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实用标准《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？、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？、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？、单效减压蒸发操作有何优点？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0.03，现发现压力表上的读数为5mH20，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力糸数？2、在一列管式换热器中，用冷却将1000C的热水冷却到500C，热水流量为60m3流动，温度从200C升到450C。已知传热糸h，冷却水在管内数K为2000w，换热管为252.5mm的钢管，长为3m.。求冷却水量m2.C和换热管数（逆流）。已知：热水960K3C热水C冷水4.187KjmKg.K试题一答案：二：问答题lu21、h11.d1.1。d22d1，2gV1u2124u1，4..d2d2.u2.264/21。10mh.l.u221h。50m22d22g16125m、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。图1-1文案大全、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。3、传热管的壁温接近于蒸汽的温度；传热糸数 K接近于空气的对流传热膜糸数；空气走管内，饱和蒸汽走管外。（蒸汽散热快）。4、因为逆流操作：推动力大，所需的传热面积小；减少载热体的用量。5、可以降低溶液的沸点，可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂，可以浓缩不耐高温的溶液，可以减少蒸发器的热损失。三：计算题1、图示，在1-1，2-2面间列板努利方程u2pu2pz111=z222h'2g2ggg100005u2.l.u2进.u229.81d2g2g5u2.10.03.50.10.5.19.810.19.819.81222u2.44m1..d2usV0.019m3s68.9m3。4h在2-2，3-3面间列板努利方程z2u22p2=z3u32p3h'，2gg2gg0lu2u2u250..出.2gd2g2g20.03.25.11，8。52.44229.810.129.819.81即流体的流量为0.019m3m3s,68.9h局部阻力糸数为8。2、（1）、V2K.A2.2.42K.302.30606m2K3.5610sV23.2310.V'1.7m3（2）、V'2K.A2.11V2（3）、V''2222K.A2.，V''22K.A2. 2 3.56106302.2 3600 V'' 6.8m3。23、G1C1T1T2=，G232Kgst42.50CAG2C2t2t1/K.t=39.4m2。n167.即冷却水的流量为32Kgs和管子根数为167根。3试题二二：问答题（30分）、流体的流动形态有哪几种？如何判断？、何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？、采用多级压缩的优点有哪些？、列管式换热器为何要进行热补偿？5 、单层圆筒壁的内、外半径分别为r1和r2，壁表面温度分别为T'和t'，若t'〈T'，试写出圆筒任意半径r处的温度表达式？三：计算题（50分）1、流量为5000m3h的水通过一根20Km长的水平管，总压降为0.5Mpa。m3现在中央接一完全相同的平行管到中点。问总流量变为多少h？（设总压降始终不变，流动始终为高度湍流，局部阻力忽略）。04mmm的无缝钢管。吸入管长为50m，排出管长为160m。且泵到管出口的距离为10m，其中流量为35m3h。（已知：p01atm，0.02,Hs3.0m,N电2Kw,电0.94）.(200C时水，1000Kg3，1.24103N.s2，p02.4103N2)mmm求：忽略动压头，求泵的安装高度？泵的轴功率和效率？3、一列式换热器规格如下：管长3m,管数30根，管径为252.5mm，管程为1，现拟选用此换热器冷凝、冷却CS2饱和蒸汽，使之从饱和温度460C降至100C。CS2走管外，其流量为 G1 0.07Kgs，其冷凝潜热为356KjKw0。水走管内，且与CS2成逆流KgKg.C流动。冷却水的进出口温度分别为50C和300C。已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热糸数分别为K12000W和K2100W。m2.0Cm2.0C问此换热器是否造适用？4、用一传热面积为10m2的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%，沸点进料，要求每小时蒸得375Kg浓缩液，已知加热蒸汽压强为200Kpa，蒸发室的操作压强为20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取80C，热损失可忽略不计。试求：（１）开始设入使用时，此蒸发器的传热糸数为多少？（２）操作一段时间后，因物料在传热面上结垢，为完成同样蒸发任务，需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa，问此时蒸发器的传热糸数为多少？