第I 篇 习题解答 第一章 绪论
1.1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。
解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。
环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。图1-1是环境学科的分科体系。
图1-1 环境学科体系
1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2是环境工程学的学科体系。
图1-2 环境工程学的学科体系
环境工程学
环境净化与污染控制技术及原理 生态修复与构建技术及原理
清洁生产理论及技术原理 环境规划管理与环境系统工程 环境工程监测与环境质量评价
水质净化与水污染控制工程 空气净化与大气污染控制工程 固体废弃物处理处置与管理
物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术
环境学科体系
环境科学环境工程学
环境生态学
环境规划与管理
1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？
解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1.4 空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？
解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
1.5 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。
解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。
1.6 环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？
解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
1.7 《环境工程原理》课程的任务是什么？
解：该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理处置与管理和资源化工程、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）控制工程、自然资源的合理利用与保护工程、生态修复与构建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理，为相关的专业课程打下良好的理论基础。
第二章 质量衡算与能量衡算
2.1 某室内空气中O 3的浓度是0.08×10-6（体积分数），求： （1）在1.013×105Pa 、25℃下，用μg/m 3表示该浓度；
（2）在大气压力为0.83×105Pa 和15℃下，O 3的物质的量浓度为多少？ 解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等 由题，在所给条件下，1mol 空气混合物的体积为
V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0 ＝22.4L×298K/273K ＝24.45L
所以O 3浓度可以表示为
0.08×10－6mol×48g/mol×（24.45L ）－1＝157.05μg/m 3
（2）由题，在所给条件下，1mol 空气的体积为
V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0
=22.4L×1.013×105Pa×288K/(0.83×105Pa×273K ） ＝28.82L
所以O 3的物质的量浓度为
0.08×10－6mol/28.82L ＝2.78×10－9mol/L
2.2 假设在25℃和1.013×105Pa 的条件下，SO 2的平均测量浓度为400μg/m 3，若允许值为0.14×10-6，问是否符合要求？
解：由题，在所给条件下，将测量的SO 2质量浓度换算成体积分数，即
3396
5
108.31429810400100.15101.0131064
A A RT pM ρ--???=??=??? 大于允许浓度，故不符合要求
2.3 试将下列物理量换算为SI 制单位： 质量：1.5kgf·s 2/m= kg 密度：1
3.6g/cm 3= kg/ m 3
压力：35kgf/cm2= Pa
4.7atm= Pa
670mmHg= Pa
功率：10马力＝kW
比热容：2Btu/(lb·℉)= J/（kg·K）
3kcal/（kg·℃）= J/（kg·K）
流量：2.5L/s= m3/h
表面张力：70dyn/cm= N/m
5 kgf/m= N/m
解：
质量：1.5kgf·s2/m=14.709975kg
密度：13.6g/cm3=13.6×103kg/ m3
压力：35kg/cm2=3.43245×106Pa
4.7atm=4.762275×105Pa
670mmHg=8.93244×104Pa
功率：10马力＝7.4569kW
