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）
2.5 一加热炉用空气（含O 2 0.21, N 2 0.79）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 0.07，H 2O 0.14，O 2 0.056，N 2 0.734。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
0.79×P 1V 1/RT 1＝0.734×P 2V 2/RT 2
即
0.79×100m 3/303K ＝0.734×V 2/573K
V 2＝203.54m 3
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
解之得
m ρ＝5.96mg/L
2.8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1.0mg/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
0.05ρ＝（3＋0.05）×1.0
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
2.9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0.20h －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 －（0.20/3600）×ρ×100×100×1×109 m 3/s －4×100×1×106ρm 3/s ＝0 解之得
ρ＝1.05× 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＝1.15×10-2mg/m 3
2.10 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 ＝0.18 min
2.11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u 0与槽内水面高度z 的关系 u 0＝0.62（2gz ）0.5
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＝0.62（2gz ）0.5
即有
－226.55×z -0.5dz ＝dt
z 0＝3m
z 1＝z 0－1m 3×（π×0.25m 2）-1＝1.73m
积分计算得
t ＝189.8s
2.12 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 ＝15.23％
2.13 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 ＝0.8×60×1×4.183×△TkJ/h.K
解之得
△T ＝89.65K
2.14 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 ×103×4.183×10 kJ/m 3＝667×103KW
Q ＝15.94m 3/s
（2）由题，根据热量衡算方程，得
100×103×4.183×△T kJ/m3＝667×103KW
△T＝1.59K
第三章 流体流动
3.1 如图3-1所示，直径为10cm 的圆盘由轴带动在一平台上旋转，圆盘与平台间充有厚度δ=1.5mm 的油膜。当圆盘以n=50r/min 旋转时，测得扭矩M=2.94×10-4
N·m 。设油膜内速度沿垂直方向为线性分布，试确定油的黏度。
图3-1 习题3.1图示
解：在半径方向上取dr ，则有
dM ＝dF·r
由题有
dF ＝τ·dA
d =d u y
τμ? 22dA=(d )2d r r r r r πππ+-=?
d 2=d u nr y πδ
所以有
23d dM=2d 4d d u n r r r r r y μπμπδ
??= 两边积分计算得
24M=n
r μπδ
代入数据得
2.94×10－4N·m ＝μ×（0.05m ）4×π2 ×（50/60）s /（1.5×10－3m ）
可得
μ＝8.58×10－3Pa·s
3.2 常压、20℃的空气稳定流过平板壁面，在边界层厚度为1.8mm 处的雷诺数为6.7×104。求空气的外流速度。
解：设边界层厚度为δ；空气密度为ρ，空气流速为u 。
由题，因为湍流的临界雷诺数一般取5×105＞6.7×104，
所以此流动为层流。对于层流层有
0.54.641=
Re x
x δ 同时又有 x Re =xu ρμ
两式合并有
0.54.641Re =u ρδμ
? 即有
4.641×（6.7×104）0.5＝u×1×103kg/m 3×1.8mm /（1.81×10－5Pa·s ）
u ＝0.012m/s
3.3 污水处理厂中，将污水从调节池提升至沉淀池。两池水面差最大为10m ，管路摩擦损失为4J/kg ，流量为34 m 3/h 。求提升水所需要的功率。设水的温度为25℃。
解：设所需得功率为N e ，污水密度为ρ
N e ＝W e q v ρ＝（gΔz ＋∑h f ）q v ρ
=(9.81m/s 2×10m+4J/kg)×1×103kg/m 3×34/3600m 3/s
= 964.3W
