页眉 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页
页眉 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？
环境工程原理考试要点（待完善版） 类型： 一：填空（15分） 二：名词解释（15分） 5个 三：简答题（20分） 4个 四：计算题（50分） 4个 一：填空（15分）因为老师没给，只说了简单所以不好说（下面的仅供参考）
二：名词解释（15分） 5个 16选5 1、球形度：它是表征球形颗粒的形状与球形颗粒的差异程度， 又称为形状系数。 2、干扰沉降：在流体中，如果流体的分率较高，颗粒之间有显 著的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响也不 可忽，此种沉降称为干扰沉降。
3、分离因数：将同一颗粒在同一种流体中的离心沉降速度与重 力沉降速度的比称为分离因数。 4、分割颗径：粒级效率正好为50%的颗粒直径,称为分割粒径。 5、深层过滤：是指流体中的固体颗粒被过滤介质内部的空隙拦 截在介质的微孔流道内，固体颗粒不形成滤饼。 6、固体流态化：是指将大量固体颗粒悬浮于流动的流体之中， 并在流体作用下使颗粒作翻滚运动，类似于液 体的沸腾状态。 7、傅里叶定律：内涵为通过等温面的导热速率与温度梯度和传 热面积成正比，即（P136）。 8、热导率：单位时间内单位面积上通过的热量与温度梯度的比 例系数 9、对流传热系数：在对流传热过程中由牛顿冷却定律定义热流 密度q与ΔT成正比。 10、菲克定律：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面 积的扩散物质流量与该截面处的浓度梯度成正 比，即。 11、漂流因子：总体流动对传质速率的影响程度，表达式为 P/PBMm。(P212) 12、双膜理论：双模理论基于双模模型，他复杂的的对流传质 过程描述为吸收质以分子扩散形式通过两个串
实验一不同水域水碱度的分析 实验项目性质：设计性实验 所属课程名称：环境化学及实验 实验计划学时： 4学时 水的碱度是指水中所含能与强酸定量作用的物质总量。 水中碱度的来源是多种多样的。地表水的碱度，基本上是碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化物含量的函数，所以总碱度被当作这些成分浓度的总和。当水中含有硼酸盐、磷酸盐或硅酸盐等时，则总碱度的测定值也包含它们所起的作用。废水及其他复杂体系的水体中，还含有有机碱类、金属水解性盐类等，均为碱度组成成分。在这些情况下，碱度就成为一种水的综合性特征指标，代表能被强酸滴定的物质的总和。 碱度的测定值因使用的终点pH值不同而有很大的差异，只有当试样中的化学成分已知时，才能解释为具体的物质。对于天然水和未污染的地表水，可直接用酸滴定至pH为8.3时消耗的量，为酚酞碱度。以酸滴定至pH为4.4-4.5时消耗的量，为甲基橙碱度。通过计算，可以求出相应的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧根离子的含量；对于废水、污水，则由于组分复杂，这种计算无实际意义，往往需要根据水中物质的组分确定其与酸作用达到终点时的pH值。然后，用酸滴定以便获得分析者感兴趣的参数，并做出解释。 1.方法的选择 用标准酸滴定水中碱度是各种方法的基础。有两种常用的方法，即酸碱指示剂滴定法和电位滴定法。电位滴定法根据电位滴定曲线在终点时的突跃，确定特定pH值下的碱度，他不受水样浊度、色度的影响，适用范围较广。用指示剂判断滴定终点的方法简便快速、适用于控制性试验及例行分析。二法均可根据需要和条件选用。 2.样品保存 样品采集后应在4℃保存，分析前不应打开瓶塞，不能过滤、稀释或浓缩。样品应用于采集后的当天进行分析，特别是当样品中含有可水解盐类或含有可氧化态阳离子时，应及时分析。 实验目的： 1.了解不同水域水碱度的意义