4查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为 60.10C，汽化潜热为2354.9KjKg查得200Kpa水蒸汽的饱和温度为120.20C0查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为138.8C二：问答题、流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当Re2000，为层流，当Re4000为湍流。2、在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层，此薄层称为层流内层。受管径、流速、粘度和密度。3、避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机结构更为合理。4、列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有区别。若两流体的温度差较大0（50C以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。.T't'r2.L..T't'=2.L..T'.ln5、QttT'r1lnr2lnrlnr2r1r1r1三：计算题1、设接平行管道后，总流量为Vm3h。3二平行管流量为Vm3h和Vm311。h2板努利方程：32u32p3u12p1hf1图2-122u32p3u22p2hf222总压降相同得：22l3u323..10md22l1.u12lu，1.=..2d2d1123，l1l2l3l。11u11u32图2-225u38uV'8V6330m3h。2、55u1V351.53ms。1.d21..0.092.360044u21.53m。sZHu2hf'Hsu2.l.u23.01.5320.02.50.1.5321.555ms2g2gd2g2.9.810.092.9.81考虑0.5m的安装安全糸数。则泵的安装高度为1m.N轴N电电2.0.941.88Kw.HZh'lu2u2.Z..进出2gd2gH110.021605010.5.1.532.H16.75m.0.092.9.81NHQg16.75.35.1000.9.81/36001.6Kw.NN电85%.3、换热器已有的传热面积：An..dl30.3.14.0.025.37.07m2。求所需的传热面积：冷凝段的热量：Q1=w.r0.07.35624.9Kw冷却段的热量：Q2w.C1.T1T20.07.1.05.362.65Kw。总热量为：Q=Q1+Q2=27.55Kw冷却水的用量：G水Q27.550263KgsC.t2t14.187.305冷却水离开冷却段的温度：tt1Q2.657.40C5G水C比0.263.4.187冷凝段的温度差：t467.44630ln4625.70C7.44630冷却段的温度差：t467.41050C467.416.4ln105Q24.9.1000冷凝段所需传热面积：A14.84m2K.t200.25.7冷却段所需传热面积：A2Q2.65.10001.61m2K.t100.16.4所需的总的传热面积：A=6.45m2.64、水分蒸发量：WF.1x00.625F，FW375.x1F=1000Kg,W=625Kg溶液的沸点为t60.1868.10C。传热糸数K为：KQ625.2354.9.1000At10.3600.120.2785wm2.0C68.1改变压力后的传热糸数：K'Q625.2354.9.1000578w。At10.3600.138.868.1m2.0C可见结垢以后的传热糸数降低。7试题三二：判断题（18分）、在并联管路中，它们的阻力相等，同理在串联管路中，它们的流速也是相等的。（稳定流动）。2、转子流量计可以读出任何流体的流量。3、用雷诺准数来判断流体的流动形态时，在SI制中属层流范围，在cgs制中属湍流范围。、粘度是流体的物理性质之一，则雷诺准数也是流体的物理性质之一。离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数。、往复式压缩机的工作循环是由吸气、排气、膨胀、压缩四个阶段组成。、沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有关，与沉降高度无关。、气相与液相所组成的物糸称为气相非均相物糸。、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量不断增加，生产能力也不断增加。、多层导热时，其推动力为各层推动力之和，阻力也为各层阻力之和。、流体对流传热膜糸数一般来说有相变时的要比无相变时为大。、多层平壁稳定导热时，如果某层壁面导热糸数小，则该层的导热热阻大，推动力小。、若以饱和蒸汽加热空气，传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度。、所谓黑体就是人们所讲的黑颜色的物体。、在同一种流体中，不可能同时发生自然对流和强制对流。、多效蒸发可以提高蒸汽的利用率，二次蒸汽利用一次称为单效蒸发，利用二次称为双效蒸发，依次类推。16、对流传热糸数是物质的一种物理性质。、黑体、镜体、和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在。、总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关。三：计算题（64分）1、图示，“U”管压差计甲的上部管内充满了水，下部为汞，汞的液面落差为3cm，求P12？若再接一“U”管压差计乙，其上部仍为水，下部放置不知名的液体，且测得R乙63.5cm，求乙？82、一降层室长为5m,宽为3m，高为4m。P1P2内部用隔板分成20层，用来回收含尘气体中的球形固体颗粒，操作条件下含乙尘气体的流量为m3甲0.9Kg36000h，气体密度m3，粘度为0.03mPa.s。