比热容：2Btu/(lb·℉)= 8.3736×103J/（kg·K）
3kcal/（kg·℃）=1.25604×104J/（kg·K）
流量：2.5L/s=9m3/h
表面张力：70dyn/cm=0.07N/m
5 kgf/m=49.03325N/m
2.4 密度有时可以表示成温度的线性函数，如
ρ＝ρ0+At
式中：ρ——温度为t时的密度，lb/ft3；
ρ0——温度为t0时的密度，lb/ft3。
t——温度，℉。
如果此方程在因次上是一致的，在国际单位制中A的单位必须是什么？解：由题易得，A的单位为kg/（m3·K）
2.5 一加热炉用空气（含O 2 0.21, N 2 0.79）燃烧天然气（不含O 2与N 2）。分析燃烧所得烟道气，其组成的摩尔分数为CO 2 0.07，H 2O 0.14，O 2 0.056，N 2 0.734。求每通入100m 3、30℃的空气能产生多少m 3烟道气？烟道气温度为300℃，炉内为常压。
解：假设燃烧过程为稳态。烟道气中的成分来自天然气和空气。取加热炉为衡算系统。以N 2为衡算对象，烟道气中的N 2全部来自空气。设产生烟道气体积为V 2。根据质量衡算方程，有
0.79×P 1V 1/RT 1＝0.734×P 2V 2/RT 2
即
0.79×100m 3/303K ＝0.734×V 2/573K
V 2＝203.54m 3
2.6某一段河流上游流量为36000m 3/d ，河水中污染物的浓度为
3.0mg/L 。有一支流流量为10000 m 3/d ，其中污染物浓度为30mg/L 。假设完全混合。 （1）求下游的污染物浓度
（2）求每天有多少kg 污染物质通过下游某一监测点。 解：（1）根据质量衡算方程，下游污染物浓度为
1122
12
3.0360003010000
/8.87/3600010000
V V m V V q q mg L mg L q q ρρρ+?+?=
=
=++
（2）每天通过下游测量点的污染物的质量为
312()8.87(3600010000)10/408.02/m V V q q kg d
kg d
ρ-?+=?+?=
2.7某一湖泊的容积为10×106m 3，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m 3/s 。一工厂以5 m 3/s 的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，浓度为100mg/L 。污染物降解反应速率常数为0.25d －1。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。
解：设稳态时湖中污染物浓度为m ρ，则输出的浓度也为m ρ 则由质量衡算，得
120m m q q k V ρ--=
即
5×100mg/L －（5＋50）m ρm 3/s －10×106×0.25×m ρm 3/s ＝0
解之得
m ρ＝5.96mg/L
2.8某河流的流量为
3.0m 3/s ，有一条流量为0.05m 3/s 的小溪汇入该河流。为研究河水与小溪水的混合状况，在溪水中加入示踪剂。假设仪器检测示踪剂的浓度下限为1.0mg/L 。为了使河水和溪水完全混合后的示踪剂可以检出，溪水中示踪剂的最低浓度是多少？需加入示踪剂的质量流量是多少？假设原河水和小溪中不含示踪剂。
解：设溪水中示踪剂的最低浓度为ρ 则根据质量衡算方程，有
0.05ρ＝（3＋0.05）×1.0
解之得
ρ＝61 mg/L
加入示踪剂的质量流量为
61×0.05g/s ＝3.05g/s
2.9假设某一城市上方的空气为一长宽均为100 km 、高为1.0 km 的空箱模型。干净的空气以4 m/s 的流速从一边流入。假设某种空气污染物以10.0 kg/s 的总排放速率进入空箱，其降解反应速率常数为0.20h －1。假设完全混合， （1）求稳态情况下的污染物浓度；
（2）假设风速突然降低为1m/s ，估计2h 以后污染物的浓度。 解：（1）设稳态下污染物的浓度为ρ 则由质量衡算得
10.0kg/s －（0.20/3600）×ρ×100×100×1×109 m 3/s －4×100×1×106ρm 3/s ＝0 解之得
ρ＝1.05× 10-2mg/m 3
（2）设空箱的长宽均为L ，高度为h ，质量流量为q m ，风速为u 。 根据质量衡算方程
12m
t
m m d q q k V d ρ--=
有
()22
t
m d q uLh k L h L h d ρρρ--=
带入已知量，分离变量并积分，得
23600
-6-50
1.0510t 10 6.610d d ρ
ρ
ρ
-?=-??
?
积分有
ρ＝1.15×10-2mg/m 3
2.10 某水池内有1 m 3含总氮20 mg/L 的污水，现用地表水进行置换，地表水进入水池的流量为10 m 3/min ，总氮含量为2 mg/L ，同时从水池中排出相同的水量。假设水池内混合良好，生物降解过程可以忽略，求水池中总氮含量变为5 mg/L 时，需要多少时间？
解：设地表水中总氮浓度为ρ0，池中总氮浓度为ρ 由质量衡算，得
()0t
V V d V q q d ρρρ-=
即
1
t 10(2)
d d ρρ=
?-
积分，有
5
201
t 10(2)
t
d d ρρ=?-?