十一章 第一节 (1) 快速去除污染物的关键是什么？ (2) 反应器的一般特性主要指哪几个方面？ 指反应器内物料的流动状态、混合状态以及质量和能量传递性能等，它们取决于反应器的结构形式、操作方式等。 (3) 反应器研究开发的主要任务是什么？ (4) 什么是间歇操作、连续操作和半连续操作？它们一般各有哪些主要特点？ 1.间歇操作：将反应原料一次加入反应器，反应一段时间或达到一定的反应程度后一 次取出全部的反应物料，然后进入下一轮操作。 间歇操作的主要特点： （1）操作特点：反应过程中既没有物料的输入，也没有物料的输出，不存在 物料的进与出。 （2）基本特征：间歇反应过程是一个非稳态的过程，反应器内组成随时间变化而变化。 （3）主要优点：操作灵活，设备费低，适用于小批量生产或小规模废水的处理。 （4）主要缺点：设备利用率低，劳动强度大，每批的操作条件不易相同，不便自动控制。 2.连续操作：连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器。 特点： （1）操作特点∶物料连续输入，产物连续输出，时刻伴随着物料的流动。 （2）基本特征∶连续反应过程是一个稳态过程，反应器内各处的组成不随时间变化。（反应组分、浓度可能随位置变化而变化。） （3）主要优点∶便于自动化，劳动生产率高，反应程度与产品质量较稳定。 规模大或要求严格控制反应条件的场合，多采用连续操作。 （4）主要缺点∶灵活性小，设备投资高。 3.半连续操作：原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或输出，而其它成分分批 加入或取出的操作。 特点：半间歇操作具有间歇操作和连续操作的某些特点。反应器内的组成随时间变化而变化。 (5)什么是空间时间和空间速度？它们所表达的物理意义分别是什么？ 空间时间：反应器有效体积(V)与物料体积流量(q v)之比值. 空间速度：单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量. (6) 一般情况下，反应器内的流体流动状态会对反应结果产生影响，为什么？ (7) 根据反应物料的流动与混合状态，反应器可分为哪些类型。 理想流反应器和非理想流反应器；完全混合流（全混流）反应器和推流反应器。 (8) 反应器设计的基本内容包括哪几个方面？它通常用到哪几类基本方程？ 基本内容： 选择合适的反应器型式；确定最佳的操作条件；计算达到规定的目标所需要
十^一早 第一节 (1) 快速去除污染物的关键是什么？ (2) 反应器的一般特性主要指哪几个方面？ 指反应器内物料的流动状态、混合状态以及质量和能量传递性能等，它们取决于反应器的结构形式、操作方式等。 (3) 反应器研究开发的主要任务是什么？ (4) 什么是间歇操作、连续操作和半连续操作？它们一般各有哪些主 要特点？ 间歇操作：将反应原料一次加入反应器，反应一段时间或达到一定的 反应程度后一次取出全部的反应物料，然后进入下一轮操作。 间歇操作的主要特点： (1)操作特点：反应过程中既没有物料的输入，也没有物料的输出，不存在物料的进与出。 基本特征：间歇反应过程是一个非稳态的过程，反应器内组成随时间变化而变化。 主要优点：操作灵活，设备费低，适用于小批量生产或小规模废水的 处理。 主要缺点：设备利用率低，劳动强度大，每批的操作条件不易相同， 不便自动控制。
连续操作：连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器 特点: （1）操作特点：物料连续输入，产物连续输出，时刻伴随着物料的流动。 1 / 12 基本特征：连续反应过程是一个稳态过程，反应器内各处的组成不随时间变化。（反应组分、浓度可能随位置变化而变化。） 主要优点：便于自动化，劳动生产率高，反应程度与产品质量较稳定。规模大或要求严格控制反应条件的场合，多采用连续操作。 主要缺点：灵活性小，设备投资高。 半连续操作：原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或输出，而其它成分分批加入或取出的操作。 特点：半间歇操作具有间歇操作和连续操作的某些特点。反应器内的组成随时间变化而变化。 什么是空间时间和空间速度？它们所表达的物理意义分别是什么？空间时间：反应器有效体积（V与物料体积流量（qv）之比值. 空间速度：单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量. （6）一般情况下，反应器内的流体流动状态会对反应结果产生影响，为什么？ （7）根据反应物料的流动与混合状态，反应器可分为哪些类型。