Kg尘粒密度4300。试求理论上能m3100%除去的最小颗粒直径？3、外径为200mm的蒸汽管道，管外壁温度为1600C。管外包以导热糸数为图3-10.08 1.1 104t的保温材料。要求保温层外壁面温度不超过600C，每米管长的热损失不超过 150wm。问保温层的厚度应为多少？0 Kg发浓缩到50%。料液的进口温度为200C，加热蒸汽的压强为392.4Kpa（绝压），冷凝器的压强为53.32Kpa.据经验蒸发器的传热糸数可取1100W，溶液的密度为1500Kgm3。若忽略蒸发器的热损失。求m2.K4.93Kj加热蒸汽的消耗量及蒸发器所需的传热面积？CKg.0C已知：p=53.32Kpa,t830C,r2000KjKgp=392.4Kpa,T142.90CR2143KjKg试题三答案三：计算题1、p示测Rgp13.61.0.03.9.81.1033.708Kpa。p1.0.635.9.81.1033.708Kpa，示1600Kg。示m32、降沉室的总面积：A20.5.3300m2。沉降速度：uV360000.033mA300.3600s。设沉降区为层流，则有：ud2.s.g18d2.43000.9.9.81，0.03318.0.03.103d 2.06 105m。9验算：Redu2.06105.0.033.0.90.03.1030.661。3、保温材料的导热糸数：0.0921w。m.KQ2.Tt2.3.140.092116060150，llnRln10010047mm。r4、水分蒸发量：WF.1x03600.1251800Kgx150h。加热蒸汽消耗量：F.C.t0tf3600.4.93.131.5200.736KgsDR2143。所需的传热面积为：D.R0.736.2143125.9m2。A1100.142.5131.5K.t即所需的加热蒸汽消耗量为0.736Kgs。所需的传热面积为125.9m2试题四三：计算题、图示为一输油管路，未装流量计，但在A、B分别测得压强为PA150Kpa，PA140Kpa，试估算管道中油的流量？已知：管为894mm，A、B间距为10m,其中管道的当量长度为 9.3m，820Kgm3，121cp。、试证明球形颗粒在重力场中作自由沉降时，层流区域内的沉降速度公式为：u0d2.s.g18.。3、用一板框压滤机在300Kpa压强差下过滤图4-25某悬浮液。已知过滤常数K为7.510m2s，qe为0.012m3m2。要求每一操作周期得8m3滤液，过滤时间为0.5h。设滤饼不可压缩，且滤饼与滤液体积之比为 0.025。试求：过滤时间；若操作压强10差提高至600Kpa，现有一台板框过滤机，每框的尺寸为635 635 25mm，若要求每个过滤周期仍得8m3滤液，则至少需要多少个框能满足要求？过滤时间又为多少？、一卧式列管换热器，钢质换热管长为3m,直径为252mm。水以7ms的流速在管内流动，并从 170C被加热到370C。流量为1.25Kgs、温度为720C烃的饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸汽的冷凝潜热为315KjKg。已测得：蒸汽冷凝传热糸数为 800w，管内侧热阻为个侧热m2.0C阻的40%，污垢热阻又为管内侧热阻的 70%，试核算换热管的总根数及换热器的管程数。计算时可忽略管壁热阻及热损失。试题四答案三：计算题1、在A-B两点间列板努利方程：ZAPAu2ZBPBu2lleu2.g2g.g2gd.。2g0150103114010319.3.u2..u20.02.820.9.810.081820.9.812.9.81设流体在管路中作层流流动，则：64，0.117。Reu.u20.020.117.u20.02。u1.7ms。u核算雷诺准数：Red.u.9332000。则：油品的流量为V1.2.u31.52m3。4h.d2、颗粒作自由沉降，受力：F11..d3.sg，F21..d3.g662.u2F31，ma。F1F2F30..d24d2.u4.d.s.g，层流：24，us.g。3.Re18.113、过滤面积：qqe2K.，8A0.01227.5.105.05.3600，A22.5m2。滤饼体积：V8.0.0250.2m3，框数n0.2。200.635.0.635.0.025过滤总面积：A0.6352.2.2016.13m2。qq2K.，80.01221.5.104，0.478h。e16.134.713Kgs。5、传热量为：Q394Kw。所需水量：Wt44.250C。单管水量：KgW0.243s，每程所需管子数为：n20。每程传热面积：A4.71m2，传热糸数：K476.2W所需传热面积：A'18.7m2m2.0C管程数为：n=4.总管数为80根。12试题五一：简答题（60分）、图示管路中，流体作稳定流动。问：（1）、静压头p哪个大？为什ABg么？（2）、体积流量V哪个大？为什么？（3）、质量流速哪个大？为什么？（不计阻力）、图示，测出A、B两端点的压力差？、管子的类型有哪几种？表示方法有哪几种？家里的自来水管是什么管？4、何谓离心泵的汽蚀现象？如何防止？5、何谓过滤介质？对过滤介质有何要求？6、说明热负荷与传热速率的概念及两者之间的关糸？7、何谓加热剂和冷却剂？举例说明之？8、叙述导热糸数、对流传热膜糸数、传热糸数的单位及物理意义？9、强化传热的途径有哪些？10、蒸发操作有何特点？二：计算题1、容器A、B分别盛有水和密度为800Kgm3的洒精，中间接一水银压差计。1）当容器A中的压强PA2.943104pa（表压）时，测得 R 0.3m，h1 0.5m20.2m，求容器B内的压强为多少？（2）当容器A中的压强减小至PA 1.962 104pa，容器B内的压强不变，