3.4 如图所示，有一水平通风管道，某处直径由400mm 减缩至200mm 。为了粗略估计管道中的空气流量，在锥形接头两端各装一个U 管压差计，现测得粗管端的表压为100mm 水柱，细管端的表压为40mm 水柱，空气流过锥形管的
能量损失可以忽略，管道中空气的密度为1.2kg/m 3，试求管道中的空气流量。
图3-2 习题3.4图示
解：在截面1-1′和2-2′之间列伯努利方程：
u 12/2＋p 1/ρ＝u 22/2＋p 2/ρ
由题有
u 2＝4u 1
所以有
u 12/2＋p 1/ρ＝16u 12/2＋p 2/ρ
即
15 u 12＝2×(p 1- p 2)/ρ
=2×(ρ0-ρ)g(R 1-R 2)/ρ
=2×（1000-1.2）kg/m 3×9.81m/s 2×（0.1m －0.04m ）
/（1.2kg/m 3）
解之得
u 1＝8.09m/s
所以有
u 2＝32.35m/s
q v ＝u 1A ＝8.09m/s×π×（200mm ）2＝1.02m 3/s
3.5 如图3-3所示，有一直径为1m 的高位水槽，其水面高于地面8m ，水从内径为100mm 的管道中流出，管路出口高于地面2m ，水流经系统的能量损失（不包括出口的能量损失）可按25.6u h f =∑计算，式中u 为水在管内的流速，单位为m/s 。试计算
（1）若水槽中水位不变，试计算水的流量；
（2）若高位水槽供水中断，随水的出流高位槽液面下降，试计算液面下降1m 所需的时间。
图3-3 习题3.5图示
解：（1）以地面为基准，在截面1-1′和2-2′之间列伯努利方程，有
u12/2＋p1/ρ＋gz1＝u22/2＋p2/ρ＋gz2＋Σh f
由题意得
p1＝p2，且u1＝0
所以有
9.81m/s2×（8m－2m）＝u2/2＋6.5u2
解之得
u＝2.90m/s
q v＝uA＝2.90m/s×π×0.01m2/4＝2.28×10－2m3/s
（2）由伯努利方程，有
u12/2＋gz1＝u22/2＋gz2＋Σh f
即
u12/2＋gz1＝7u22＋gz2
由题可得
u1/u2＝（0.1/1）2＝0.01
取微元时间dt，以向下为正方向
则有u1＝dz/dt
所以有
（dz/dt ）2/2＋gz 1＝7（100dz/dt ）2/2＋gz 2
积分解之得
t ＝36.06s
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
2
20328d 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。
3.7 水在20℃下层流流过内径为13mm 、长为3m 的管道。若流经该管段的压降为21N/m 2。求距管中心5mm 处的流速为多少？又当管中心速度为0.1m/s 时，压降为多少？
解：设水的黏度μ=1.0×10-3Pa.s ，管道中水流平均流速为u m
根据平均流速的定义得：
402020d d 18d =8d f
f v m p r p q l u r A r l
πμπμ=-=- 所以
20
8m f u l p r μ?=- 代入数值得
21N/m 2＝8×1.0×10-3Pa·s×u m ×3m/（13mm/2）2
解之得
u m ＝3.7×10－2m/s
又有
u max ＝2 u m
所以
u ＝2u m [1－（r/r 0）2]
（1）当r ＝5mm ，且r 0＝6.5mm ，代入上式得
u ＝0.03m/s
（2）u max ＝2 u m
Δp f ’＝ u max ’/ u max ·Δp f
＝0.1/0.074×21N/m
＝28.38N/m
3.8 温度为20℃的水，以2kg/h 的质量流量流过内径为10mm 的水平圆管，试求算流动充分发展以后：
（1）流体在管截面中心处的流速和剪应力；
（2）流体在壁面距中心一半距离处的流速和剪应力
（3）壁面处的剪应力
解：（1）由题有
u m ＝q m /ρA
＝2/3600kg/s/（1×103kg/m 3×π×0.012m 2/4）
＝7.07×10－3m/s
4m e u d R ρμ
=＝282.8＜2000 管内流动为层流，故
管截面中心处的流速
u max ＝2 u m ＝1.415×10－2m/s
管截面中心处的剪应力为0
（2）流体在壁面距中心一半距离处的流速：
u ＝u max （1－r 2/r 02）
u 1/2＝1.415×10－2m/s×3/4
＝1.06×10－2m/s
由剪应力的定义得
20d 4d m u u r r r μτμ
=-= 流体在壁面距中心一半距离处的剪应力：
τ1/2＝2μu m /r 0
＝2.83×10－
3N/m 2 （3）壁面处的剪应力：
τ0＝2τ1/2＝5.66×10－3N/m 2
3.9 一锅炉通过内径为3.5m 的烟囱排除烟气，排放量为3.5×105m 3/h ，在烟气平均温度为260℃时，其平均密度为0.6 kg/m 3，平均粘度为2.8×10－4Pa·s 。大气温度为20℃，在烟囱高度范围内平均密度为1.15 kg/m 3。为克服煤灰阻力，烟囱底部压力较地面大气压低245 Pa 。问此烟囱需要多高？假设粗糙度为5mm 。
解：设烟囱的高度为h ，由题可得
u ＝q v /A ＝10.11m/s
Re ＝duρ/μ＝7.58×104
相对粗糙度为
ε/d ＝5mm/3.5m ＝1.429×10－3
查表得
λ＝0.028
所以摩擦阻力
22f h u h d λ=∑
建立伯努利方程有