4热量传递 1)什么是热传导？ (2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。 (3)简述辐射传热的过程及其特点。 (4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。 (5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？ (1)简述影响对流传热的因素。 (2)简述对流传热的机理、传热阻力的分布及强化传热的措施。 (3)为什么流体层流流动时其传热过程较静止时增强？ (4) 传热边界层的范围如何确定？试分析传热边界层与流动边界层的关系。 (5)试分析影响对流传热系数的因素。 (6) 分析圆直管内湍流流动的对流传热系数与流量和管径的关系，若要提高对流传热系数，采取哪种措施最有效？ (7)流体由直管流入短管和弯管，其对流传热系数将如何变化？为什么？ (8)什么情况下保温层厚度增加反而会使热损失加大？保温层的临界直径由什么决定？ (9)间壁传热热阻包括哪几部分？若冷热流体分别为气体和液体，要强化换热过程，需在哪一侧采取措施？ (10)什么是传热效率和传热单元数？ 1)分析热辐射对固体、液体和气体的作用特点。 (2)比较黑体和灰体的特性及其辐射能力的差异。 (3) 温度对热辐射和辐射传热的影响。 (4)分析物体辐射能力和吸收能力的关系。 (5)简述气体发射和吸收辐射能的特征，分析温室效应产生的机理。 1)简述换热器的类型。 (2)什么是间壁式换热器，主要包括哪几种类型？ (3)列管式换热器式最常用的换热器，说明什么是管程、壳程，并分析当气体和液体换热时，气体宜通入哪一侧？ (4)简述增加传热面积的方法。 (5)试分析提高间壁式换热器传热系数的途径。 5质量传递 (1)什么是分子扩散和涡流扩散？ (2)简述费克定律的物理意义和适用条件。 (3)简述温度、压力对气体和液体分子扩散系数的影响。 (4)对于双组分气体物系，当总压和温度提高1倍时，分子扩散系数将如何变化？ (5)分析湍流流动中组分的传质机理。 (1)什么是总体流动？分析总体流动和分子扩散的关系。 (2)在双组分混合气体的单向分子扩散中，组分A的宏观运动速度和扩散速度的关系？ (3)单向扩散中扩散组分总扩散通量的构成及表达式。
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--------------
环境工程原理复习题 1、连续介质假说把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质，假设流体是由连续分布的流体质点组成的介质，按连续介质的概念，流体质点是指: A 、流体的分子； B 、流体内的固体颗粒； C 、几何的点； D 、几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。 2、苯和甲苯的混合溶液，苯的质量分数为0.4，试求混合液在293K 时的密度（ ） （已知293K 下，苯的密度为879kg/m 3，甲苯的密度为867 kg/m 3） 3、计算标准状况下空气的密度（ ）（气体常数R=8.314KJ/kmol ·K ） 4、某混合气体压力为0.2MPa ，温度为30°C ，混合气体含CO 体积分数为0.3, CO 2体积分数0.2, N 2体积 分数为0.4, 氧气0.1, 则混合气体的密度为（ ）。 5、水泵进口管处真空表的读数为100mmHg ，出口处压力表读数为250kPa ，水泵前后的压力差为（ ）。 6、某密闭罐内装有水，离罐顶10米处压力表上的读数为400kPa ，当地大气压力为101.3kPa, 则罐顶的绝 对压力为( ). 7、下面关于流体粘性的说法中，不正确的是 A 、粘性是流体的固有属性； B 、粘性是运动状态下，流体有抵抗剪切变形速率能力的量度 C 、流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重性； D 、流体的粘度随温度的升高而增大 8、与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是 A 、切应力和压强； B 、切应力和剪切变形速率； C 、切应力和流速； D 、切应力和剪切变形。 9、一底面积为40 ×45cm 2，厚为1cm 的木块，质量为5kg ，沿着涂有润滑油的斜面向下作等速运动，已 知木块运动速度u =1m/s ，油层厚度d =1mm ，由木块所带动的油层的运动速度呈直线分布，求油的粘度。 （9题图） （10题图） （11题图） 10、在如上图所示的密闭容器上装有U 形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为： A p 1=p 2=p 3； B p 1>p 2>p 3； C p 1
