环境工程原理复习教材

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2024-04-03 10:57 96阅读 0赞

环境工程原理复习教材

**第I篇 环境工程原理基础**

第一节 常用物理量

（1）什么是换算因数？英尺和米的换算因数是多少？

（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，系统能量变化率可如何表示？

第一节 管道系统的衡算方程

（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？

（7）简述层流和湍流的流态特征。

（8）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。

（9）流体流动时产生阻力的根本原因是什么？

（10）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？

（11）简述温度和压力对液体和气体黏度的影响。

第三节 边界层理论

(1)什么是流动边界层？边界层理论的要点是什么？

(2)简述湍流边界层内的流态，以及流速分布和阻力特征。

(3)边界层厚度是如何定义的？简述影响平壁边界层厚度的因素，并比较下列几组介质沿平壁面流动时，哪个边界层厚度较大：

a.污水和污泥；b.水和油；c.流速大和流速小的同种流体

(4)为什么管道进口段附近的摩擦系数最大？

(5)简述边界层分离的条件和过程。流体沿平壁面的流动和理想流体绕过圆柱体流动时是否会发生边界层分离？

(6)当逆压梯度相同时，层流边界层和湍流边界层分离点的相对位置如何?请解释其原因。

第四节 流体流动的阻力损失

(1)简述运动中的物体受到阻力的原因。流线形物体运动时是否存在形体阻力？

(2)简述流态对流动阻力的影响。

(3)分析物体表面的粗糙度对流动阻力的影响，举应用实例说明。

(4)不可压缩流体在水平直管中稳态流动，试分析以下情况下，管内压力差如何变化：

a.管径增加一倍；b.流量增加一倍；c.管长增加一倍。

(5)试比较圆管中层流和湍流流动的速度分布特征。

(6)试分析圆管湍流流动的雷诺数和管道相对粗糙度对摩擦系数的影响。

第四章 热量传递

第一节 热量传递的方式

(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？

第二节 热传导

(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。

第三节 对流传热

(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？

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。

(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。

第五节 换热器

(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。

**第五章 质量传递**

第二节 质量传递的基本原理

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。

第三节 分子传质

(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*N*B=0、 *N*B=－*N*A及*N*B=－2***N***A时，总体流动对组分传质速率的影响。