?
求得
t ＝0.18 min
2.11有一装满水的储槽，直径1m 、高3m 。现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为4cm ，测得水流过小孔时的流速u 0与槽内水面高度z 的关系
u 0＝0.62（2gz ）0.5
试求放出1m 3水所需的时间。
解：设储槽横截面积为A 1，小孔的面积为A 2 由题得
A 2u 0＝－dV/dt ，即u 0＝－dz/dt×A 1/A 2
所以有
－dz/dt ×（100/4）2＝0.62（2gz ）0.5
即有
－226.55×z -0.5dz ＝dt
z 0＝3m
z 1＝z 0－1m 3×（π×0.25m 2）-1＝1.73m
积分计算得
t ＝189.8s
2.12 给水处理中，需要将固体硫酸铝配成一定浓度的溶液作为混凝剂。在一配料用的搅拌槽中，水和固体硫酸铝分别以150kg/h 和30kg/h 的流量加入搅拌槽中，制成溶液后，以120kg/h 的流率流出容器。由于搅拌充分，槽内浓度各处均匀。开始时槽内预先已盛有100kg 纯水。试计算1h 后由槽中流出的溶液浓度。
解：设t 时槽中的浓度为ρ，dt 时间内的浓度变化为d ρ 由质量衡算方程，可得
()3012010060t d
t d ρρ-=
+???
? 时间也是变量，一下积分过程是否有误？
30×dt ＝（100＋60t ）dC ＋120Cdt
即
（30－120C ）dt ＝（100＋60t ）dC
由题有初始条件
t ＝0，C ＝0
积分计算得： 当t ＝1h 时
C ＝15.23％
2.13 有一个4×3m 2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/（m 2·h ），有50％的太阳能被吸收用来加热流过取暖器的水流。水的流量为0.8L/min 。求流过取暖器的水升高的温度。
解：以取暖器为衡算系统，衡算基准取为1h 。 输入取暖器的热量为
3000×12×50％ kJ/h ＝18000 kJ/h
设取暖器的水升高的温度为（△T ），水流热量变化率为m p q c T ? 根据热量衡算方程，有
18000 kJ/h ＝0.8×60×1×4.183×△TkJ/h.K
解之得
△T ＝89.65K
2.14 有一个总功率为1000MW 的核反应堆，其中2/3的能量被冷却水带走，不考虑其他能量损失。冷却水来自于当地的一条河流，河水的流量为100m 3/s ，水温为20℃。 （1）如果水温只允许上升10℃，冷却水需要多大的流量；
（2）如果加热后的水返回河中，问河水的水温会上升多少℃。 解：输入给冷却水的热量为
Q ＝1000×2/3MW ＝667 MW
（1）以冷却水为衡算对象，设冷却水的流量为V q ，热量变化率为m p q c T ?。 根据热量衡算定律，有
V q ×103×4.183×10 kJ/m 3＝667×103KW
Q ＝15.94m 3/s
（2）由题，根据热量衡算方程，得
100×103×4.183×△T kJ/m3＝667×103KW
△T＝1.59K
第四章 热量传递
4.1 用平板法测定材料的导热系数，即在平板的一侧用电加热器加热，另一侧以冷水通过夹层将热量移走，同时板的两侧由热电偶测量其表面温度，电热器流经平板的热量为电热器消耗的功率。设某材料的加热面积A 为0.02m 2，厚度b 为0.01m ，当电热器的电流和电压分别为2.8A 和140V 时，板两侧的温度分别为300℃和100℃；当电热器的电流和电压分别为2.28A 和114V 时，板两侧的温度分别为200℃和50℃。如果该材料的导热系数与温度的关系为线性关系，即
)1(0aT +=λλ，式中T 的单位为℃。试确定导热系数与温度关系的表达式。
解：设电热器的电流和电压为I 和U ，流经平板的热量流量为Q 。 由题有
Q ＝UI
且有
A T
Q b
λ??=