实验一 柏努利实验 一、实验目的 1、通过实测静止和流动的流体中各项压头及其相互转换，验证流体静力学原理和柏努利方程。 2、通过实测流速的变化和与之相应的压头损失的变化，确定两者之间的关系。 二、基本原理 流动的流体具有三种机械能：位能、动能和静压能，这三种能量可以互相转换。在没有摩擦损失且不输入外功的情况下，流体在稳定流动中流过各截面上的机械能总和是相等的。在有摩擦而没有外功输入时，任意两截面间机械能的差即为摩擦损失。 流体静压能可用测压管中液柱的高度来表示，取流动系统中的任意两测试点，列柏努利方程式： ∑+++=++f h p u g Z P u g Z ρ ρ22 221 21122 对于水平管，Z 1=Z 2，则 ∑++=+f h p u p u ρ ρ22 212122 若u 1=u 2, 则P 2
u 2 , p 1
装置由一个液面高度保持不变的水箱，与管径不均匀的玻璃实验管连接，实验管路上取有不同的测压点由玻璃管连接。水的流量由出口阀门调节，出口阀关闭时流体静止。 四、实验步骤及思考题 1、关闭出口阀7，打开阀门3、5，排出系统中空气；然后关闭阀7、3、5，观察 并记录各测压管中的液压高度。思考：所有测压管中的液柱高度是否在同一标 高上？应否在同一标高上？为什么？ 2、将阀7、3半开，观察并记录各个测压管的高度，并思考： （1）A、E两管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？ （2）B、D两管中，C、D两管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？ 3、将阀全开，观察并记录各测压管的高度，并思考：各测压管内液位高度是否变 化？为什么变化？这一现象说明了什么？ 五、实验数据记录 . 液柱高度 A B C D E 阀门 关闭 半开 全开
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。
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Ｖ1 增多至Ｖ2 ＝２Ｖ1 时则操作压差由ΔＰ1 增大至ΔＰ2 ＝＿＿＿＿＿＿＿。 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 ＝＿＿＿＿＿＿＿。 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τD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，介质阻力可以忽略时，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。 72.03056计算颗粒沉降速度U t的斯托克斯式________________________________ ，此式适用于_______________________________的情况。 Ｕt ＝d2（ρs －ρ）g／（１８μ）；层流区（或１０- 4 ＜Ｒｅt ＜１73.03038恒压过滤时，滤浆温度降低，则滤液粘度_______ ，过滤速率_______ 。 增加；减小 74.03081. 以下说法是正确的（） （Ａ）过滤速率与Ｓ（过滤面积）成正比（Ｂ）过滤速率与Ｓ2成正比 （Ｃ）过滤速率与滤液体积成正比（Ｄ）过滤速率与滤布阻力成反比
化工原理实验教程 合肥工业大学 2011年9月
前言 化工原理是一门工程应用科学，它利用自然科学的原理来考察、研究化工单元操作中的实际问题，研究强化过程的方法，寻找开发新技术的途经。化工原理课程要求理论联系实际，其发展离不开实验研究与数学模型分析，所以化工原理实验是化工原理课程的一个重要教学环节，也是化工、制药、环境、食品、生物工程等院系或专业教学计划中的一门必修课程，属于工程实验范畴，与一般化学实验相比，其不同之处在于它具有工程特点，每个实验项目都相当于化工生产中的一个单元操作，通过实验能建立起一定的工程概念，同时，随着实验课的进行，会遇到大量的工程实际问题，对理工科学生来说，可以在实验过程中更实际、更有效地学到更多工程实验方面的原理及测试手段，发现复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系，也可以认识到对于一个看起来似乎很复杂的过程，一经了解，可以只用最基本的原理来解释和描述。