图5-1BZA测 示R图5-2pA pB1 2h12R图5-3则水银压差计内的读数为多少？2、用油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷，贮罐内异丁烷液面恒定，其上方压强为652.365Kpa。泵位于贮罐液面以下1.5m处，吸入管路的全部压头损失为1.6m。异丁烷在输送条件下的密度为530Kgm3，饱和蒸汽压为13于）热负荷。体称为加热剂。例蒸汽。637.65Kpa。在泵的性能表上查得，输送流量下泵的允许汽蚀余量为3.5m。试问该泵能否正常操作？3、在一板框过滤机上过滤某种悬浮液，在0.1Mpa（表压）下20分钟可在每平方米过滤面积上得到0.197m3的滤液，再过滤20分钟又得到滤液0.09m3,试求共过滤1小时可得总滤液量为多少？4、某溶液在单效蒸发器中蒸浓，用饱和蒸汽加热，需加热蒸汽量2100Kgh，加热蒸汽的温度为 1200C，其汽化潜热为2205KjKg。已知蒸发器内二次蒸汽的冷凝温度为 810C，各项温度差损失共为 90C。取饱和蒸汽冷凝的传热膜糸数 2为8000W ，沸腾溶液的传热膜糸数 1m2.K为3500W ，求该换热器的传热面积？（管壁热阻、垢层热阻及热损m2.K失忽略不计）试题五答案一：问答题1、ZApAuA2pBuB2，pApB。g=ZBg2g.gg2g2VAVB。Wu，WAWB。、ppA测.g.Rh，ppB测.g.Zh示.g.RppApB测.g.Z示测.g.R.p测.g.Z示测.g.R。、管子的类型有：钢管、铸铁管、有色金属管和非金属管。表示方法有：英寸表示法、公寸直径表示法、外径乘壁厚。4 、泵内压强最低处的压强等于同温度下输送液体的饱和蒸汽压时，此时液 体将急剧汽化，并产生大量汽泡，使得叶轮表面或泵内壳表面产生裂缝，泵体振动，产生噪声，其流量和扬程明显下降。这一现象称为汽蚀现象。确定合适的安装高度以确保不发生汽蚀现象。、过滤介质：一种多孔性物质。要求：多孔性、阻力小；有一定的机械强度；有一定的化学稳定性。、传热速率：单位时间内通过传热面的传热量。热负荷：当生产上需要加热（或冷却）某物料时，便要求换热器在单位时间内向该物料输入或输出一定的热量，这是生产对换热器换热能力的要求，称为该换热器的热负荷。一个满足生产的换热器应该是：传热速率等于（略大7、加热剂：给出热量对物料起加热作用的载热冷却剂：取走热量对物料起冷却作用的载热体称为冷却剂。例水。14、导热糸数：在壁厚为1m时，在单位面积单位时间内以热传导的方式所传递热量的多少。单位是：Wm.K。传热糸数：当冷热流体的温度差为 1K时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。单位是： W 。2m.K对流传热膜糸数：当流体与壁面温度差为 1K时，通过单位面积单位时间内以对流传热的方式所传递热量的多少。单位是： W。m2.K9 、强化传热的途径有：增加传热面积；（增加有效传热面积）增加温度差；（采用逆流流动）增加传热糸数K（增加流体的湍流流动，防止垢层热阻的形成及及时地消除垢层热阻）、蒸发操作的特点：溶液沸点的升高；节约能源；物料本身的工艺特性。二：计算题：1、ppA1.g.h1，ppB2.g.h2Hg.g.R。pB2.g.h2Hg.g.RpA1.g.h1，pB7.26103pa。ppA1.g.h1RR'，2ppB2.g.h2RR'Hg.g.R'2pA.g.hRR'pB2.g.h2RR'Hg.g.R'。1122R'0.221m。2、Zp0p0hhf，.gZ6523656376503.51.62.27m。530.9.81即泵不能正常工作。3、qqe2K.，0.197qe2K.20.60，0.206q2K.2.20.60。eqqe2K.2.2.20.60。qe0.022m3m2。8mK3.9610s。15q0.356m32。过滤1小时所得到的总滤液量为0.356mm3m2.21004、传热量：QD.r22051290Kw.3600溶液的沸点：t819900C。温差：t12090300C。传热糸数：K11。112.435Kwm211.K1235008000Q1290传热面积：A17.66m2。K.t2.435.30故所需的传热面积为 17.66m2。16试题六二：简答题（36分）、叙述恒縻尔流假设的内容？、板式塔塔板上造成液面落差的原因有哪些？如何防止？、试推导并流吸收塔的操作线方程？并在y-x的相图上表示出来？、叙述双膜理论的论点？5、画出单级萃取操作相图？V、叙述湿空气的性能参数？三：计算题（44分）F1L1、双股进料的二元连续进料，F2均为泡点液相进料，进料液为F1,F2,求第三段的汽相和液相流量？已知V'''L'''第一段的汽液相流量分别为V和L。2、某填料吸收塔用纯轻油吸收混合气中的苯，进料量为1000标准m3。图6-1h进料气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。要求回收率95%。操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，平衡关系为Y=1.4X。已知体积吸收总糸数为Kya125Kmol，轻油的平均分子量为170。求轻油用量和完成该生m3.h产任务所需填料层高度？3、有一干燥糸统如图，新鲜空气为t0200C，H0水与干0.80.01Kg干空气Kg燥器出口温度为t2500C，湿度为H水t0H0t2H220.08KgKg干空气干预燥热器干燥器的废气汇合后进入预热器（废气/新鲜空气=0.08/0.2）,干燥器中的干物料为G11500Kgh，图6-3温含量为W1 0.47，W2 0.05，求新鲜空气加入量和预热器加入的热量？试题六答案：二：问答题17、恒縻尔溢流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上下降的液体的千縻尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。恒縻尔汽化流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上上升的汽体的千縻尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。1、液流量、塔板结构和液流长度；可采取双溢流或多溢流降液管、结构简单的筛板塔。2、V.Y1Y L.X X1YLXLX1Y1。VV3、相互接触的气、液两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的有效层流膜层，吸收质是发分子扩散的方式通过此膜层；在相界面处，气、液两相达到相平衡；在膜层以外的中心区域，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度是均匀的，即两相中心区的浓度梯度为0，全部浓度变化集中在两个有效层流膜层内。6、湿空气的性质参数有：相对湿度、湿度、焓、比容、比热、干球温度、湿球温度、露点温度、绝热饱和温度。三：计算题

