环境工程原理模拟试卷一及答案

《环境工程原理》模拟试卷（一）

一：填充题（20分） 1、牛顿粘性定律_____________，粘度在SI制中的单位是___________。 2、常用测定流量的流___________._____________._________________。 3、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。若以上各量既随__________而变，又随__________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____________________。

5、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与Re的关

系为______________。

6、泵是指_______________________________，按其工作原理来分可分为 __________._____________._____________.__________________。 7、气体按压缩比来分，可分为________._______._________._________。 8、降沉室内颗粒得以沉降的条件________________________________。 9、过滤操作实际上是滤液通过_________和__________ 的流动过程，

过滤速率是指___________________________________________。 10、传热一般采用逆流操作，但为__________________.________________ 时采用并流操作。

11、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。

12、蒸发是利用溶液中溶质的________，用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 ___________溶液的浓度或析出溶质。 13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而_____，随其温度的升高___。 14、对流传热的热阻主要集中在______________,因____________________

强化对流传热的重要途径。

15、 工程上流体流经换热器的压降通常限定在__________Kpa。 二：问答题（30分）

1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？

2、何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？ 3、采用多级压缩的优点有哪些？

4、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5000m

3

的水通过一根20Km长的水平管，总压降为0.5Mpa。现

3

在中央接一完全相同的平行管到中点。问总流量变为多少m压降始终不变，流动始终为高度湍流，局部阻力忽略）。

？（设总

2、泵将200C的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为

984mmm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35m

3

。（已知：p01atm，

m

3，

0.02,Hs3.0m,N电2Kw,电0.94）.(200C时水，1000Kg

1.2410

3

N.m

30N，p2.4102

m

2

)

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252.5mm，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0.07Kg

，其冷凝潜热为

356Kj

，比热为1.05Kg.C

。水走管内，且与CS2成逆流流动。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K12000W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？ 查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为60.10C，汽化潜热为2354.9Kj

查得200Kpa水蒸汽的饱和温度为120.20C

m.C

20

和K2100W

m.C

20

。问此换热器是

查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为138.80C

《环境工程原理》模拟试卷（一）

参考答案

一：填充题 1、.

dwN.、。 2dym

2、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。

3 、位置、时间、时间、位置。 4、3

a。

5、抛物线、0.5、e

。

6、为液体提供能量的输送机械，离心式、往复式、旋转式和流体作用式。 7、通风机、鼓风机、压缩机。 8、颗粒的停留时间大于沉降时间。

9、介质和滤渣层的流动，单位时间内所获到的滤液量。 10、控制温度、降低粘度、减少阻力。 11、导热糸数小的。 12、不挥发性、提高。 13、增加、增加。

14、层流内层、减薄层流内层的厚度。 15、10.13-101.3. 二：问答题

1、流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当Re2000，为层流，当Re4000为湍流。

1、 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。

2、 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。

3、 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（500C以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿。

2.L..T't'2.L..T't

4、 Q= tT'

rr

lnln2

r1r1

.T't'.lnr

ln2r1



rr

三：计算题

3

1、 设接平行管道后，总流量为Vm

3

3m 二平行管流量为V

1

和

。

板努利方程：

2

3Vm

。

1 3 图 u32p3u12p1

hf1

22u32p3u22phf2

22

222lul3u3l1u1

 1.. 3..=..，

d2d2d2

1

123，l1l2l3l。u1u3

2 总压降相同得： u3

V'

8

u 5

2 2 3V358

1.53。 633m0。2、u1

22.d..0.09.36005

u21.53。

u2u2lu21.532501.532'

ZHshfHs..3.00.02..1.555m

2g2gd2g2.9.810.092.9.81

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2.0.941.88Kw.

lu2u2

HZhZ..进出 .

d2g2g

'

2160501.53

H110.0210.5. . H16.75m.

0.092.9.81

NHQg16.75.35.1000.9.81/36001.6Kw . N

电

85%.

3、换热器已有的传热面积：An..dl30.3.14.0.025.37.07m2。

求所需的传热面积：

冷凝段的热量：Q1 =w.r0.07.35624.9Kw

冷却段的热量：Q2w.C1.T1T20.07.1.05.362.65Kw。 总热量为：Q=Q1+Q2=27.55Kw 冷却水的用量：G水

Q27.55

0263Kg

C.t2t14.187.305Q2.65

57.40C

G水C比0.263.4.187

冷却水离开冷却段的温度：tt1

冷凝段的温度差：t

467.4463025.70C

ln467.44630

冷却段的温度差：t

467.410516.40C

ln467.4105

Q24.9.1000

4.84m2 K.t200.25.7Q2.65.1000

冷却段所需传热面积：A21.61m2

K.t100.16.4

冷凝段所需传热面积：A1

所需的总的传热面积：A=6.45m2.



4、水分蒸发量：WF.1



x0x1

0.625F，FW375. 