对于薄板，取db 厚度，有
d d A T
Q b
λ?=
又因为导热系数与温度存在线性关系，所以有
0(1)d d aT A T
Q b
λ+?=
分别对db 和dT 进行积分得
201
(1)2Q b aT C A a
λ=?++ 分别取边界条件，则得
2202121[()()]2
Q a
b T T T T A λ=-+- 根据题目所给条件，联立方程组
2202
2.81400.01[(300100)(300100)]0.022A V a m m λ??=-+-℃℃℃℃ 2202
2.281140.01[(20050)(20050)]0.022
A V a
m m λ??=-+-℃℃℃℃ 解之得
a ＝2.24×10-3K －1 λ0＝0.677W/（m·K ）
因此，导热系数与温度的关系式为λ＝0.677（1+2.24×10-3T ）
4.2 某平壁材料的导热系数)1(0aT +=λλ W/(m·K)， T 的单位为℃。若已知通过平壁的热通量为q W/m 2，平壁内表面的温度为1T 。试求平壁内的温度分布。
解：由题意，根据傅立叶定律有
q ＝－λ·dT/dy
即
q ＝－λ0（1＋αT ）dT/dy
分离变量并积分
1
00
(1)d d T
y
T aT T q y λ+=-?
?
2
20011()()2
a T T T T qy λλ-+
-= 整理得
220001122()20a T T T T qy λλλ+-++=
此即温度分布方程
4.3 某燃烧炉的炉壁由500mm 厚的耐火砖、380mm 厚的绝热砖及250mm 厚的普通砖砌成。其λ值依次为1.40 W/(m·K)，0.10 W/(m·K)及0.92 W/(m·K)。传热面积A 为1m 2。已知耐火砖内壁温度为1000℃，普通砖外壁温度为50℃。
（1）单位面积热通量及层与层之间温度；
（2）若耐火砖与绝热砖之间有一2cm 的空气层，其热传导系数为0.0459 W/(m·℃)。内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？ 解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为r 1、r 2、r 3。 （1）由题易得
r 1＝
b λ＝110.51.4m Wm K
--＝0.357 m 2
·K/W r 2＝3.8 m 2·K/W
r 3＝0.272·m 2 K /W
所以有
q ＝
123
T
r r r ?++＝214.5W/m 2
由题
T 1＝1000℃ T 2＝T 1－QR 1 ＝923.4℃
T 3＝T 1－Q （R 1＋R 2） ＝108.3℃ T 4＝50℃
（2）由题，增加的热阻为
r’＝0.436 m 2·K/W q ＝ΔT/（r 1＋r 2＋r 3＋r’） ＝195.3W/m 2
4.4某一Φ60 mm×3mm 的铝复合管，其导热系数为45 W/(m·K)，外包一层厚30mm 的石棉后，又包一层厚为30mm 的软木。石棉和软木的导热系数分别为0.15W/(m·K)和0.04 W/(m·K)。试求
（1）如已知管内壁温度为-105℃，软木外侧温度为5℃，则每米管长的冷损失量为多少？
（2）若将两层保温材料互换，互换后假设石棉外侧温度仍为5℃，则此时每米管长的冷损失量为多少？
解：设铝复合管、石棉、软木的对数平均半径分别为r m1、r m2、r m3。 由题有
r m1＝
3
30ln 27mm ＝28.47mm r m2＝3060ln 30
mm ＝43.28mm
r m3＝
30
90ln 60
mm ＝73.99mm （1）R/L ＝
123
11
22
33
222m m m b b b r r r πλπλπλ+
+
＝
33030
K m/W K m/W K m/W 24528.4720.1543.2820.0473.99
πππ?+?+???????
