环境工程学原理自测题.doc
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1、一、填空题(每空1分,共20空)2. 环境净化与污染控制的技术原理包括稀释、隔离、分离、转化。3. “三传”为动量传递、热量传递和质量传递,“一反”为化学反应过程。4. 国际单位制由7个基本单位、2个辅助单位、导出单位组成。5. 质量衡算的基本关系是:输入速率输出速率转化速率=积累速率;以单位时间质量表示时的数学表达式是:组分不发生转化时的特征是:6. 物质的总能量由内能、动能、位能、静压能组成7. 有黏性、可压缩的流体、层流情况下可用牛顿黏性定律计算剪切应力。8. 所有气体和大多数低分子量的液体均属牛顿型流体。9. 环境工程中常遇到的两相间传质过程包括气体的吸收、萃取、吸附、膜分离、生物膜反
2、应。 10.环境工程中常遇到的单相中的传质包括流体流过可溶性固体表面、溶质在流体中的溶解、气固相催化反应。11. 传质边界层的名义厚度定义为12. 温度影响流体密度、粘度,进而影响沉降速度。13. 环境工程领域的过滤中,使用的过滤介质主要有固体颗粒、织物介质、多孔固体介质、多孔膜。14. 环境工程领域中的过滤过程中的固体颗粒包括天然的和人工合成的, 天然颗粒包括石英砂、无烟煤、磁铁矿粒等,人工颗粒包括聚苯乙烯发泡塑料球等。15、过滤的主要类型按过滤机理分有表面过滤和深层过滤;按促使流体流动的推动力分有重力过滤,真空过滤,压力差过滤,离心过滤。16. 吸收在环境工程领域的应用有净化有害气体、回收
3、有用物质、曝气充氧。17. 吸收过程一般可分解为气相内的传递、相际传递、液相内的传递三个基本步骤。18. 吸收塔中气液两相的流动方式有逆流、并流。19.常用的吸附剂有活性炭、活性炭纤维、硅胶、活性氧化铝、沸石分子筛。20. 吸附过程有外扩散、内扩散、吸附几个基本步骤。21. 空间时间是反应器有效体积(V)与物料体积流量(qv)之比值。具有时间的单位,但不是反应时间也不是接触时间,可视为处理与反应器体积相同的物料所需要的时间。空间速度是单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量。单位为时间的倒数。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。空速越大,反应器的负荷越大。22
4、. 根据反应物料的流动与混和状态,反应器可分理想流反应器和非理想流反应器。理想流反应器分为完全混合流(全混流)反应器和推流反应器。23、反应器设计的基本内容包括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的反应体积,确定反应器的主要尺寸;它通常用到的基本方程为反应动力学方程,物料衡算式,能量衡算式,动量衡算式。24. 均相理想连续反应器包括完全混合流连续反应器(包括单级、多级串联)、平推流反应器。25. 气液相反应过程一般可概括为:A从气相主体通过气膜扩散到气液相界面,A从相界面进入液膜,同时B从液相主体扩散进入液膜,A、B在液膜内发生反应,生成物P的扩散,液膜中未反应完
5、的A扩散进入液相主体,在液相主体与B发生反应。25. 微生物反应中的基质的作用包括合成新的细胞物质、生成反应物、提供必要的能源。26. 细胞产率系数有以基质重量为基准的细胞产率系、以碳元素为基准的细胞产率系数、以氧消耗量为基准的细胞产率系数、以ATP为基准的细胞产率系数、以有效电子(available electron)为基准的细胞产率系数。以基质重量为基准的细胞产率系数可能小于1,也可能大于1;以碳元素为基准的细胞产率系数的大小只能小于1。27. 微生物的间歇培养生长曲线可分为延滞期、加速期、对数生长期、减速期、稳定期、死亡期。28.基本量纲包括质量、长度、时间、温度的量纲,分别以M、L、t
6、和T表示,简称MLtT量纲体系。29.其它物理量均可以以M、L、t和T的组合形式表示其量纲,速度、压力、密度的量纲分别为Lt-1、ML-1t-2、ML-3。二、简单题(共10题,每题5分)1. 什么是量纲和无量纲准数?单位和量纲的区别是什么?可测量物理量分类?( 5) (1)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。 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。无量纲准数既无量纲,又无单位,其数值大小与所选单位制无关。只要组合群数的各个量采用同一单位制,都可得到相同数值的无量纲准数。(2)量纲与单位的区别 量纲是可测量的性质; 单位是测量的标准,用这些标准和确定的数值可