第四节 对流传质

(1)简述对流传质的机理和传质阻力的分布。

(2)传质边界层的范围如何确定？试分析传质边界层与流动边界层的关系。

(3)为什么流体层流流动时其传质速率较静止时增大？

(4)虚拟膜层的涵义是什么？试比较对流传质速率方程和费克定律的异同。

(5)比较对流传热和对流传质的区别。为什么对流传质存在两种情况？

(6)简述影响对流传质速率的因素和强化传质的措施。

**第六章 沉降**

第一节 沉降分离的基本概念

(1)简述沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征。

(2)简要说明环境工程领域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 重力沉降

(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。

第三节 离心沉降

(1)简要分析颗粒在离心沉降过程中的受力情况。

(2)比较离心沉降和重力沉降的主要区别。

(3)同一颗粒的重力沉降和离心沉降速度的关系如何？

(4)简要说明旋风分离器的主要分离性能指标。

(5)标准旋风分离器各部位尺寸有什么关系？

第四节 其他沉降

(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？

(6)环境工程领域有哪些电除尘和惯性除尘过程？

第七章 过滤

第一节 过滤操作的基本概念

(1)过滤过程在环境工程领域有哪些应用？

(2)环境工程领域中的过滤过程，使用的过滤介质主要有哪些？

(3)过滤的主要类型有哪些？

(4)表面过滤和深层过滤的主要区别是什么？

第二节 表面过滤的基本理论

(1)表面过滤的过滤阻力由哪些部分组成？

(2)表面过滤的过滤速度与推动力和阻力的关系如何表示？

(3)过滤常数与哪些因素有关？

(4)哪些因素影响滤饼层比阻？

(5)过滤介质的比当量滤液量的物理意义是什么？

(6)恒压过滤和恒速过滤的主要区别是什么？

(7)如何通过实验测定过滤常数、过滤介质的比当量滤液量和压缩指数？

(8)洗涤过程和过滤过程有什么关系？

(9)间歇式过滤机和连续式过滤机的相同点和不同点是什么？

第三节 深层过滤的基本理论

(1) 混合颗粒和颗粒床层有哪些主要的几何特性？

(2)混合颗粒的平均粒径和颗粒床层的当量直径如何定义？

(3)流体通过颗粒床层的实际流速与哪些因素有关，与空床流速是什么关系？

(4)深层过滤的过滤速度与推动力和阻力的关系如何表示？

(5)悬浮颗粒在床层中的运动包括哪些主要行为？

(6) 流体在深层过滤中的水头损失如何变化，主要存在哪些变化情况？

(7) 如何防止滤料表层的堵塞，为什么？

**第八章 吸收**

第一节 吸收的基本概念

(1)简述吸收的基本原理和过程。

(2)吸收的主要类型有哪些？

(3)环境工程领域有哪些吸收过程？

(4)利用吸收法净化气态污染物的特点有哪些？

第二节 物理吸收

(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？

(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 化学吸收

(1) 化学吸收与物理吸收的主要区别是什么？

(2) 化学反应对吸收过程有哪些影响？

(3) 如何联系化学吸收的气液平衡和化学反应平衡？

(4) 如何解释化学吸收中传质速率的增加？

(5) 化学反应速率的不同如何影响化学吸收？

(6) 化学吸收的适用范围是什么？

第四节 吸收设备的主要工艺计算

(1)吸收塔中气液两相的流动方式有几种，各有什么优缺点？

(2)板式塔和填料塔的主要区别是什么？

(3)画图说明并流和逆流操作线和平衡线的不同？

(4)最小吸收剂用量如何确定，吸收剂用量的确定应遵循什么原则？

(5)总体积传质系数的物理意义是什么？

(6)传质单元的意义是什么，传质单元数和传质单元高度与哪些因素有关？

(7)吸收过程计算的基本关系式有哪些？

第九章 吸附

第一节 吸附分离操作的基本概念

(1)简述吸附分离的基本原理。

(2)简要说明吸附根据不同的分类方法可以分为哪些类型。

(3)吸附在环境工程领域有哪些应用，举例说明。

第二节 吸附剂

(1)常用的吸附剂有哪些？

(2)吸附剂的主要特性是什么？

(3)简述几种吸附剂的制备、结构和应用特性：活性炭、活性炭纤维、碳分子筛、硅胶、活性氧化铝和沸石分子筛。

第三节 吸附平衡

(1)吸附平衡是如何定义的，平衡吸附量如何计算？

(2)环境条件如何影响吸附平衡？

(3)等温吸附线的物理意义是什么，温度对吸附是如何影响的？

(4)Freundlich方程的形式和适用范围，方程式中的常数如何求解？

(5)Langmuir方程的基本假设是什么，方程的形式和适用范围，方程式中的常数如何求解？

(6)BET方程的物理意义是什么？

(7)如何评价不同吸附剂对污染物的吸附性能？

(8)液相吸附和气相吸附相比有何特点？简要说明液体吸附的吸附等温式形式和适用范围。

第四节 吸附动力学

(1)吸附过程有哪几个基本步骤？

(2)吸附过程可能的控制步骤是什么？

(3)吸附剂颗粒外表面、内表面扩散速率方程的物理意义何在？

第五节 吸附操作与吸附穿透曲线

(1)常见的吸附分离设备和操作方式有哪些？

(2)接触过滤吸附中，单级吸附、多级吸附和多级逆流吸附的平衡线和操作线关系如何，画示意图说明。

(3)接触过滤多级逆流吸附最小吸附剂用量如何确定，画示意图说明。

(4)接触过滤多级逆流吸附中理论级数如何确定？

(5)固定床吸附中，床层可以分为几个区域，各区域的特点是什么？

(6)简述固定床吸附从开始到完全失去吸附能力的变化过程。

(7)画出固定床吸附的穿透曲线的示意图，并在图中标出穿透点、终点、剩余吸附量和饱和吸附量。

(8)固定床吸附过程的穿透时间如何计算？

(9)动态吸附量和静态吸附量有何差别，受哪些主要因素的影响？

**第十一章 反应动力学基础**

第一节 反应器与反应操作

(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？

(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？

(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？

(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。

(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？

第二节 反应的计量关系

(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？

(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？

(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？

(5) 对于实际规模的化学反应器，影响某一关键组分的转化率的主要因素是什么？

第三节 反应动力学

(1) 若将反应速率的定义写成－*r*A＝－d*c*A/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) 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？

(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？

(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？

第十五章 微生物反应器

第一节 微生物与微生物反应

(1) 为什么说微生物反应类似于化学反应中的自催化反应？

(2) 微生物反应一般可分为哪几类反应？

(3) 微生物反应中的基质有哪些作用？

(4) 微生物反应的产物有哪几类？

(5) 有机物的微生物分解反应中产生的能量有哪些用途？

第二节 微生物反应的计量关系

(1) 什么是计量学限制性基质？

(2) 什么是生长速率限制性基质？

(3) 细胞产率系数有哪些用途？

(4) 细胞产率系数有哪几种？它们取值范围各是什么？

(5) 什么是有效电子？如何计算？

(6) 什么是代谢产物的产率系数？

第三节 微生物反应动力学

(1) 什么是微生物的比生长速率？

(2) Monod方程中的最大比生长速率和饱和系数各表达什么意义？

(3) 与富营养细胞相比，贫营养细胞的饱和系数有何特点？

(4) 影响以微生物膜表面积为基准的基质消耗速率的主要因素（主要指与微生物膜和基质本身特性有直接关系的主要因素，不包括温度、pH等环境条件）有哪些？

(5) 试比较固体催化剂的有效系数与微生物膜的有效系数的定义有何不同？

第四节 微生物反应器的操作与设计

(1) 微生物的间歇培养生长曲线可分为哪几个阶段？什么是最大收获量？

(2) 微生物的半连续培养的操作方式有何特点？

(3) 在微生物的半连续培养中，反应器内基质浓度会出现先增加后减少的现象。为什么出现这种现象？

(4) 什么是稀释率？微生物的连续培养系统（没有细胞循环系统）中，稀释率的最大值是什么？

(5) 在微生物的连续培养系统中，能否控制微生物的比生长速率？如何实现？

(6) 什么是微生物连续培养中的“洗脱现象”？为什么会出现这种现象？

(7) 细胞循环反应器可以在大于微生物比生长速率的条件下稳定运行，为什么？

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