因此，在实验课的全过程中，学生在思维方法和创新能力方面都得到培养和提高，为今后的工作打下坚实的基础。通过教学实验，达到以下目的： 1.验证化工单元操作的基本理论与经验公式，将书本知识转变为感性知识，并使学生在运用理论对实验进行分析的过程中巩固和加深对课程教学内容的理解。 2.通过实验环节熟悉化工单元操作设备的结构、性能，掌握测试方法，培养学生的实际操作技能。 3.在实验环节中学习如何根据实验任务制订实验方案，学会如何控制和测量操作参数，如何获得准确、完整的数据，以及如何整理、分析实验数据与结果，从而使学生掌握科学实验的全过程，提高学生独立分析与解决问题的能力，为今后从事科学研究活动打下良好的基础。 根据教学计划的变更和化学工程与工艺专业认证对化工原理课程和实验教学新的要求，我室在原有实验装置的基础上新添置了“液-液萃取塔的操作及其传质单元高度的测定”和“流化床干燥器的操作及其干燥速率曲线的测定”两个实验，各套实验数据均采用计算机处理，可直接得到实验结果与图表，以直观地验证实验过程的准确性。由于各专业教学要求有所不同，实验内容也可有不同，但至少要选做五至七个实验，即使同一个实验，其具体的实验任务也可有所侧重，每个实验全过程包括四个环节：预习、实验操作、实验数据处理与实验报告编写等四个环节，每个学生均必须严格按照要求保质保量完成实验。 本实验教程由魏凤玉、刘雪霆、何兵、路绪旺、姚路路等编写，由于时间仓促，作者水平有限，文中不妥之处，恳请指正。 2011年9月于斛兵塘
.. 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＿＿＿。
环工原理复习 第二章 思考题 1. 什么是换算因素？英尺和米的换算因数是多少？ 同一物理量用不同单位制的单位度量时，其数值比称为换算因数；英尺和米的换算因数是3.2808. 2. 什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？ 用来描述物体或系统物理状态的可测量性质称为它的量纲（因次）。 由各种变量和参数组合而成的没有单位的群数，称为无量纲准数。 区别：量纲是可测量的性质，而单位是测量的标准。 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。 质量分数（摩尔分数）：是混合物中某组分的质量（或物质的 量）占混合物总质量（或总物质的量）的分数。 质量比：混合物中某组分的质量与惰性组分质量的比值 关系： 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。 1摩尔任何理想气体在相同的压强和温度下有着同样的体积，因此可以用体积分数表示污染物质的浓度，在实际应用中非常方 便；同时，该单位的最大优点是与温度、压力无关。例如，10 -6 （体积分数）表示每106 体积空气中有1体积的污染物，这等价 于每106 摩尔空气中有1摩尔污染物质。又因为任何单位摩尔的 物质有着相同数量的分子，10-6（体积分数）也就相当于每106 个空气分子中有1个污染物分子。 对于气体，体积分数和质量浓度ρA （mg/m 3 ）之间的关系和压力、温度以及污染物质的分子量有关。对于理想气体，可以用理想气体状态方程表示，即： 式中：p ——绝对压力，Pa 或N/m 2 ； V A ——体积，m 3 ； n A ——物质的摩尔数，mol ； R ——理想气体常数，8.314 J/(mol ·K)； T ——绝对温度，K 。 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？ 涵义：单位时间内以平均速度流过截面的流体体积与按实际上具有速度分布时流过同一截面的流体体积相等。 一般地，液体的流速取0.5~3.0m/s,气体则为10~30m/s 。 进行质量衡算的三个要素是什么？ 进行质量衡算时，首先需要划定衡算的系统，其次要确定衡算的对象与衡算的基准。 简述稳态系统和非稳态系统的特征。 当系统中流速、压力、密度等物理量只是位置的函数，不随时间变化，称为稳态系统；当上述物理量不仅随位置变化，而且随时间变化，称为非稳态系统。 稳态流动的数学特征： 衡算系统 ——用来分析质量迁移的特定区域，即衡算的空间范围 总衡算——对宏观范围进行的衡算。 微分衡算——对微元范围进行的衡算。 