F=1000Kg , W=625Kg

溶液的沸点为 t60.1868.10C。 传热糸数K为：K

Q625.2354.9.1000

78520 At10.3600.120.268.1m.C

改变压力后的传热糸数：

K'

Q625.2354.9.1000

57820。 At10.3600.138.868.1m.C

可见结垢以后的传热糸数降低。

《环境工程原理》模拟试卷（一）

一：填充题（20分） 1、牛顿粘性定律_____________，粘度在SI制中的单位是___________。 2、常用测定流量的流___________._____________._________________。 3、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。若以上各量既随__________而变，又随__________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____________________。

5、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与Re的关

系为______________。

6、泵是指_______________________________，按其工作原理来分可分为 __________._____________._____________.__________________。 7、气体按压缩比来分，可分为________._______._________._________。 8、降沉室内颗粒得以沉降的条件________________________________。 9、过滤操作实际上是滤液通过_________和__________ 的流动过程，

过滤速率是指___________________________________________。 10、传热一般采用逆流操作，但为__________________.________________ 时采用并流操作。

11、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。

12、蒸发是利用溶液中溶质的________，用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 ___________溶液的浓度或析出溶质。 13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而_____，随其温度的升高___。 14、对流传热的热阻主要集中在______________,因____________________

强化对流传热的重要途径。

15、 工程上流体流经换热器的压降通常限定在__________Kpa。 二：问答题（30分）

1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？

2、何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？ 3、采用多级压缩的优点有哪些？

4、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5000m

3

的水通过一根20Km长的水平管，总压降为0.5Mpa。现

3

在中央接一完全相同的平行管到中点。问总流量变为多少m压降始终不变，流动始终为高度湍流，局部阻力忽略）。

？（设总

2、泵将200C的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为

984mmm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35m

3

。（已知：p01atm，

m

3，

0.02,Hs3.0m,N电2Kw,电0.94）.(200C时水，1000Kg

1.2410

3

N.m

30N，p2.4102

m

2

)

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252.5mm，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0.07Kg

，其冷凝潜热为

356Kj

，比热为1.05Kg.C

。水走管内，且与CS2成逆流流动。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K12000W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？ 查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为60.10C，汽化潜热为2354.9Kj

查得200Kpa水蒸汽的饱和温度为120.20C

m.C

20

和K2100W

m.C

20

。问此换热器是

查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为138.80C

《环境工程原理》模拟试卷（一）

参考答案

一：填充题 1、.

dwN.、。 2dym

2、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。

3 、位置、时间、时间、位置。 4、3

a。

5、抛物线、0.5、e

。

6、为液体提供能量的输送机械，离心式、往复式、旋转式和流体作用式。 7、通风机、鼓风机、压缩机。 8、颗粒的停留时间大于沉降时间。

9、介质和滤渣层的流动，单位时间内所获到的滤液量。 10、控制温度、降低粘度、减少阻力。 11、导热糸数小的。 12、不挥发性、提高。 13、增加、增加。

14、层流内层、减薄层流内层的厚度。 15、10.13-101.3. 二：问答题

1、流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当Re2000，为层流，当Re4000为湍流。

1、 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。

2、 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。

3、 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（500C以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿。

2.L..T't'2.L..T't

4、 Q= tT'

rr

lnln2

r1r1

.T't'.lnr

ln2r1



rr

三：计算题

3

1、 设接平行管道后，总流量为Vm

3

3m 二平行管流量为V

1

和

。

板努利方程：

2

3Vm

。

1 3 图 u32p3u12p1

hf1

22u32p3u22phf2

22

222lul3u3l1u1

 1.. 3..=..，

d2d2d2

1

123，l1l2l3l。u1u3

2 总压降相同得： u3

V'

8

u 5

2 2 3V358

1.53。 633m0。2、u1

22.d..0.09.36005

u21.53。

u2u2lu21.532501.532'

ZHshfHs..3.00.02..1.555m

2g2gd2g2.9.810.092.9.81

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2.0.941.88Kw.

lu2u2

HZhZ..进出 .

d2g2g

'

2160501.53

H110.0210.5. . H16.75m.

0.092.9.81

NHQg16.75.35.1000.9.81/36001.6Kw . N

电

85%.

3、换热器已有的传热面积：An..dl30.3.14.0.025.37.07m2。

求所需的传热面积：

冷凝段的热量：Q1 =w.r0.07.35624.9Kw

冷却段的热量：Q2w.C1.T1T20.07.1.05.362.65Kw。 总热量为：Q=Q1+Q2=27.55Kw 冷却水的用量：G水

Q27.55

0263Kg

C.t2t14.187.305Q2.65

57.40C

G水C比0.263.4.187

冷却水离开冷却段的温度：tt1

冷凝段的温度差：t

467.4463025.70C

ln467.44630

冷却段的温度差：t

467.410516.40C

ln467.4105

Q24.9.1000

4.84m2 K.t200.25.7Q2.65.1000

冷却段所需传热面积：A21.61m2

K.t100.16.4

冷凝段所需传热面积：A1

所需的总的传热面积：A=6.45m2.



4、水分蒸发量：WF.1



x0x1

0.625F，FW375. 

F=1000Kg , W=625Kg

溶液的沸点为 t60.1868.10C。 传热糸数K为：K

Q625.2354.9.1000

78520 At10.3600.120.268.1m.C

改变压力后的传热糸数：

K'

Q625.2354.9.1000

57820。 At10.3600.138.868.1m.C

可见结垢以后的传热糸数降低。