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环境工程原理思考题
环境工程原理思考题第一章绪论1.“环境工程学”的要紧研究对象是什么？2. 去除水中的溶解性有机污染物有什么可能的方法？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操纵技术原理体系。
6. 通常情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离与（或者）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？英尺与米的换算因素是多少？2．什么是量纲与无量纲准数？单位与量纲的区别是什么？3．质量分数与质量比的区别与关系如何？试举出质量比的应用实例。
4．大气污染操纵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？用管道输送水与空气时，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.简述稳态系统与非稳态系统的特征。
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构成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统与开放系统？3．简述热量衡算方程的涵义。
4．关于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？5．关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？第三章流体流淌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，若流速不变或者管径不变，则管径或者流速如何变化？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．拓展的伯努利方程说明管路中各类机械能变化与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。
环境工程原理-环境工程原理课后思考题解答3传热
第三章 传 热1、传热基本方式有几种，各有什么特点？答：根据传质机理的不同，可将热量传递方式分为三种。
(1) 热传导热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导，又称导热。
特点：没有物质的宏观位移(2) 对流传热流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。
自然对流:流体中各处的温度不同引起的密度差别，导致轻者上浮，重者下沉，流体质点产生相对位移强制对流：因泵或搅拌等外力所致的质点强制运动(3) 热辐射物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。
热辐射不仅有能量的传递，而且还有能量形式的转移，不需要任何物质作媒介。
2、圆筒壁与平壁导热速率计算式有什么区别？答： 平壁热传导的导热速率公式：圆筒壁的导热速率公式：3、简述对流传热机理。
答：对流传热是指流动流体与固体壁面的热量传递过程，故对流传热与流体的流动状况密切相关。
对流传热包括强制对流（层流和湍流）、自然对流、蒸汽冷凝和液体沸腾等形式的传热过程。
它们的机理各不相同。
对强制湍流的情况分析如下。
当湍流的流体流经固体壁面时，将形成湍流边界层，边界层由邻近壁面处的层流内层、离开S b t t Rt Q λ21-=∆==热阻推动力12211221ln 1)(2ln )(2r r t t L r r t t L Q λπλπ-⋅=-⋅⋅=壁面一定距离处的缓冲层和湍流核心三部分组成。
假定壁面温度高于流体温度，热流便由壁面流向流体中。
在层流内层中，由于在传热方向上并不发生流体质点的移动和混合，因此其传热方式是热传导。
因流体的导热系数较小，虽然该层很薄，但热阻很大，故通过该层的温度差较大。
在缓冲层内，热对流和热传导均起作用，该层内温度发生缓慢的变化。
在湍流主体中，由于流体质点在传热方向上移动和混合，传热主要是热对流方式。
在湍流主体中温度较为均匀，热阻很小。
4、牛顿冷却定律形式，使用中应注意的问题。
答：为工程计算的需要，采用平均对流传热系数来表达整个换热器的对流传热速率， 牛顿冷却定律是一种推论，假设Q ∝∆t 。
环境工程原理思考题总结
(7)离心沉降机和旋流分离器的主要区别是什么？
(8)在环境工程领域有哪些离心沉降过程？
第四节 其他沉降
本节思考题
(1)电沉降过程中颗粒受力情况如何，沉降速度与 哪些因素有关？
(2)简述电除尘器的组成和原理。
(3)电除尘器的优点是什么？ (4)惯性沉降的作用原理是什么，主要受哪些因素 的影响？ (5)惯性沉降应用的优缺点是什么？