衡算的基准：对一定时间段或一定质量物质进行衡算 什么是封闭系统和开放系统？ 封闭系统：只有能量可以穿越边界而物质不能穿越边界的系统。 开放系统：当能量和物质都能穿越边界的系统。 对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？ 表现为：物料温度的升高或物态的变化。无相变情况下表现为温度的变化；有相变情况下吸收或放出潜热。 第四章思考题 热量传递的过程分为：热传导、对流传热、辐射传热。 什么是热传导？ 在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，如固体、静止的液体和气体中以导热方式发生的热量传递过程，称为热传导。 什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。 流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，仅发生在液体和气体中。通常认为是流体与固体壁面之间的热传递过程。对流传热分为自然对流传热和强制对流传热。自然对流传热是指由于流体内部温度的不均匀分布形成密度差，在浮力的作用下流体发生对流而发生的传热过程，例如暖气片表面附近空气受热向上流动的过程；强制对流传热是指由于水泵、风机或其他外力引起流体流动而发生的传热过程。 简述辐射传热的过程及其特点。 物体由于热的原因而发出辐射能的过程。过程：在这个过程中，物体先将热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一个物体时，又被其全部或部分吸收而变成热能。 特点：辐射传热不需要任何介质作媒介，它可以在真空中传播，这是辐射传热与热传导和对流传热的不同之处。 简述影响对流传热的因素。 （1）物性特征 （2）几何特征 固体壁面的形状、尺度、方位、粗糙度、是否处于管道进口段以及是弯管还是直管等。 为什么流体层流流动时其传热过程较静止时增强？ 流体的流动增大了壁面处的温度梯度，使壁面处的热通量较静 止时大 传热边界层的范围如何确定？试分析传热边界层与流动边界层的关系。 壁面附近因传热而使流体温度发生变化的区域（即存在温度梯度的区域）; 试分析影响对流传热系数的因素。 不是物性参数，与很多因素有关，其大小取决于流体物性、壁面情况、流动原因、流动状况、流体是否有相变等 分析圆直管内湍流流动的对流传热系数与流量和管径的关系，若要提高对流传热系数，采取哪种措施最有效？ 湍流情况下，对流传热系数与流速的0.8次方成正比，与管径的0.2次方成反比。强化传热：提高流速或采用小直径的管道，其中提高流速更为有效。 什么情况下保温层厚度增加反而会使热损失加大？保温层的临界直径由什么决定？ 一般情况下，热损失随保温层厚度增加而减小。但对于小直径的管道，则可能出现相反的情况，即随保温层的厚度增加，热损失加大。 热损失 为最大值时的保温层直径： 什么是传热效率和传热单元数？ 传热单元数是温度的函数，在数值上等于单位传热推动力引起流体温度变化的大小，表明换热器传热能力的强弱。传热效率ε: 流体可用的热量被利用的程度 影响冷凝传热的因素 （1）流体的物性:密度、粘度、导热系数、冷凝潜热； （2）冷凝膜两侧的温差； （3）蒸气流速和流向； （4）不凝性气体 在换热器的传热量及总传热系数相同的条件下，采用逆流操作， 其优点是： （1）可以节省传热面积，减少设备费； （2）或可以减少换热介质的流量，降低运行费。因此，在实际工程中多采用逆流操作 逆流操作的缺点： 热、冷流体的最高温度集中在换热器的一端，使得该处的壁温较高。对于高温换热器，应避免采用逆流操作 第四节 辐射传热 (1) 分析热辐射对固体、液体和气体的作用特点。 固体和液体: 辐射能进入其表面后，在极短的距离内被吸收完; 一般固体和液体都是不透热体，即D ＝0，A+R =1; 吸收能力大的物体其反射能力就小 气体对辐射能几乎没有反射能力，可以认为R =0，A+D =1; 吸收能力大的气体，其穿透能力就差 (2) 比较黑体和灰体的特性及其辐射能力的差异。 灰体: 能以相同的吸收率吸收所有波长范围的辐射能; 灰体对投入辐射的吸收率与外界无关;大多数工程材料可视为灰体; 气体不能近似地作为灰体处理. 黑体: 热辐射对温度非常敏感，低温时热辐射往往可以忽略，高温时则起主要作用。 (3) 分析物体辐射能力和吸收能力的关系。 善于吸收的物体必善于辐射；黑体的辐射能力最大。 影响物体表面的黑度的因素 物体的性质、温度以及表面状况，包括粗糙度及氧化程度，是 物体本身的特性，一般可通过实验确定。 气体辐射的特点: 1） 不同气体的辐射能力和吸收能力差别很大 2） 不同气体的辐射能力和吸收能力差别很大 3） 气体发射和吸收辐射能发生在整体气体体积内部， 即吸收和辐射与热射线所经历的路程有关 RT n pV A A =A A A x x X -=10=??t 2c 2 d d λα= =