u 12/2＋p 1/ρ＋gz 1＝u 22/2＋p 2/ρ＋gz 2＋Σh f
由题有
u 1＝u 2，p 1＝p 0－245Pa ，p 2＝p 0－ρ空gh
即
（h×1.15 kg/m3×9.8m/s2－245Pa）/（0.6kg/m3）＝h×9.8m/s2＋h×0.028/3.5m×（10.11m/s）2/2
解之得
h＝47.64m
3.10用泵将水从一蓄水池送至水塔中，如图3-4所示。水塔和大气相通，池和塔的水面高差为60m，并维持不变。水泵吸水口低于水池水面2.5m，进塔的管道低于塔内水面1.8m。泵的进水管DN150，长60m，连有两个90°弯头和一个吸滤底阀。泵出水管为两段管段串联，两段分别为DN150、长23m和DN100、长100 m，不同管径的管道经大小头相联，DN100的管道上有3个90°弯头和一个闸阀。泵和电机的总效率为60％。要求水的流量为140 m3/h，如果当地电费为0.46元/（kW·h），问每天泵需要消耗多少电费？（水温为25℃，管道视为光滑管）
图3-4 习题3.10图示
解：由题，在进水口和出水口之间建立伯努利方程，有
W e＝gh＋Σh f
25℃时，水的密度为997.0kg/m3，粘度为0.9×10－3Pa·s
管径为100mm时，
u＝4.95m/s
Re＝duρ/μ＝5.48×105，为湍流
为光滑管，查图，λ＝0.02
管径为150mm 时
u ＝2.20m/s
Re ＝duρ/μ＝3.66×105
管道为光滑管，查图，λ＝0.022
泵的进水口段的管件阻力系数分别为
吸滤底阀ζ＝1.5；90°弯头ζ＝0.75；管入口ζ＝0. 5
Σh f1＝（1.5＋0.75×2＋0.5＋0.022×60/0.15）×（2.20m/s ）2/2
＝29.76m 2/s 2
泵的出水口段的管件阻力系数分别为
大小头ζ＝0.3；90°弯头ζ＝0.75；闸阀ζ＝0.17；管出口ζ＝1
Σh f2＝(1＋0.75×3＋0.3＋0.17＋0.02×100/0.1)×(4.95m/s)2/2＋
(0.023×23/0.15)×(2.20m/s)2/2
＝299.13m 2/s 2
W e ＝gh ＋Σh f =29.76m 2/s 2＋299.13m 2/s 2＋60m×9.81m/s 2＝917.49 m 2/s 2＝
917.49J/kg
W N ＝（917.49J/kg/60％）×140m 3/h×997.0kg/m 3＝5.93×104W
总消耗电费为
59.3kW×0.46元/（kW·h ）×24h/d ＝654.55元/d
3.11 如图3-5所示，某厂计划建一水塔，将20℃水分别送至第一、第二车间的吸收塔中。第一车间的吸收塔为常压，第二车间的吸收塔内压力为20kPa （表压）。总管内径为50mm 钢管，管长为（30＋z 0），通向两吸收塔的支管内径均为20mm ，管长分别为28m 和15m （以上各管长均已包括所有局部阻力当量长度在内）。喷嘴的阻力损失可以忽略。钢管的绝对粗糙度为0.2mm 。现要求向第一车间的吸收塔供应1800kg/h 的水，向第二车间的吸收塔供应2400kg/h 的水，试确定水塔需距离地面至少多高？已知20℃水的粘度为1.0×10－3 Pa·s ，摩擦系数可由式23.0Re 581.0??? ??+=d ελ计算。
图3-5 习题3.11图示
解：总管路的流速为
u0＝q m0/（ρπr2）
＝4200 kg/h/（1×103kg/m3×π×0.0252m2）
＝0.594m/s
第一车间的管路流速为
u1＝q m1/（ρπr2）
＝1800kg/h/（1×103kg/m3×π×0.012m2）
＝1.592m/s
第二车间的管路流速为
u2＝q m2/（ρπr2）
＝2400 kg/h/（1×103kg/m3×π×0.012m2）
＝2.122m/s
则
Re0＝duρ/μ＝29700
λ0＝0.1（ε/d＋58/Re）0.23＝0.0308
Re1＝duρ/μ＝31840
λ1＝0.1（ε/d＋58/Re）0.23＝0.036
Re2＝duρ/μ＝42400
λ2＝0.1（ε/d＋58/Re）0.23＝0.0357
以车间一为控制单元，有伯努利方程
u12/2＋gz1＋p1/ρ＋Σh f1＝gz0＋p0/ρ
p1= p0，故
（1.592m/s）2/2＋9.8m/s2×3m＋0.0308×（0.594m/s）2×（30＋z0）m/（2×0.05m）＋0.036×（1.592m/s）2×28m/（2×0.02m）＝9.8m/s2×z0
解之得
z0＝10.09m
以车间二为控制单元，有伯努利方程
u22/2＋gz2＋p2/ρ＋Σh f2＝gz0＋p0/ρ
（2.122m/s）2/2＋9.8m/s2×5m＋20kPa/（1×103kg/m3）＋0.0308×（0.594m/s）2×（30＋z0）m/（2×0.05m）＋0.0357×（2.122m/s）2×15m/（2×0.02m）＝9.8m/s2×z0解之得
z0＝13.91m
故水塔需距离地面13.91m
3.12 如图3-6所示，从城市给水管网中引一支管，并在端点B处分成两路分别向一楼和二楼供水（20℃）。已知管网压力为0.8×105Pa（表压），支管管径均为32mm，摩擦系数λ均为0.03，阀门全开时的阻力系数为6.4，管段AB、BC、BD的长度各为20m、8m和13m（包括除阀门和管出口损失以外的所有局部损失的当量长度），假设总管压力恒定。试求
（1）当一楼阀门全开时，二楼是否有水？