第三节 对流传热
本节思考题
(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？
(6)什么是传热效率和传热单元数？
(7)简述增加传热面积的方法。
第五章 质量传递
第二节 质量传递的基本原理
本节思考题
(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。
第二节 重力沉降
本节思考题
(1)简要分析颗粒在重力沉降过程中的受力情况。 (2)层流区颗粒的重力沉降速度主要受哪些因素影响？ (3)影响层流区和湍流区颗粒沉降速度的因素有何不同， 原因何在？ (4)流体温度对颗粒沉降的主要影响是什么？ (5)列出你所知道的环境工程领域的重力沉降过程。
环境工程原理-环境工程原理课后思考题解答4吸收
第四章 吸 收1、什么是分子扩散和涡流扩散？答：分子扩散是凭籍流体分子无规则热运动而传递物质的。
发生在静止或滞流流体里的扩散就是分子扩散。
在流动的流体中不仅有分子扩散，而且流体宏观流动也将导致物质的传递。
涡流扩散是凭籍流体质点的湍动和漩涡传递物质的。
2、简述菲克定律的物理意义和适用条件。
菲克定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述，表示物质A 在介质B 中发生分子扩散时，任一点处物质A 的分子扩散速率J A 与该位置上组分A 的浓度梯度成正比。
3、简述温度、压力对气体和液体分子扩散速率的影响。
答：由于分子扩散速率与分子扩散系数相关，而分子扩散系数是物质的物性常数之一。
通常气体中的扩散系数与扩散系统温度T 的1.5次方成正比，与其分压p 成反比。
吸收质在液体中的扩散系数与物质的种类、温度有关，同时与溶液的浓度密切相关。
通常，液体中的扩散系数与温度T 成正比，与液体的粘度成反比。
4、对于双组分气体物系，当总压和温度提高1倍时，分子扩散速率将如何变化？ 答：对于气体扩散系数，但温度和压强改变时，可用下式估算：5.1000))((T T P P D D = 故，当温度和压强均增大一倍的时候，扩散速率应增大21.5/2=20.5。
5、分析湍流流动中组分的传质机理。
答：对于湍流流动来说，在流动的流体中不仅有分子扩散，而且流体宏观流动也将导致物质的传递。
dzdc D J A AB A -=6、什么是总体流动？分析总体流动和分子扩散的关系。
答：在吸收过程中，当气液界面上组分A 被溶剂S 溶解后，在界面上将留下空位，因溶剂S 不能逆向通过，只能由气相主体的混合气体来填补空位，因而产生趋向于相界面的“总体流动”。
总体流动是由于分子扩散本身所引起的，而不是由于外力（例如压强差）作用的结果。
7、在A 、B 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？ 答：N A :传质速率，J A ，J B :扩散速率8、简述对流传质的机理和传质阻力的分布。
环境工程原理思考题总结
第二节 物理吸收
本节思考题
(1)亨利定律有哪些表达形式，意义如何，常数之
间的关系如何？ (2)如何通过相平衡曲线判断传质方向，其物理意 义何在？ (3)举例说明如何改变平衡条件来实现传质极限的 改变。 (4)吸收过程有哪几个基本步骤？
第二节 物理吸收
本节思考题
(5)双膜理论的基本论点是什么？
(6)吸收速率与传质推动力和传质阻力的关系，有 哪些表达形式？ (7)吸收的传质阻力由哪几个部分组成，如何表示， 关系如何？ (8)简要说明气体性质对传质阻力的影响，并举例 说明。
第三节 分子传质
本节思考题
(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。 (4)简述漂移因子的涵义。 (5)分析双组分混合气体中，当NB=0、 NB=－NA及NB=－
第六章 沉 降
第一节 反应器与反应操作
本节思考题
(1)哪些处理单元涉及沉降分离过程。
(3)颗粒的几何特性如何影响颗粒在流体中受到的阻力？
(4)不同流态区，颗粒受到的流体阻力不同的原因是什么？ (5)颗粒和流体的哪些性质会影响到颗粒所受到的流体阻力，怎 么影响。
第二节 热传导
本节思考题
(1)简述傅立叶定律的意义和适用条件。 (2)分析导温系数和导热系数的涵义及影响因素。 (3)为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么 需要防潮？
(4)当平壁面的导热系数随温度变化时，若分别按变
量和平均导热系数计算，导热热通量和平壁内的 温度分布有何差异。 (5)若采用两种导热系数不同的材料为管道保温，试 分析应如何布置效果最好。
环境工程原理-环境工程原理课后思考题解答2流体与固体颗粒分离
5、颗粒和流体的哪些性质会影响到颗粒所受到的流体阻力，怎样影响？
答：由于
阻力 Fd
A
u 2 2
而
f (Ret )
Re t
dut