'FE简答题5Y1 X1YXY2 X2、解：由物料衡算得：V''F1F2LL''V而料液是泡点进料，则：V''V，F1F2LL''。2、解：Y0.050.0526，10.051Y2Y1.10.0526.195%0.00263。X20，LY1Y20.05260.00263Vmin1.33。X1X20.05261.4L1.5.1.33L1.5.1.33.100022.489.1Kmolh。18WL170.89.115147Kgh。Y20.00263，X1VY1Y20.02825，Y10.01305LYm0.00651，ZVY1Y22.74mKya.Ym即轻油量为Kgh，所需填料层高度为2.74m。15147、解：由等焓过程找到预热后混合气的状态点10.0652Kg水Kg干空气，t180.50C。由质量比找到混合气的状态点Hm水，tm430C0.0652Kg干空气Kg干燥水分量：WG1G215001500.10.47663.16Kg。10.05h新鲜空气量：W.1H0663.160.019568Kg。LH00.08.1H20.01hQp 1.01 1.88Hm.t1tm 43 42.47Kw。即新鲜空气量为 9568Kgh，预热所提供的热量为42.74Kw。19试题七二：问答题（30分）1、何谓理论板？为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？、何谓塔的漏液现象？如何防止？、填料可分为哪几类？对填料有何要求？、写出任意一种求温度的方法？、叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的？三：计算题（50分）1、用一精馏塔分离二元理想混合物，已知 3，进料浓度为xF 0.3，进料量为2000Kmol ，泡点进料。要求塔 顶浓度为0.9，塔釜浓h度为0.1（以上均为縻尔分率）。求塔顶、塔釜的采出量，若R=2Rmin，写出精馏段和提馏段的操作线方程？2、用纯水吸收空气—氨混合气体中的氨，氨的初始浓度为0.05(縻尔浓度)。要求氨的回收率不低于95%，塔低得到的氨水浓度不低于0.05．已知操作条件下的气、液相平衡关糸为 Y=0.95X。试计算：（1）、逆流操作，气体流量取 0.02Kmol。且m2.sya0.02Kmolm3.s。求所需填料层高度？（2）、采用部分吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂与循环量之比为20，气体流量不变，体积吸收总糸数也不变，求所需填料层高度？3、在密闭的容器内，盛有温度为200c，总压为101.3Kpa，湿度为0.01Kg水Kg干空气的湿空气。水蒸汽的饱和蒸汽压为2.338Kpa。试求：（1）、该空气的相对湿度及容纳水分的最大能力为多少？（2）、若容器内压入温度为 200c的干空气，使总压上升为 303.9Kpa。该空气的相对湿度及容纳水分的最大能力为多少？试题七的答案：二：问答题1、理论板：离开这一块板上的气、液相组成满足平衡关糸的板；在绘三角形梯级时，正好使用了一次平衡关系和一次操作线关系，与逐板法相比，正好跨过了一块板，可认为一个三角形梯级代表了一块理论板。2、塔板上的液体直接从塔板上漏下的现象。增加上升蒸汽量。3、填料主要可分为实体填料和网体填料；要求要有较大的比表面积，较高的空隙率，一定的化学稳定性和一定的机械强度，重量轻，造价低。4、h0.622p，利用露点温度查得p,即可算出湿度。Pp205、第一，在三角形相图上作出溶解度曲线和辅助曲线；第二，根据生产任务找出原料液组成点F、末级萃余相组成点Rn、溶剂点、利用杠S杆规则找到E1；第三，联结FE1和RnS的延长线交于这一操作点；第四，作R1的延长线交于E2点，找到R2后，作R2的延长线交于E3点；以此类推，直至最终萃余相的组成小于Rn为此。所作的联结线数目，即为所求的理论级数。三：计算题1、FDW2000DWD500Kmolh2000.0.3D0.9W0.1FxFDxDWxWW1500Kmolh3x，xY0.3，xq0.3，yq0.5。12xRminxDyq1.3，R2.6。yRxxD。yqxqR1R1y0.722x0.25，y1.83x0.083即精馏塔的塔顶和塔釜采出量分别为500Kmol和1500Kmol。hh两段的操作线方程为y0.722x0.25和y1.83x0.083。2、Y10.0526，Y20.0025。X10.0526，X20Y10.00263，Y20.0025。Ym0.00256。zVY1Y20.02.0.05260.002519.6m。Kya.S.Ym0.02.0.00256L20，由质量守恒得：LR.x1LLR.x2，LRx20.002380.00263，Y2Y10.00023，Ym0.000963。zVY1Y20.02.0.05260.002549.3m。Kya.S.Ym0.02.0.000963即填料层高度分别为19.6m和49.3m。3、H0.622p，pH.P0.01.101.31.603Kpa。P0.622H0.6220.01ppp01.6032.33868.6%。容纳水分的最大能力即饱和湿度：p02.3380.0147Kg水。Hs0.6220.622.Kg干空气Pp0101.32.33821同理，H0.622p1.6040.0033Kg水。p0.622.1.604Kg干空气P303.9Hs0.622p02.3380.00482Kg水。p00.622.Kg干空气P303.92.338p01.6032.33868.6%。p22试题八三：计算题（50分）xF1、图示的精馏塔是由一只蒸馏釜和一块实际板所组成。料液由塔顶加入，泡点进料，xF0.2，今测得塔顶易挥发组分的回收率为80%，糸统的相对挥发度为3.0。且xD0.3xD求：残液组成xW和该块塔板的液相默夫里效率？（蒸馏釜可视为一块理论板）。2、某生产车间使用一填料塔，用xW清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下，气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气中组分A的縻图8-1尔分率为0.04，出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0125，操作条件下的平衡关系为Y2.5X。试求：液汽比为最小液汽比的多少倍？，所需的填料层的高度？、在常压连续理想干燥器中，用通风机将空气送至预热器，经1200C饱和蒸汽加热后进入干燥器以干燥某种温物料，已知空气的状态为：t0150C，水蒸汽分压p01.175Kpa，t1900C，t2500C。物料的状态为：0.15Kg水Kg绝干料，X120.01Kg水Kg绝干料。干燥器的生产能力为G2250Kgh。预热器的总传热糸数为K 500wm2.0C。试求通风机的送风量和预热器的传热面积？试题八的答案三：计算题1、D.xD0.8，D0.8.xF0.8.0.21.63。F.xFFxD0.3则，W1.43。W.xW0.2，xWF.xF.0.20.0857。FF.xFWxWyD0.30.125。12.yD12.0.3EmlxFxW0.20.12565.6%xFxW0.20.0857即塔釜浓度为xW0.0857，液相组成表示的默夫里效率为65.6%。3、X20，Y10.040.0417，Y20.00533，X10.01297。10.0423LY1Y20.04170.005332.804。VX1X20.01297LminY1Y20.04170.005332.18。V0.0417Y1Lm2.52.804nV1.286L2.18VminNV1ln1mVY1mXmVLY2mX1L