（2）如果要求二楼管出口流量为0.2L/s，求增压水泵的扬程。
图3-6 习题3.12图示
解：（1）假设二楼有水，并设流速为u2，此时一楼的流速为u1
以AC所在平面为基准面，在A、C断面之间建立伯努利方程，有
u A2/2＋p A/ρ＝u12/2＋p1/ρ＋gz2＋Σh fAC
因为u A＝u1＝0；p1＝0
则有
p A/ρ＝Σh fAC （1）
在A、D断面之间建立伯努利方程，即
u A2/2＋p A/ρ＝u22/2＋p2/ρ＋gz2＋Σh fAD
u A＝u2＝0；p2＝0；z2＝3m
p A/ρ＝Σh fAD＋gz2 （2）
联立两式得
Σh fBC＝Σh fBD＋gz2（3）（0.03×8m/0.032m＋6.4＋1）×u12/2＝（0.03×13m/0.032m＋6.4＋1）×u22/2＋
3m×9.8m/s2
所以有
u1min2/2＝1.97m2/s2
Σh fmin＝（0.03×28m/0.032m＋6.4＋1）×u1min2/2＝67.28 m2/s2＜p A/ρ
所以二楼有水。
（2）当二楼出口流量为0.2L/s时，u2＝0.249m/s
代入（3）式
（0.03×8m/0.032m＋6.4＋1）×u12/2＝（0.03×13m/0.032m＋6.4＋1）×u22/2＋3m×9.8m/s2
可得
u1＝2.02m/s
此时AB段流速为u0＝2.259m/s
Σh fAC＝0.03×20m/0.032m×（2.259m/s）2/2＋（0.03×8m/0.032m＋6.4＋1）×（2.02m/s）
2/2
＝48.266 m2/s2＋30.399 m2/s2
＝78.665 m2/s2
p A/ρ＝0.8×105Pa/（998.2kg/m3）＝80.144 m2/s2
因为Σh fAC< p A/ρ
环境工程学（第二版）课后答案绪论环境工程学的发展和内容 第一章水质与水体自净 第二章水的物理化学处理方法 第三章水的生物化学处理方法 第五章大气质量与大气污染 第六章颗粒污染物控制 第七章气态污染物控制 第八章污染物的稀释法控制 绪论环境工程学的发展和内容 0-1名词解释： 环境：影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草地、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。 环境问题：全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的现象，均概括为环境问题。 环境污染：由于自然或人为（生产、生活）原因，往原先处于正常状况的环境中附加了物质、能量或生物体，
其数量或强度超过了环境的自净能力，使环境质量变差，并对人或其它生物的健康或环境中某些有价值物质产生了有害影响的现象。 污染物质：引起环境污染的物质即为污染物质。 公害：由人为原因引起化学污染物滋事而产生的突发事件通常称为公害。 环境科学：研究人类环境质量及其保护的和改善的科学，其主要任务是研究在人类活动的影响下环境质量的变化规律和环境变化对人类生存的影响，以及改善环境质量的理论、技术和方法。 0-2 试分析人类与环境的关系。 “环境”一词是相对于人类而言的，即指的是人类的环境。人类与其环境之间是一个有着相互作用、相互影响、相互依存关系的对立统一体。人类从周围环境中获得赖以生存、发展的空间和条件，同时其生产和生活活动作用于环境，又会对环境产生影响，引起环境质量的变化；反过来，污染了的或受损害的环境也对人类的身心健康和经济发展等造成不利影响。 0-3试讨论我国的环境和污染问题 0-4什么是环境工程学？他与其他学科之间的关系怎样？ 环境工程学应用环境科学、工程学和其它有关学科的理论和方法，研究保护和合理利用自然资源，控制和防治环境污染和生态破坏，以改善环境质量，使人们得以健康、舒适地生存与发展的学科。 环境工程学是环境科学的一个分支，又是工程学的一个重要组成部分。它脱胎于土木工程、卫生工程、化学工程。机械工程等母系学科，又融入了其他自然科学和社会科学的有关原理和方法。
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
《环境工程学》试卷 一、名词解释（每小题2分，共20分） 1．COD；2. 厌氧生物处理法；3. 泥龄；4. 好氧硝化；5. A/A/O法； 6. 反电晕； 7. 二次扬尘； 8. 电场荷电； 9. FGD；10. SCR法。 二、选择题（每小题2分，共20分） 1．BOD是化学性水质指标之一，其含义是（）。 A 溶解氧； B 化学需氧量； C 生化需氧量。 2．废水处理方法很多，其中混凝沉淀法可去除废水中的（）。 A 可生物降解有机物； B 不溶性有机物；C悬浮物质。 3．废水二级处理技术属于（）。 A 生物方法； B 化学方法；C物理方法。 4．A2/O法产生的污泥量比活性污泥法（）。 A 多； B 少； C 一样。 5．下列哪种技术属于废水三级处理技术（）？ A 臭氧氧化； B 气浮； C 好氧悬浮处理技术。 6．脱硫技术很多，跳汰选煤脱硫技术属于（）。 A 炉前脱硫技术； B 炉内脱硫技术； C 炉后脱硫技术。 7．电除尘器最适宜捕集的粉尘是（）。 A 低比电阻粉尘； B 中比电阻粉尘； C 高比电阻粉尘。 8．常被用来作为高效除尘器的前级预除尘器的是（）。 A 机械力除尘器； B 电除尘器； C 过滤式除尘器。 9．既能捕集颗粒污染物，又能脱除部分气态污染物的除尘器是（）。 A 机械力除尘器； B 电除尘器； C 湿式除尘器。 10．SCR法烟气脱硝的主要机理是（）。 A 催化转化； B 化学吸收； C 化学吸附。 三、填空题（每题2分，共10分） 1．MLSS,MLVSS,SVI,SBR分别为、、、。 2．活性污泥法有效运行的基本条件为、、、。