所以影响颗粒所受到的阻力，主要包括如下几个方面： (1) 颗粒特性：颗粒密度、尺寸、及形状； (2) 流体性质：主要指流体的密度和粘度。
6、简要分析颗粒在重力沉降过程中的受力情况。
层流区：
24 Ret
Re t
dut
湍流区： 0.44
由上式可知：在层流区，由流体粘度引起的表面摩擦力占主要地位，流体粘度与阻力系数成 正比；在湍流区，流体粘性对沉降速度已无影响，由流体在颗粒后半部出现的边界层分离所 引起的形体阻力占主要地位。
9、流体温度对颗粒沉降的主要影响是什么？ 答：通常，但颗粒在液体中沉降时，升温使液体粘度下降，可提高沉降速度。对气体，升高 温度，粘度增大，不利于沉降
18、分析说明决定降尘室除尘能力的主要因素。
答：单层降尘室的生产能力：Vs blut
生产能力只与沉降面积 bl 和颗粒的沉降速度 ut 有关，与降尘室高度 H 无关。
19、通过重力沉降过程可以测定颗粒和流体的哪些物性参数，请你设计一些测定方法。
答：根据颗粒沉降原理，可测定液体的粘度。
d
2(s )g 18ut
第二章 流体与固体颗粒分离
1、 简述沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征。 答：沉降发生的前提条件是：分散相和连续相之间存在密度差，同时存在外力场的作用，以 造成两相的相对运动。
实现沉降操作的作用力可以分为重力或离心力，因此，沉降过程有重力沉降和离心沉降 两种方式。
环境工程原理 思考题
环境工程原理思考题第一章绪论1、“环境工程学”的主要研究对象就是什么？2、去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理就是什么？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就是:利用隔离、分离与(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1.什么就是换算因数？英尺与米的换算因素就是多少？2.什么就是量纲与无量纲准数？单位与量纲的区别就是什么？3.质量分数与质量比的区别与关系如何？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.平均速度的涵义就是什么？用管道输送水与空气时,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就是什么？2.简述稳态系统与非稳态系统的特征。
3.质量衡算的基本关系就是什么？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？2.什么就是封闭系统与开放系统？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与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。
环境工程原理-课后习题解答1绪论
绪论1、物料衡算问题反渗透装置可以将高盐分的海水分离成淡水和浓度更高的废盐水，用反渗透装置进行海水淡化，其流程如下，将含盐量为3.2%（质量分数，下同）、流量为1000kg/h 的海水与反渗透装置回流的废盐水混合成浓度为4%的盐水。
送入反渗透装置中进行淡化分离，淡水的含盐量为0.05%，废盐水的含盐量为5.25%，试求：（1）每小时获得的淡水量（2）回流液占生成废盐水的质量分数解：(1)对总物系进行物料衡算（盐水总量和盐分别进行衡算）221100210x q x q x q q q q +=+=)1000(%25.5%2.3100011⨯-+⨯=⨯q q q 1=605.77 kg/hq 2=394.23 kg/h(2) 对汇合处进行衡算（含盐量相等列等式）%4)1000(%25.5%2.3330⨯+=⨯+⨯q q qq 3=640 kg/h回流百分比：%37.5164077.605640313=+=+=q q q η2、物料衡算连续蒸发回收某废弃液中的FeCl3的流程，如下图。
废弃液的质量分数为20%，送入蒸发器的流量为1000kg/h 。
蒸发器中的废弃液被浓缩到50%时，用泵送入结晶器中冷却结晶，析出含4%结晶水的FeCl3晶体，结晶产品由结晶器底排出。
结晶器中质量分数为37.5%的母液被送回至蒸发器进口，与新的废弃液混合后进入蒸发器浓缩。
试求：（1）每小时由蒸发器排出的水汽量，结晶器排出的产品量；（2）每小时从结晶器回流的母液量和蒸发器送入结晶器的浓缩液的量。
（3）蒸发器进口混合液中FeCl3的浓度。