22

mV5.11。LZNV.HG5.11.1.57.67m液汽比为最小液汽比为1.286倍。所需的填料层高度为7.67m。4、GcG2248Kg，WGc.X1X234.7Kg1X2hhH00.622p00.0073Kg水Kg干空气。Pp0H2 0.023Kg水Kg干空气I1.011.88H0.t02490H033.5KjKg干空气。I1I21.011.88H1.t12490H1110KjKg干空气。W2210Kg干空气。LhH2H0VL07221244H0t02731822m3273h。QQLI1I047Kw。t16m2。59.90c。AK.t即通风机的送风量为1822m3h和所需的传热面积为16m2。24试题九三：计算题（50分）1、某二元混合物在连续精馏塔中分离，饱和液体进料，组成为F0.5，塔顶馏出液组成为0.9，釜液组成为0.05，（以上均为易挥发组分的縻尔分率），相对挥发度为3，回流比为最小回流比的2倍。塔顶设全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热。试求：进入第一块理论板的气相浓度？离开最后一块理论板的液相浓度？2、有一填料吸收塔，填料层高 5m，塔径1m，处理丙酮和空气的混合气体，其中空气的流量为V92Kmolh，入塔气体浓度Y10.05（比縻尔浓度，下同），操作条件为：P101.3Kpa，t250C，用清水逆流吸收，出塔浓度为Y20.0026，X10.0194，平衡关糸为Y2X。试求：体积吸收总糸数Kya？每小时可回收丙酮量？3、以三氯乙烷为萃取剂，在250C时从含丙酮33%（质量%）的水溶液中萃取丙酮。丙酮水溶液的处理量为KgKg1000h，若用320h三氯乙烷进行连续逆流萃取，允许最终萃余液中含丙酮8%。试用三角形相图求所需理论级数？（溶解度曲线和辅助曲线见下图）。试题九答案三：计算题1、以F1Kmolh为准，FDW，FxFDxDWxW。得：D0.529Kmol，W0.471Kmolh。h相平衡关糸为：y1.x，y3.x。1.x12.xq线为：x0.5，则，xq0.5，yq0.75。最小回流比为：Rmin0.6。R1.2。精馏段操作线方程为：y0.545x0.41。xDy10.9，y13.x1，x10.75，y20.545x10.41，12.x1y20.819。同理提馏段操作线方程为： y 1.405x 0.0202。3.xw而塔釜相当于一块理论板。 yw ，xw 0.05，1 2.xwyw 0.1346。yw 1.405xn0.0202，xn 0.1115。即：进入第一层理论板的气相浓度为0.819；离开最后一层理论板的液相浓度为0.1115。252、ZV.Y1Y2，V92Kmol。Y10.05,Y20.0026Kya.S.YmhX10.0194,X20。Y10.0112，Y20.0026，Ym0.006ZV.Y1Y2=592.0.050.0026。Kya.S.YmKya.14..12.0.006Kya185Kmol。m3.h回收的丙酮量为：V.Y1Y24.361Kmolh。即体积吸收总糸数为185Kmol；回收的丙酮量为4.361Kmolh。3.hm26试题十一：简答题（50分）1、在精馏操作过程中为什么要有回流及再沸器？2、何谓干燥速率？干燥过程分为哪几个阶段？各受什么控制？3、什么位置为适宜的进料位置？为什么？4、湿物料中的水分按能否用干燥操作分为？按除去的难易程度可分为？5、用连续精馏塔在常压下分离二元理想混合物。据图回答以下问题？精馏段操作线方程_________________ 提馏段操作线方程________________ 进料状况为________,g为_________。 进料组成为F______,塔顶xD______,塔釜xW__________.回流比R为_______，若塔顶产物D=30kmolh，则回流量为L=_____。全回流时R=______,Nmin=______.最小回流比R________.总理论塔板数为___________,精馏段理论塔板数为____________。若总板效率为ET50%，则所需实际塔板数为___________。提馏段第二块板上的气、液相组成为________________。图十-1、湿空气经预热后进干燥器，干燥过程为等焓干燥过程。其变化如图：t0H0预热tH验室tH2211ABC在I—H图上找出A、B、C的状态点？277、某精馏塔中，操作线方程如下：精馏段：y0.723x0.263提馏段：y1.25x0.0187若原料液于泡点下进入精馏塔，试求：xF、xD、xW及R？1100%2t0H0 H2H图十—6二：计算题（50分）1、有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组份的组成为60%（縻尔分率，以下相同）的料液于泡点下送入精馏塔。要求馏出液中易挥发组份的组成不小于90%，残液中易挥发组份的组成不大于2%。求：每获1kmol馏出液时原料液用量？若回流比为1.5 ，它相当于Rmin的多少倍？假设料液加到板上后，加料板上的浓度仍为60%，求提馏段第二块理论板上的液相组成？2、某吸收过程中，平衡关满足亨利定律Y=mX。已知吸收剂和惰性气体的用量分别为LKmol和VKmol，吸收过程中进出塔的气、液相浓度分别为hhY1、Y2、X1、X2。证明当解吸因素mV1时，传质单元数：LY1NGY2