＝3.73×10－4K·m/W ＋0.735K·m/W ＋1.613K·m/W ＝2.348K·m/W Q/L ＝
/T
R L
?＝46.84W/m （2）R/L ＝12311
22
33
222m m m b b b r r r πλπλπλ+
+
＝
33030
W m/K W m/K W m/K 24528.4720.0443.2820.1573.99
πππ?+?+???????
＝3.73×10－4K·m /W ＋2.758K·m /W ＋0.430K·m /W ＝3.189K·m /W Q/L ＝
/T
R L
?＝34.50W/m
4.5某加热炉为一厚度为10mm 的钢制圆筒，内衬厚度为250mm 的耐火砖，外包一层厚度为250mm 的保温材料，耐火砖、钢板和保温材料的导热系数分别为0.38 W/（m·K ）、45 W/（m·K ）和0.10 W/（m·K ）。钢板的允许工作温度为400℃。已知外界大气温度为35℃，大气一侧的对流传热系数为10 W/（m 2·K ）；炉内热气体温度为600℃，内侧对流传热系数为100 W/（m 2·K ）。试通过计算确定炉体设计是否合理；若不合理，提出改进措施并说明理由。（补充条件：有效管径2.0m ）
解：设由耐火砖内侧表面和保温材料外测表面的面积分别为A 1和A 4，耐火砖、钢筒和保温材料的对数平均面积分别为A m1 、A m2 、A m3。钢板内侧温度为T 。稳态条件下，由题意得：
1
231
111m1
2m23m324111m1
600356001b b b 11b a a a T
A A A A A A A λλλλ--+
++++
???????＝
（因为钢板内侧温度较高，所以应该以内侧温度不超过400℃为合理） 有效管径R=2.0 m
带入已知条件，解得T ＝463.5℃>400℃ 计算结果表明该设计不合理 改进措施：
1、提高钢板的工作温度，选用耐热钢板；
2、增加耐火砖厚度，或改用导热系数更小的耐火砖。
4.6水以1m/s 的速度在长为3m 的φ25×2.5mm 管内，由20℃加热到40℃。试求水与管壁之间的对流传热系数。
解：由题，取平均水温30℃以确定水的物理性质。d ＝0.020 m ，u ＝1 m/s ，ρ＝995.7 kg/m 3，μ＝80.07×10-5 Pa·s 。
45
0.0201995.7
Re 2.491080.0710
du ρ
μ
-??=
=
=?? 流动状态为湍流
53
80.0710 4.17410Pr 5.410.6176
p C μλ-???===
所以得
320.80.4
0.023 4.5910/()Re Pr
W m K d λ
α=
=????
4.7用内径为27mm 的管子，将空气从10℃加热到100℃，空气流量为250kg/h ，管外侧用120℃的饱和水蒸气加热(未液化)。求所需要的管长。
解：以平均温度55℃查空气的物性常数，得λ＝0.0287W/（m·K ），μ＝1.99×10
－5
Pa·s ，
c p ＝1.005kJ/（kg·K ），ρ＝1.077kg/m 3 由题意，得
u ＝Q/（ρA ）＝112.62m/s
Re ＝duρ/μ＝0.027×112.62×1.077/（1.99×10－5）＝1.65×105
所以流动为湍流。
Pr ＝μc p /λ＝（1.99×10－5）×1.005/0.0287＝0.697 α＝0.023·λ/d·Re 0.8·Pr 0.4 ＝315.88W/（m 2·K ）
ΔT 2＝110K ，ΔT 1＝20K
ΔT m ＝（ΔT 2－ΔT 1）/ln （ΔT 2/ΔT 1） ＝（110K －20K ）/ln （110/20） ＝52.79K
由热量守恒可得
απdL ΔT m ＝q mh c ph ΔT h L ＝q m c ph ΔT h /（απd ΔT m ）
＝250kg/h×1.005kJ/（kg·K ）×90K/［315.88W/
（m 2·K ）·π·0.027m·52.79K ］
＝4.44m
4.8某流体通过内径为50mm 的圆管时，雷诺数Re 为1×105，对流传热系数为100 W /（m 2·K ）。若改用周长与圆管相同、高与宽之比等于1：3的矩形扁管，流体的流速保持不变。问对流传热系数变为多少？
解：由题，该流动为湍流。
0.80.4
0.023Re Pr d
λα=
? 0.80.4
112110.80.4
221220.023Re Pr 0.023Re Pr d d αλαλ?=
? 因为为同种流体，且流速不变，所以有
0.8112
0.8221
Re Re d d αα?=
? 由Re du ρ
μ
=
可得
0.80.211220.82211
()d d d d d d αα?==?
