖ／Ｓ，ｑe为Ｖe ／Ｓ，Ｖe 为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为Ｖe 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时，测得Δτ／Δｑ＝3740ｑ＋200 则过滤常数Ｋ＝＿＿＿＿＿＿＿，ｑe ＝＿＿＿＿＿＿＿。 ０．０００５３５；０．０５３５ 63.03013 一个过滤操作周期中，“过滤时间越长生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿。过滤时间有一个＿＿＿＿＿值，此时过滤机生产能力为＿＿＿＿＿＿。 不正确的；不正确的；最适宜；最大
64.03014 过滤机操作循环中，如辅助时间τD越长则最宜的过滤时间将＿＿＿＿＿＿。 越长 65. 03015 对不可压缩性滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方，对可压缩滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方。１；１－Ｓ66.03016 对恒压过滤，介质阻力可以忽略时，过滤量增大一倍，则过滤速率为原来的＿＿＿＿＿＿＿＿。 二分之一 67. 03017对恒压过滤，当过滤面积Ｓ增大一倍时，如滤饼不可压缩，则过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍，如滤饼可压缩，过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍。 四；四 68. 03018回转真空过滤机，整个转鼓回转操作时大致可分为＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿四个区域。 过滤区；洗涤与脱水区；吹松区；卸渣区 69.03025按φs ＝Ａp ／Ａ定义的球形度（此处下标ｐ代表球形粒子），最大值为＿＿＿φs 越小则颗粒形状与球形相差越＿＿＿。１；大 70.03028在过滤的大部分时间中，＿＿＿＿＿＿起到了主要过滤介质的作用。 滤饼
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 √33 本试卷可能用到的计算值： ln2=0.693, ln3=1.099, ln5=1.609，g=10 m/s 2，√2＝ 1.4 π＝3.14， ＝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λ与Re 的关系为______________。 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. 对于土壤的污染只能产生局部污染。 （ ） 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。 （ ） 系部名称： 专业班级： 姓名 学号： 密 封 线 内 不 得 答 ：题
环境工程原理思考题 第一章绪论 1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？ 2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？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，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化 技术原理，通过工程手段（利用各类装置），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示污染物的浓度，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征。 3.质量衡算的基本关系是什么？
4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？ 5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？ 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．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示？ 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，流量增加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加多少？ 3．拓展的伯努利方程表明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，并说明该方程的适用条件。 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．如何确定流体输送管路系统所需要的输送机械的功率？ 第二节流体流动的内摩擦力 1.简述层流和湍流的流态特征。 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根本原因是什么？ 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。