dYY1mX21。YYY2mX23、某干燥器将肥料从含水 5%干至0.5%（湿基），干燥器的生产能力 Gc为1.5Kg绝干料s。物料进出干燥器的温度分别为210C及660C。湿空气经预热后的温度为1270C，湿度为0.007Kg水，出干燥器的温度为620C。Kg干空气28若干燥器内无补充热量，热损失忽略不计。试确定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度？（ Cs 1.88KjKg.K）。试题十答案一：简答题1、回流是保证精馏塔正常而稳定操作的必要条件。是补充塔板上的液相组成和数量；使塔板上的液相组成和数量保持稳定；提高塔顶产品的浓度。再沸器主要是提供一定的上升蒸汽量。2、干燥速率是单位时间单位干燥面积上所汽化的水分量。干燥分恒速干燥阶段和降速干燥阶段。恒速干燥阶段受表面汽化速率控制，降速干燥阶段受内部扩散控制。3、跨过两操作线交点的梯级所对应的加料位置为适宜的加料位置。此时所需的理论塔板数为最少。4、湿物料中的水分按能否用干燥操作来分：平衡水分和自由水分。按除去的难易程度来分：结合水分和非结合水分。7、y0.723x0.263，y0.125x0.0178。R2.61；xD0.95；xW0.0748；xF0.53。二：计算题1、已知：3，xF0.6，xD0.9，xw0.02，q1。相平衡关糸：yx3x，11x12xF=W+DF=W+1，F06w0.0210.9。联立求解得：F1.52Kmol。最小回流比：q1，xF0.6xq，yq3x3.060.818。12x12.0.6RminxDyq0.90.818yqxq0.8180.376。0.6其倍数为：n1.54。0.376提馏段操作线方程：yL'xW.xw，0.52，L'L'WL'WWLFR.DF1.51.523.02y1.208x0.00416由x1'0.6，得：y2'1.208x0.004160.72。即：提馏段第二块板上的气相组成为0.72.Y12、NGY2

dYY Y

1Y2

Y1dYdYYmXYmVVY2LYX2LY229NGY1dYY1Y2Y2mX2Y2mX2Y2NGY1mX21Y1mX2Y2mX2Y1Y2。Y2mX2Y2mX2Y2mX23、干燥水分量：WGc.w1w2，w0.238Kg。1w1.1w2s干燥器热量衡算：L.1.011.88H0.t1t2W.1.88t224904.192Gc.Cs.21L10.95Kgs。W湿度：L，H20.0287Kg水。Kg干空气H2H0院、系领导审批并签名A卷广州大学2009-2010学年第二学期考试卷课程环境工程原理1考试形式（闭卷，考试）学院环境系环境工程专业环境工程班级081学号姓名题次一二三四五六七八总分评卷人分数6681010152025100评分问答题（40分）一．流体中组分A的含量为cA,0，与平壁面接触，壁面上组分A的含量为cA,i，且cA,0>cA,i。试绘制当流体分别为静止、沿壁面层流流动和湍流流动时，组分A在壁面法向上的浓度分布示意图。（6分）LLLcA

cA

cAa.静止时

b.

层流流动

c.