矩形管的高为19.635mm ，宽为58.905mm ，计算当量直径，得
d 2＝29.452mm
0.20.2
22121250(
)()100/()111.17/()29.452
d W m K W m K d αα=?=??=?
4.9在换热器中用冷水冷却煤油。水在直径为φ19×2mm 的钢管内流动，水的对流传热系数为3490 W/（m 2·K ），煤油的对流传热系数为458 W/（m 2·K ）。换热器使用一段时间后，管壁两侧均产生污垢，煤油侧和水侧的污垢热阻分别为0.000176 m 2·K/W 和0.00026m 2·K/W ，管壁的导热系数为45 W/（m·K ）。试求
（1）基于管外表面积的总传热系数； （2）产生污垢后热阻增加的百分数。 解：（1）将钢管视为薄管壁 则有
1212
222
2232111
10.0021m K/W m K/W m K/W 0.00026m K/W 0.000176m K/W 3490454582.9510m K/W s s b r r K αλα-=++++=
?+?+?+?+?=??K ＝338.9W/（m 2·K ）
（2）产生污垢后增加的热阻百分比为
12
12
100%1
0.1760.26100%17.34%2.950.1760.26
s s s s r r r r K
+?--+=?=-- 注：如不视为薄管壁，将有5％左右的数值误差。
4.10在套管换热器中用冷水将100℃的热水冷却到50℃，热水的质量流量为3500kg/h 。冷却水在直径为φ180×10mm 的管内流动，温度从20℃升至30℃。已知基于管外表面的总传热系数为2320 W/（m 2·K ）。若忽略热损失，且近似认为冷水和热水的比热相等，均为4.18 kJ/（kg·K ）.试求 （1）冷却水的用量；
（2）两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长，并加以比较。 解：（1）由热量守恒可得
q mc c pc ΔT c ＝q mh c ph ΔT h
q mc ＝3500kg/h×50℃/10℃＝17500kg/h
（2）并流时有
ΔT 2＝80K ，ΔT 1＝20K
2121
802043.2880ln ln
20m T T K K T K
T T ?-?-?===??
由热量守恒可得
KAΔT m ＝q mh c ph ΔT h
即
KπdLΔT m ＝q mh c ph ΔT h
2
3500/ 4.18/()50 3.582320/()0.1843.28mh ph h
m q c T kg h kJ kg K K
L m K d T W m K m K
ππ????===????? 逆流时有
ΔT 2＝70K ，ΔT 1＝30K
2121
703047.2170
ln ln
30m T T K K
T K T T ?-?-?=
==?? 同上得
2
3500/ 4.18/()50 3.282320/()0.1847.21mh ph h
m q c T kg h kJ kg K K
L m K d T W m K m K
ππ????===????? 比较得逆流所需的管路短，故逆流得传热效率较高。
4.11列管式换热器由19根φ19×2mm 、长为1.2m 的钢管组成，拟用冷水将质量流量为350kg/h 的饱和水蒸气冷凝为饱和液体，要求冷水的进、出口温度分别为15℃和35℃。已知基于管外表面的总传热系数为700 W/（m 2·K ），试计算该换热器能否满足要求。
解：设换热器恰好能满足要求，则冷凝得到的液体温度为100℃。饱和水蒸气的潜热L ＝2258.4kJ/kg
ΔT 2＝85K ，ΔT 1＝65K
2121
856574.5585ln ln
65m T T K K T K
T T ?-?-?===??