解：（1）总衡算：221100210w q w q w q q q q v v v v v v +=+= 代入数据： )04.01(%2010001000221-=⨯+=v v v q q q解得：hkg q hkg q v v /3.208/7.79121== （2）以结晶器为物料衡算单位 442233423)1(w q w q w q q q q v v v v v v +-=+= 4343375.096.03.2085.03.208v v v v q q q q +⨯=+= hkg q hkg q v v /5.766/8.97443== （3）%6.275.7661000375.05.7662.01000=+⨯+⨯3、微分热量衡算一污水池内有50m3的污水，温度为15℃，为加速消化过程，需将其加热到35℃。
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(2)试用流程图表达利用槽式连续反应器进行动力学实验的一般步骤。
(3)试用流程图表达利用积分平推流反应器进行动力学实验的一般步骤。
(4)试用流程图表达利用微分反应器进行动力学实验的一般步骤。
(5)什么是积分反应器和微分反应器？它们用于动力学实验时，各有什么特点？
(3)什么是均相内反应和界面反应？
(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？
组分在反应器内的变化情况。
(5)对于实际规模的化学反应器，影响某一关键组分若将反应速率的定义写成－rA＝－dcA/dt，该定义式成立的条件是什么？说明理由。
(2)气－固相反应的反应速率有哪几种表达方式？气－液相反应情况又如何？
(3)半间歇反应器有哪几种操作方式？
(4)半间歇反应器与间歇反应器相比有哪些异同点？
(5)对于半间歇反应器，转化率是如何定义的？
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？
(3)什么是反应级数？它的大小能否反映反应速率的大小？为什么？
反应级数是由实验获得的经验值，只有基元反应时，才与计量系数相等。反应级数不能独立地预示反应速率的大小，只表明反应速率对浓度变化的敏感程度
(4)对于某一化学反应，它的速率常数是否与反应物的浓度有关？催化剂能否改变速率常数的大小？对于化学反应：k的大小与温度和催化剂等有关，与反应物浓度无关。催化剂能改变。
十二章
第一节
(1)动力学实验的主要目的有哪些？
(2)用槽式反应器进行动力学实验有哪些优点？
动力学数据的解析比较容易。转化率的大小没有限制，因此对分析的要求也不太苛刻。
（3）对反应器进行物料衡算时，一般应注意哪些问题？
尽量选取组分浓度、温度等均一的单元，可以简化计算（书P427）
(4)对于全混流槽式反应器和推流式反应器，分别如何选择物料衡算单元，为什么？
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。
第二节
(1)在环境工程研究中，进行液相反应速率方程的实验测定时，常采用间歇反应器或槽式连续反应器，为什么？
(2)简述利用间歇反应器进行动力学实验的一般步骤。
(3)试用流程图表达间歇动力学实验数据的积分解析法。
(4)试用流程图表达间歇动力学实验数据的微分解析法。
(5)如何利用半衰期确定反应级数？
第三节
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。
十三章
第一节
(1)对于一个实际规模的均相连续反应器，影响反应物转化率的主要因素有哪些？
(2)间歇反应器的一般操作方式是什么？你能举出哪些间歇反应器的例子？
将反应物料按一定比例一次加到反应器内，然后开始搅拌，使反应器内物料的浓度和温度保持均匀。反应一定时间，反应率达到所定的目标之后，将混合物料排出反应器。之后再加入物料，进行下一轮操作，如此反复。例子：八宝粥、中草药熬制、啤酒酿造
(5)零级不可逆单一反应有哪些主要特点？
(6)一级不可逆单一反应有哪些主要特点？
(7)二级不可逆单一反应有哪些主要特点？
(8)对于可逆单一反应，反应物的浓度能减少到零吗？为什么？
(9)在平行反应中，什么是主反应？什么是副反应和副产物？
(10)对于串联反应，其中间产物的浓度随反应时间如何变化？在实际操作中能否将中间产物的浓度控制到最大值？如何控制？
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
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(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：指能用一个计量方程描述的反应。
复杂反应：指需用多个计量方程描述的反应。
可逆反应属于简单反应。因为它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。
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(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。
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？