湍流流动答案：一. 见下图。CA0 CA0 CA030cA,icA,iLcA,ia.静止时 b. 层流流动 c. 湍流流动二．设冬天室内的温度为T1，室外温度为T2，T1>T2。在两温度保持不变的情况下，试绘制下列三种情况下从室内空气到室外大气温度分布示意图。（6分）1）室外平静无风，不考虑辐射传热；2）室外冷空气以一定流速流过砖墙表面；3）除了室外刮风外，还考虑砖墙与四周环境的辐射传热。见下图。室内T1 室外T2 室内T1 室外T2 室内T1 室外T2（1） （2） （3）三．流体沿平壁面流动时，同时发生传质过程。当流速增加致使流动状态由层流变为湍流时，试分析流动边界层厚度的变化，以及对流动阻力和传质阻力产生的影响。（ 8分）边界层厚度与流速有关，流速增加，边界层厚度减少。流动由层流变成湍流，速度梯度变大，摩擦力增加，流动阻力增加；边界层厚度减少，而传质阻力主要集中在边界层，湍流加大了液体的对流，浓度梯度增大，传质阻力减少。四．有一个套管换热器，内管外侧装有翅片，用水冷却空气，空气和水各应走哪里（管内和壳间）？试解释原因。（10分）装有翅片的目的一方面是为了加大接触面积；另一方面是为了破坏边界层形成以提高对流传热系数。要提高传热器的传热效果，应当提高限制步骤的传热效果。因此，在用水冷却空气的换热过程中，空气对流传热慢，是制约因素。所以，翅片应放在空气一侧，即空气走壳间，水走管内。五．试比较深层过滤和表面过滤的特点和差异。（10分）31表面过滤发生在过滤介质的表面，待过滤流体中的固体颗粒被过滤介质截留，并在其表面逐渐累积成滤饼，滤饼亦起过滤作用。表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢、滤饼容易形成的情况下。深层过滤通常发生在以固体颗粒为过滤介质的过滤操作中，过滤时，颗粒物进入过滤介质层，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒物附着在介质表面而与流体分开。深沉过滤一般适用于过滤流体中颗粒物浓度较低的场合。计算题（60分）六．在两个蒸发器中，每小时将 5000kg的无机盐水溶液从 12％（质量％）浓缩到 30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出 5%的水分。试求：（ 15分）1）各蒸发器每小时蒸出水分的量；2）第一蒸发器送出的溶液浓度。解：W1 W2F0=5000kg/hF1F2蒸发器1蒸发器2x0=0.12x1x2=0.3由于连续操作，以1小时为基准。对盐作物料衡算：F0x0F2x2对总物料作衡算：5000F2W1W2代入已知数据，得：50000.120.3F2F22000kg/hW1W23000kg/h由题意知：W21.05W1W11463.4kg/hW21536.6kg/h求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发器为衡算范围。对盐作物料衡算： F0x0 F1x1对总物料作衡算： F0 W1 F1代入已知数据，得：50000.12 F1x15000 1463.4 F1解得：F1 3536.6kg/hx1 0.1697 16.97%七．如图所示，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℃, ρ=998.2kg/m3）。已知管网压力为 0.8×105Pa（表压），支管管径均为3232mm，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：（20分）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。总K2D二楼管3m一楼ABK1C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22＋p1/ρ＋gz2＋ΣhfACuA/2＋pA/ρ＝u1/2因为uA＝u1＝0；p1＝0则有p/ρ＝ΣhfAC（1）A在A、D断面之间建立伯努利方程，即22＋p2/ρ＋gz2＋ΣhfADuA/2＋pA/ρ＝u2/2uA＝u2＝0；p2＝0；z2＝3mp/ρ＝Σh＋gz（2）AfAD2联立两式得Σh＝Σh＋gz（3）fBCfBD20.03×8m/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/s2hfmin＝（0.03×28m/0.032m＋6.4＋1）×u1min2/2＝67.28m2/s2＜pA/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332＝（0.03×13m/0.032m＋6.42/2＋3m×（0.03×8m/0.032m＋6.4＋1）×u1/2＋1）×u229.8m/s可得u1＝2.02m/s此时AB段流速为 u0＝2.259m/s2hfAC＝0.03×20m/0.032m×（2.259m/s）/2＋（0.03×8m/0.032m＋6.4＋1）×2.02m/s）2/248.266m2/s2＋30.399m2/s2＝78.665m2/s2pA/ρ＝0.8×105Pa/（998.2kg/m3）＝80.144m2/s2因为ΣhfAC<pA/ρ所以不需要增压水泵。八．拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为 2m和6m,气体处理量为1标m3/s，炉气温度为427℃，相应的密度ρ=0.5kg/m3，粘度μ=3.4×10-5Pa.s，固体密度ρ=4000kg/m3，气体速度不大于0.5m/s，试求：（25分）S1）降尘室的总高度H；2）理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；3）粒径为40μm的颗粒的回收百分率；4）欲使粒径为10μm的颗粒完全分离下来，需在降尘室内设置几层水平隔板？解：（1）降尘室的总高度HVSV0273t12734272.564m3/s273273VS2.5642.564mH20.5bu（2）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸Vs2.5640.214m/sut26bl用试差法由ut求dmin。假设沉降在斯托克斯区18ut183.41050.2145.78105mdming40000.59.807s核算沉降流型dut5.781050.2140.50.1821Ret3.14105∴原假设正确343）粒径为40μm的颗粒的回收百分率粒径为40μm的颗粒定在滞流区，其沉降速度d2g40106240000.59.807s0.103m/sut18183.4105气体通过降沉室的时间为：H 2.564ut 0.214

12s直径为40μm的颗粒在 12s内的沉降高度为：H' ut 0.10312 1.234m假设颗粒在降尘室入口处的炉气中是均匀分布的，则颗粒在降尘室内的沉降高度与降尘室高度之比约等于该尺寸颗粒被分离下来的百分率。直径为40μm的颗粒被回收的百分率为：H' 1.234 100% 48.13%2.5644）水平隔板层数由规定需要完全除去的最小粒径求沉降速度，再由生产能力和底面积求得多层降尘室的水平隔板层数。粒径为10μm的颗粒的沉降必在滞流区，utd2sg1105240000.59.8076.41103m/s18183.41062.564132.3取33层266.4103板间距为hH2.5640.0754mn1331三、简述温室效应产生的机理。（ 6分）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，从而导致温室效应。35四、为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么需要防潮？（6分）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。五、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，分析提高去除效率的方法。（ 8分）增大推动力：化学吸收，逆流；增大传质系数：加大流速，增加扰动或加填料；增大接触面积：液滴。六、试比较深层过滤和表面过滤的特点和差异。（ 8分）表面过滤发生在过滤介质的表面，待过滤流体中的固体颗粒被过滤介质截留，并在其表面逐渐累积成滤饼，滤饼亦起过滤作用。表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢、滤饼容易形成的情况下。深层过滤通常发生在以固体颗粒为过滤介质的过滤操作中，过滤时，颗粒物进入过滤介质层，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒物附着在介质表面而与流体分开。深沉过滤一般适用于过滤流体中颗粒物浓度较低的场合。36计算题六、如图所示，从城市给水管网中引一支管