3．SCR法烟气脱硝机理分为、、、。 4．影响湿法脱硫效率的主要因素包括：、、、。 5．控制颗粒污染物的主要方法包括：、、、。 四、简答题（每小题3分，共30分） 1．什么是废水的一级处理，二级处理和深度处理？ 2．厌氧生物处理的基本原理是什么？ 3．曝气池在好氧活性污泥法中的作用是什么？ 4. 简述污水中的氮在生物处理中的转化过程？ 5. 什么是曝气？曝气的作用有哪些？ 6．控制废气中气态污染物的方法有哪些？ 7. 评价除尘器性能的指标有哪些？ 8．实现电除尘的基本条件是什么？ 9. 影响SCR法烟气脱硝效率的因素有哪些？ 10．影响湿法烟气脱硫效率的主要因素有哪些？ 五、计算题（每小题10分，共20分） 1．某水处理厂在沉淀池后设置快砂滤池，滤池的设计负荷率为32 m d m 。试计算在设计流量0. 53/ 200/() m s下，滤池表面积为多大？若每个滤池表面积限制在552 m以下，共需建多少个滤池？ 2．已知某线—板式电除尘器的收尘面积A=6000m2，所处理的烟气量Q=684000m3/h，烟气粘度η=1.8×10－5Pa·s, 对其施加的平均电场强度E=3.0kV/cm, 试计算粉尘的平均粒径dp=0.1μm、1.0μm、10μm时电除尘器的除尘效率？（取K m=1.36，ε0=8.85×10－12F/m, D=2.0）。
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_。
《食品工程原理》复习题答案 第一部分 动量传递（流动、输送、非均相物系） 一.名词解释 1.过程速率：是指单位时间内所传递的物质的量或能量。 2.雷诺准数：雷诺将u 、d 、μ、ρ组合成一个复合数群。Re 值的大小可以用来判断流动类型。 3.扬程（压头）：是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。 4.分离因数:同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值。 二.填空题 1.理想流体是指 的流体。（黏度为零） 2.对于任何一种流体，其密度是 和 的函数。（压力，温度） 3.某设备的真空表读数为200mmHg ，则它的绝对压强为 mmHg 。当地大气压强为101.33×103 Pa 。（560mmHg ） 4.在静止的同—种连续流体的内部，各截面上 与 之和为常数。（位能，静压能） 5.转子流量计读取方便，精确，流体阻力 ，不易发生故障；需 安装。（小，垂直） 6.米糠油在管中作流动，若流量不变,管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的______倍。（2） 7.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2 ，则摩擦阻力损失为原来的 倍。（1/2） 8.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变, 管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的_____倍。 （1/16） 9.实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能 守恒，因实际流体流动时有 。 （不，摩擦阻力） 10.任何的过程速率均与该过程的推动力成 比，而与其阻力成 比。（正，反） 11.在离心泵吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为 。（逆止阀） 12. 是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。(滤网) 13.离心泵工作时流体流速与压力的变化为: 高压流体泵壳通道 逐渐扩大的的离心力机械旋转所造成的气压流体被甩出后常压流体)()((低速流体、高速流体) 14.泵的稳定工作点应是 特性曲线与 特性曲线式M 的交点。（管路，泵或H-q v ） 15.产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 下，输送 时的性能曲线。 （转速，20℃的水或水） 16.用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_____，扬程_________。 （减少；增大） 17.根据操作目的（或离心机功能），离心机分为过滤式、 和 三种类型。 （沉降式、分离式） 18. 常速离心机、高速离心机、超速离心机是根据 的大小划分的。（分离因数） 19.某设备进、出口的表压分别为 -12 kPa 和157 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。 (答：-169kPa ) kPa 16915712-=--=-=?出进P P P 三.选择题 1.在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流体流速与管道的截面积( A )关系。 A ．反比 B.正比 C.不成比 2.当流体在园管内流动时，管中心流速最大，层流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( B )。A. u ＝3/2 u max B. u ＝1/2 u max C. u ＝0.8u max 3.湍流的特征有( C )。 A.流体分子作布朗运动中 B.流体质点运动毫无规则，且不断加速 C.流体质点在向前运动中，同时有随机方向的脉动 D.流体分子作直线运动 4.微差压计要求指示液的密度差( C )。