7、以定量地描述量纲。(3)可测量物理量可以分为两类:基本量和导出量。2. 大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度,(1)在大气污染控制工程中,常用体积分数表示污染物质的浓度。例如mL/m3,则此气态污染物质浓度为10-6(体积分数)。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。 3. ppm、ppt定义?在水处理中的应用?(5) (1)ppm、ppb是质量分数,ppm:g/g, 10-6 ; ppt:g/kg, 10-9。 (2)在水处理中,污水中的污染物浓度一般较低,1L污
8、水的质量可以近似认为等于1000g,所以实际应用中,常常将质量浓度和质量分数加以换算,即1mg/L 相当于1mg/1000g 110-6(质量分数)= 1ppm1g/L 相当于1g/1000g 110-9(质量分数)=1ppb当污染物的浓度过高,导致污水的比重发生变化时,上两式应加以修正,即 1mg/L 相当于1/污水的密度(质量分数) 1g/L相当于1/污水的密度 (质量分数)4. 简述稳态系统和非稳态系统的特征(5)。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: 对稳态质量衡算系
9、统:0非稳态质量衡算系统:5. 总衡算、微分衡算及用途(5)?(1)宏观范围的衡算叫总衡算。空间范围可为一个反应池、一个车间,或者一个湖泊、一段河流、一座城市上方的空气,甚至可以是整个地球。当研究一个过程的总体规律而不涉及内部的详情时,可用总衡算,用宏观尺度系统的外部(进、出、环境)各有关物理量的变化考察系统内部物理量的总体平均变化。(1)对维元范围的衡算叫微分衡算。空间范围为环境设备或管道中一个微元体。当需要探究系统内部的质量和能量变化规律,了解过程机理时,采用微分衡算。6. 什么是封闭系统和开放系统?(5)封闭系统:流体携带能量进出系统,即只有能量能够穿越系统边界,物质不能穿越边界。开放系
10、统:系统与外界交换能量 (热,功),即能量和物质能够穿越系统边界。对稳流开放系统,进出系统物料量相同,且组成稳定,所以研究系统可看成封闭系统,7. 简述层流和湍流的流态特征。(5) 层流流动基本特征:不同径向位置的流体微团各以确定的速度沿轴向分层运动,表现为各层之间相互影响和作用较小,层间流体互不掺混,剪应力主要是由分子运动引起的。 流速较小时湍流(紊流)基本特征:流体微团(质点)以较高的频率发生各个方向的脉动,各层流体相互掺混,相互影响较大,流体流经空间固定点的速度随时间不规则地变化,剪应力除了由分子运动引起外,还由质点脉动引起。 当流体流速增大到某个值之后8.流体流动时产生阻力的根本原因是
11、什么?(5)流体本身具有粘性,流体流动时因产生内摩擦力而消耗能量,是流体阻力损失产生的根本原因。而管道的大小、内壁的形状、粗糙度等又影响着流体流动的状况,是流体阻力产生的外部条件。9.什么是流动边界层?边界层理论的要点是什么?(7)(1)实际流体流过壁面时,在壁面附近形成速度分布,流体与固体壁面的相对速度为零。粘性影响仅限于壁面附近的薄层,即边界层,离开表面较远的区域,则可视为理想流体。存在速度梯度的区域即为边界层(2)普兰德边界层理论要点:1)当实际流体沿固体壁面流动时,紧贴壁面处存在非常薄的一层区域边界层;2)在边界层内,流体的流速很小,但速度梯度很大;3)在边界层内,粘性力可以达到很高的
12、数值,它所起的作用与惯性力同等重要,在边界层内不能全部忽略粘性;4)在边界层外的整个流动区域,可将粘性力全部忽略,近似看成是理想流体的流动。5)流动分为两个区域:边界层、外部流动区。10. 实际流体的流动具有两个基本特征。(5)(1)在固体壁面上,流体与固体壁面的相对速度为零,这一特征称为流动的无滑移(粘附)特征。(2)当流体之间发生相对运动时,流体之间存在剪切力(内摩擦力)11. 比较层流边界层与静止流体中的热量传递异同。(5)(1)相同点:流体层与层之间、静止流体中无流体质点的宏观运动,在垂直于流动方向上,热量的传递通过导热进行机理相同。(2)不同点:流体的流动增大了壁面处(层流边界层)的
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