由热量守恒可得
KAΔT m ＝q m L
即
2
2350/2258.4/ 4.21700/()74.55m m q L kg h kJ kg A m K T W m K K
?===??? 列管式换热器的换热面积为A 总＝19×19mm×π×1.2m
＝1.36m 2＜4.21m 2
故不满足要求。
4.12火星向外辐射能量的最大单色辐射波长为13.2μm 。若将火星看作一个黑体，试求火星的温度为多少？
解：由λm T ＝2.9×10－3 得3
36
2.910 2.910219.701
3.210m
T K λ---??===?
4.13若将一外径70mm 、长3m 、外表温度为227℃的钢管放置于： （1）很大的红砖屋内，砖墙壁温度为27℃； （2）截面为0.3×0.3m 2的砖槽内，砖壁温度为27℃。
试求此管的辐射热损失。（假设管子两端的辐射损失可忽略不计）补充条件：钢管和砖槽的黑度分别为0.8和0.93 解：（1）Q 1－2＝C 1－2φ1－2A （T 14－T 24）/1004 由题有φ1－2＝1，C 1－2＝ε1C 0，ε1＝0.8 Q 1－2＝ε1C 0 A （T 14－T 24）/1004
＝0.8×5.67W/（m 2·K 4）×3m×0.07m×π×（5004K 4－3004K 4）/1004 ＝1.63×103W
（2）Q 1－2＝C 1－2φ1－2A （T 14－T 24）/1004
《环境工程学》试卷 一、名词解释（每小题2分，共20分） 1．COD；2. 厌氧生物处理法；3. 泥龄；4. 好氧硝化；5. A/A/O法； 6. 反电晕； 7. 二次扬尘； 8. 电场荷电； 9. FGD；10. SCR法。 二、选择题（每小题2分，共20分） 1．BOD是化学性水质指标之一，其含义是（）。 A 溶解氧； B 化学需氧量； C 生化需氧量。 2．废水处理方法很多，其中混凝沉淀法可去除废水中的（）。 A 可生物降解有机物； B 不溶性有机物； C悬浮物质。 3．废水二级处理技术属于（）。 A 生物方法； B 化学方法； C物理方法。 4．A2/O法产生的污泥量比活性污泥法（）。 A 多； B 少； C 一样。 5．下列哪种技术属于废水三级处理技术（） A 臭氧氧化； B 气浮； C 好氧悬浮处理技术。 6．脱硫技术很多，跳汰选煤脱硫技术属于（）。 A 炉前脱硫技术； B 炉内脱硫技术； C 炉后脱硫技术。 7．电除尘器最适宜捕集的粉尘是（）。 A 低比电阻粉尘； B 中比电阻粉尘； C 高比电阻粉尘。 8．常被用来作为高效除尘器的前级预除尘器的是（）。 A 机械力除尘器； B 电除尘器； C 过滤式除尘器。 9．既能捕集颗粒污染物，又能脱除部分气态污染物的除尘器是（）。 A 机械力除尘器； B 电除尘器； C 湿式除尘器。 10．SCR法烟气脱硝的主要机理是（）。 A 催化转化； B 化学吸收； C 化学吸附。 三、填空题（每题2分，共10分） 1．MLSS,MLVSS,SVI,SBR分别为、、、。 2．活性污泥法有效运行的基本条件为、、、。 3．SCR法烟气脱硝机理分为、、、。 4．影响湿法脱硫效率的主要因素包括：、、、。 5．控制颗粒污染物的主要方法包括：、、、。 四、简答题（每小题3分，共30分） 1．什么是废水的一级处理，二级处理和深度处理