《环境工程学》复习题 一、名词解释 1. BOD ： 2. COD ： 3. 泥龄： 4. 好氧硝化： 5. 反硝化： 二、简答题 1. 简答：什么是污泥龄，为什么说可以通过控制排泥来控制活性法污水处理厂的运行 2. 简述生物滤池构造上分为哪几部分对滤料有何要求 3. 试述厌氧生物处理法的基本原理怎样提高厌氧生物处理的效能 4. 叙述AO 法的脱氮机理，画出AO 法的工艺流程图。 5. 活性污泥法有效运行的基本条件有哪些 6. 试叙述好氧生物处理与厌氧生物处理的基本区别及各自的适用场合。 三、计算题 1. 一降落的雨滴中，最初没有溶解氧存在。雨滴的饱和溶解氧浓度为9. 20mg/L 。假设在降落2s 后雨滴中已经有3. 20mg/L 的溶解氧。试计算雨滴中的溶解氧浓度达到8. 20mg/L 需要多长时间 2. 一水处理厂在沉淀池后设置快砂滤池，滤池的设计负荷率为32200/()m d m 。试计算在设计流量0. 53/m s 下，滤池表面积为多大若每个滤池表面积限制在552m 以下，共需建多少个滤池 四、综合题
1. 在水处理工艺中，水中杂质分离常用下面的物理化学方法，使用最简单的一句话或几个字表示去除水中杂质的原理及影响去除效果的决定因素。 《环境工程学》复习题参考 二、名词解释 ：水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量。 2. COD ： 用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量。 3. 泥龄： 即微生物平均停留时间，是指反应系统内的微生物全部更新一次所需要的时间，工程上是指反应系统内微生物总量与每日排出的剩余微生物量的比值。 4. 好氧硝化： 在好氧条件下，将+4NH 转化成2NO -和3NO -的过程。 5. 反硝化： 在无氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原为氮气的过程。 二、简答题 1. 简答：什么是污泥龄，为什么说可以通过控制排泥来控制活性法污水处理厂的运行 微生物代谢有机物的同时自身得到增殖，剩余污泥排放量等于新增污泥量，用新增污泥量替换原有系统中所有污泥所需要的时间称为泥龄，如果排放的剩余污泥量少，使系统的泥龄过长，会造成系统去除单位有机物的氧消耗量增加，即能耗升高，二沉池出水的悬浮物含量升高，出水水质变差，如果过量排放剩余污泥，使系统的泥龄过短，活性污泥吸附的有机物后来不及氧化，二沉池出水中有机物含量增大，活性污泥吸附的有机物后来不及氧化，二沉池出水中有机物含量增大，出水的水质也会变差。如果使泥龄小于临界值，即从系统中排出的污泥量大于其增殖量，系统的处理效果会急剧变差。 2. 简述生物滤池构造上分为哪几部分对滤料有何要求 典型的生物滤池由滤床，布水设备和排水系统三部分组成。要求滤料有以下特性：①能为微生物的栖息提供较大的比表面积；②能使废水以液膜状均匀分布于其表
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/s 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 -----------------------------密 封 线----------------------------------------密 封 线-----------------------------------------密 封 线--------------
《环境工程学》选择题题目及答案详解 1、下列说法不正确的是（ C ） A.水形成自然循环的外因是太阳辐射和地球引力 B.水在社会循环中取用的是径流水源和渗流水源 C.生活污染源对环境污染最为严重 D.工业污染源属于点源而非面源 2、下列说法不正确的是（超编题目） A.调节池可以调节废水的流量、浓度、pH值和温度 B对角线出水调节池有自动均和的作用 C.堰顶溢流出水调节池既能调节水质又能调节水量 D.外设水泵吸水井调节池既能调节水质又能调节水量 3、TOD是指（ A ） A.总需氧量B生化需氧量C化学需氧量D总有机碳含量 4、下列说法不正确的是（ D ） A.可降解的有机物一部分被微生物氧化，一部分被微生物合成细胞 是微生物氧化有机物所消耗的氧量与微生物内源呼吸所消耗的氧量之和 C.可降解的有机物分解过程分碳化阶段和硝化阶段 是碳化所需氧量和硝化所需氧量之和 5、下列说法不正确的是（A、C） 测定通常采用K2Cr2O7和KMnO7为氧化剂（KMnO4才对，属于书写错误） 测定不仅氧化有机物，还氧化无机性还原物质 测定包括了碳化和硝化所需的氧量（描述的是BOD） 测定可用于存在有毒物质的水 6、下列不属于水中杂质存在状态的是（D） A.悬浮物B胶体C溶解物D沉淀物 7、下列说法不正确的是（B） A.