第一篇 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：（1）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 3396 5 108.31429810400100.15101.0131064 A A RT pM ρ--???=??=??? 大于允许浓度，故不符合要求 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10000m 3/d ，其中污染物浓度 为30mg/L 。假设完全混合。求： （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 某一湖泊容积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
十一章 第一节 (2) 反应器的一般特性主要指哪几个方面？ 反应器内反应物的流动状态、混合状态、浓度与温度分布、质量和能量传递性能等 (4) 什么是间歇操作、连续操作和半连续操作？它们一般各有哪些主要特点？ 间歇操作：将反应原料一次加入反应器，反应一段时间或达到一定的反应程度后一次取出全部的反应物料，然后进入下一轮操作。操作特点：反应过程中既没有物料的输入，也没有物料的输出，不存在物料的进与出。 连续操作：连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器。操作特点∶物料连续输入，产物连续输出，时刻伴随着物料的流动。 半间歇操作/半连续操作：原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或输出，而其它成分分批加入或取出的操作称为半间歇操作或半连续操作。主要特点：半间歇操作具有间歇操作和连续操作的某些特点。反应器内的组成随时间变化而变化。 (5) 什么是空间时间和空间速度？它们所表达的物理意义分别是什么？ 空间时间：反应器有效体积(V )与物料体积流量(q v)之比值。 空间时间 τ＝30s 表示了什么？每30s 处理与反应器有效体积相等的流体 空间速度（空速）：单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量。 空间速度 表示单位时间内能处理几倍于反应器体积的物料，反映了一个反应器的强度。（SV ＝2 h-1表示1h 处理2倍于反应器体积的流体。） (7) 根据反应物料的流动与混合状态，反应器可分为哪些类型。 理想流反应器和非理想流反应器。完全混合流（全混流）反应器和推流反应器。 (8) 反应器设计的基本内容包括哪几个方面？它通常用到哪几类基本方程？ 1、选择合适的反应器型式； 2、确定最佳的操作条件； 3、计算达到规定的目标所需要的反应体积，确定反应器的主要尺寸。 反应器设计用到的基本方程： 反应动力学方程、物料/能量/动量衡算式。 第二节 (1) 什么是膨胀因子？膨胀因子为1的反应体系，反应后系统的物质的量将如何变化？若是膨胀因子为0.5的反应体系，则如何变化？ 膨胀因子：每消耗1mol 的某反应物所引起的反应系统总物质的量的变化量(δ)称为该反应物的膨胀因子。 膨胀因子为1时，系统增加1mol ；膨胀因子为0.5时系统增加0.5mol 。（膨胀因子可正可负） (2) 什么是简单反应和复杂反应？可逆反应属于哪一类反应？为什么？ ? 简单反应（单一反应） 包括：可逆反应 ，因为可逆反应可以写出正反应和 负反应的两个计量方程，但两者并不独立，用其中一个计量方程即可表达反 应组分间的定量关系，因此亦可视为一种简单反应。 ? 复杂反应（复合反应）包括：平行反应，串联反应， 平行-串联反应 (4) 对于连续反应器，某一关键组分的转化率的一般定义是什么？ x A=(q nA0－q nA)/q nA0=1－q nA/q nA0 式中q nA0和q nA 分别为流入和排出反应器的A 组分的量。 第三节 V /V q τ=V SV /q V =