格栅用以阻截水中粗大的漂浮物和悬浮物 B.格栅的水头损失主要在于自身阻力大(水头损失很小，阻力主要是截留物堵塞造成的) C.格栅后的渠底应比格栅前的渠底低10－15 cm D.格栅倾斜50－60o，可增加格栅面积 8、颗粒在沉砂池中的沉淀属于（A ）8-11题参见课本76、77页 A自由沉淀B絮凝沉淀C拥挤沉淀D压缩沉淀9、颗粒在初沉池初期（A），在初沉池后期（B） A自由沉淀B絮凝沉淀C拥挤沉淀D压缩沉淀10、颗粒在二沉池初期（ B ），在二沉池后期（ C ），在泥斗中（D） A自由沉淀B絮凝沉淀C拥挤沉淀D压缩沉淀11、颗粒在污泥浓缩池中（D） A自由沉淀B絮凝沉淀C拥挤沉淀D压缩沉淀 12、下列说法不正确的是（C） A.自由沉淀试验用沉淀柱的有效水深应尽量与实际沉淀池的水深相同 B.絮凝沉淀试验用沉淀柱的有效水深应尽量与实际沉淀池的水深相同 C.对于自由沉淀E~t曲线和E~u曲线都与试验水深有关(应为“无关”) P 81
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
《环境工程原理》复习题 一、填空题 1、球形颗粒在静止流体中作重力沉降，经历________和_______两个阶段。沉降速度是指_______阶段，颗粒相对于流体的运动速度。 2、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。 3、某室内空气中O 的浓度是0.08×10-6（体积分数），在1.013×105Pa、25℃下， 3 该浓度可表示为 __ _ __ μg/m3。 4、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为＿＿＿＿＿气体。在吸收操作中＿＿压力和＿＿＿＿＿温度可提高气体的溶解度，有利于吸收。 5、长方形的长为2a，宽为 a，其当量直径为__________。 6、当系统中流速、压力和密度等物理量只是___ ___的函数，而不随_ ____变化，该系统称为稳态系统。 7、传热的基本方式有、和辐射三种，传热可以以其中一种方式进行，也可以同时以两种或三种方式进行。 8反映旋风分离器分离性能的主要指标有 和。 9、边界层的形成是流体具有__ ___的结果。 10、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、__ ___。11、常用吸附剂的主要特性有：（1）__ ___；（2）__ ___；
（3）稳定性好；（4）适当的物理特性；（5）价廉易得。 12、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。 13、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。 14、传热的基本方式有、和辐射三种，传热可以以其中一种方式进行，也可以同时以两种或三种方式进行。 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、逆流、错流、 __ ______四种。 16、长方形的长为2a，宽为 a，其当量直径为__________。 17、当系统中流速、压力和密度等物理量只是___ ___的函数，而不随_ ____变化，该系统称为稳态系统。 18、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。 19、反映旋风分离器分离性能的主要指标有 和。 20、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、__ ___。 21、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。
4.3 习题解答 【4-1】用光滑小球在粘性流体中自由沉降可测定该液体的粘度。测试时用玻璃筒盛满待测液体，将直径为6mm 的钢球在其中自由沉降，下落距离为200mm ，记录钢球的沉降时间。现用此法测试一种密度 为1300 kg/m 3的糖浆，记录的沉降时间为7.32秒，钢球的比重为7.9， 试求此糖浆的粘度。 解： 小球的沉降速度 s m s m H u t /0273.032.72.0== = τ 设在斯托克斯区沉降，则由斯托克斯定律： )(74.40273 .01881 .9)13007900()006.0(18)(2 s Pa u g d t p p ?=?-= -= ρρμ 校核：算出颗粒雷诺数 Re p = 1045.074 .41300 0273.0006.0<=??=μ ρ t p u d 属斯托克斯沉降。上述计算有效。 ∴糖浆的粘度为4.74Pa.s 【4-2】某谷物的颗粒粒径为4mm ，密度为1400 kg/m 3。求在常温水中的沉降速度。又若此谷物的淀粉粒在同样的水中的沉降速度为0.1mm/s ，试求其粒径。 解： （1） 已知：d p =4mm ，ρp =1400kg/m 3，μ=0.001Pa ·s 假设谷物颗粒在滞流区沉降 则())/(49.3001 .01881.9)10001400()10 4(182 3 2 s m g d u p p t =??-?= -= -μ ρρ 但110 40.1001 .0100049.310 4Re 4 3 >?=???= = -μ ρ t p p u d ∴假设不成立 又假设颗粒在湍流区沉降 则()) /(218.01000 81 .9)10001400(10 474 .174 .13 s m g d u p p t =?-?=-=-ρ ρρ 此时500872001 .01000218.010 4Re 3 >=???= = -μ ρ t p p u d ∴假设成立，颗粒沉降速度为0.218 m/s (2) u t ’=0.1mm/s ，假设沉降发生在滞流区 则 )(10 14.281 .9)10001400(001 .010 1.018)(185 3 ' 'm g u d p t p --?=?-???= -= ρρ μ 校核：100214.0001 .01000 101.010 14.2Re 3 5 ' ' <=????= = --μ ρ t p p u d ∴ 假设成立，此谷物的淀粉粒直径为2.14×10-5m 【4-3】气体中含有大小不等的尘粒，最小的粒子直径为10μm 。已知气体流量为3000m 3/h （标准态），
复习题： 1 简述食品工程原理在食品工业中的作用和地位。 2 何为绝对压力、表压和真空度？它们之间有何关系？ 3 何为不可压缩流体和可压缩流体？ 4 写出流体静力学基本方程式，说明该式应用条件。 5 简述静力学方程式的应用。 6 说明流体的体积流量、质量流量、流速（平均流速）及质量流速的定义及相互关系。 7 何为稳定流动和不稳定流动？ 8 写出连续性方程式，说明其物理意义及应用。 9 分别写出理想流体和实际流体的伯努利方程式，说明各项单位及物理意义。 10应用伯努利方程可以解决哪些问题？ 11应用伯努利方程式时，应注意哪些问题？如何选取基准面和截面？ 12简述流体粘度的定义、物理意义及粘度的单位。 13写出牛顿粘性定律，说明式中各项的意义和单位。 14何为牛顿型流体和非牛顿型流体？ 15 Re的物理意义是什么？如何计算？ 16流体的流动类型有哪几种？如何判断？ 17简述离心泵的工作原理及主要部件。 18气缚现象和汽蚀现象有何区别？ 19什么叫汽蚀现象？如何防止发生汽蚀现象？ 20离心泵在启动前为什么要在泵内充满液体？ 21何为管路特性曲线？何为工作点？ 22离心泵的主要性能参数有哪些？各自的定义和单位是什么？ 23离心泵流量调节方法有哪几种？各有何优缺点？ 24何为允许吸上真空度和汽蚀余量？如何确定离心泵的安装高度？ 25扬程和升扬高度是否相同？ 26 简述泵的有效功率小于轴功率的原因（有哪几种损失） 27比较往复泵和离心泵，各有何特点？
28简述混合均匀度的的判断依据以及混合机理 29影响乳化液稳定性的主要因素有哪些？ 30何为均相物系？何为非均相物系？ 31 影响沉降速度的因素有哪些？各自含义是什么？ 32简述板框压滤机的工作过程。 33过滤有几种方式？ 34离心沉降与重力沉降相比，有什么特点？ 35什么叫离心分离因数？其值大小说明什么？ 36旋风分离器的工作原理？ 37 沉降室（降尘室）的工作原理。 38传热的基本方式有几种？ 39什么是热传导、对流传热和热辐射？分别举出2-3个实例。 40说明傅里叶定律的意义，写出其表达式。 41导热中的热阻、推动力概念，单层平壁和多层平壁导热时如何计算其热阻和推动力？42为什么住宅中采用双层窗能起到保温作用？ 43气温下降，应添加衣服，把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在外面好？为什么？44保温瓶（热水瓶）在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？ 45总传热系数K的意义，它包含了哪几个分热阻？ 46如何计算传热面积？如何计算壁温？ 47列管式换热器的结构及其选型。 48强化传热的途径。 49何为单效蒸发，何为多效蒸发，多效蒸发与单效蒸发比较有什么优缺点？ 50在蒸发过程中，为提高蒸汽利用率，你以为可采取哪些措施？ 51蒸发中提高传热速率的途径有哪些？ 52与常压蒸发相比真空蒸发有哪些优点。 53常用的机械制冷方式有哪些？ 54 简述理想蒸汽压缩式制冷的组成及工作过程。 55分析冻结速率对食品质量的影响。 56常用的去湿方法按作用原理分哪几类？ 57湿空气湿度大，则其相对湿度也大，这种说法对吗？为什么？
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
力学实验。将A的浓度为60mmol/m3的液体以0.1m3/h速度流入反应器,在 20o C条件下,A的转化率达为80%,试回答以下问题。(共25分 (1在同样的反应物料流量和温度条件下,利用2个有效体积为0.5m3的完全混合流连 续反应器进行串联操作,试计算A的转化率? (2在同样的反应物料流量和温度条件下,利用5个有效体积为0.2m3的完全混合流连 续反应器进行串联操作,试计算A的转化率? (3在同样的反应物料流量和温度条件下,利用有效体积为1m3的理想平推流反应器进 行反应操作,试计算A的转化率? (4在同样的温度条件下,利用间歇反应器进行反应操作,要使A的去除率达到80%, 反应时间应为多少? (5根据以上计算结果,讨论反应器操作方式对转化率的影响并简要解释其原因。 五、利用如图所示的细胞循环反应器进行某细菌的培养,进料速率q v0=1 m3/h, S0=2 g/m3, X0=0, V=1m3。已知该细菌的比生长速率μ与基质浓度S之间的关系符合Monod方程,已知μmax,A=2 h-1, K s =0.5 g/ m3,每消耗2g基质生成1g细胞。试回答以下问题。(21分