1. 增大传热的措施： 1. 增大传热面积 2.增大平均温差 3.提高传热系数 2.热量传递方式主要有：导热，热对流和热辐射 3. 萃取剂的选择： a 的大小反映了萃取剂对溶质 A 的萃取容易程度。若a>1，表示溶质 A 在萃取相中的相对含 量比萃余相中高，萃取时组分 A 可以在萃取相中富集， a 越大，组分 A 与 B 的分离越容易。若a=1，则组分 A 与 B 在两相中的组成比例相同，不能用萃取的方法分离。 4.膜分离是以具有选择透过功能的薄膜为分离介质，通过在膜两侧施加一种或多种推动力，使原料中的某组分选择 性地优先透过膜，从而达到混合物分离和产物的提取，浓缩，纯化等目的。条件：在选择分离因子时，应使其 值大于 1。如果组分 A 通过膜的速度大于组分B，膜分离因子表示为aA/B；反之。则为aB/A；如果 aA/B=aB/A=1, 则不能实现组分 A 与组分 B 的分离。 5.离子交换速率的影响因素： 1. 离子的性质 2.树脂的交联度 3.树脂的粒径 4.水中离子浓度 5. 溶液温度 6. 流速或搅拌速率 6.本征动力学方程实验测量中怎样消除对外扩散的影响：加大流体流动速度，提高流体湍流程度，可以减小边界 层厚度，使边界的扩散阻力小到足以忽略的程度。 7.吸附剂的主要特性： 1. 吸附容量大。 2. 选择性强。 3. 温定性好。 4. 适当的物理特性。 5. 价廉易得。常见 的吸附剂 ; 活性炭 , 活性炭纤维 , 炭分子筛 , 硅胶 , 活性氧化铝 , 沸石分子筛 8.固相催化反应过程：反应物的外扩散—反应物的内扩散—反应物的吸附—表面反应—产物的脱附—产物的内扩 散—产物的外扩散 9.测速管特点：测得的是点流速，特点：结构简单，使用方便，流体的能量损失小，因此较多地用于测量气体 的流速，特别适用于测量大直径管路中的气体流速。当流体中含有固体杂质时，易堵塞测压孔。 孔板流量计特点：结构简单，固定安装，安装方便，但流体通过孔板流量计时阻力损失较大。 文丘里流量计特点：阻力损失小，尤其适用于低压气体输送中流量的测量；但加工复杂，造价高，且安装时流量计 本身在管道中占据较长的位置。 转子流量计特点：必须垂直安装，流体自下而上流动，能量损失小，测量范围宽，但耐温，耐压性差。 10．物理吸收和化学吸收的区别 物理吸收仅仅涉及混合物分中某一祖分的简单传质过程，溶质在气液两相间的平衡关系决定了溶剂在相同传递过程 的方向，极限以及传质推动力 化学吸收指溶剂 A 被吸收剂吸收后，继续与吸收剂或者其中的活性组分 B 发生化学反应，气液相际传质和液相内的 化学反应同时进行 11. 简述温室效应产生的机理（资料：地球和太阳表面温度的平均温度分别为288K和5800K） 地球吸收太阳的辐射能量才能如此巨大的辐射能量，但是，太阳辐射在地球上的波长要远短于地球向空间辐射的波 长，这种波长的变化扮演了温室效应中至关重要的角色。二氧化碳及其他温室气体对于来自太阳的短波相对透明，但是 它们往往吸收那些由地球辐射出去的长波。所以在大气中积累的温室气体，就像一床包裹在地球表面的毯子， 搅乱了地球的辐射平衡，导致地球温度升高。 12.为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么需要防潮 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. 13.球体在空气中运动，试分析在相同的逆压梯度下，不同流态的边界层对运动阻力的影响。 若球体体积较小，运动速度较快，球体主要受到阻力有摩擦阻力和形体阻力，且形体阻力占主导。在相同的逆压梯 度下，层流边界层靠近壁面侧速度梯度小，边界层分离点靠前，尾流区较大，形体阻力大。而湍流边界层速度梯度 大，边界层分离点后移，尾流区较小，形体阻力减小，运动阻力也相应减小。 14.．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，分析提高氨去除效率的方法和具体措 施 一、采用吸收能力较强的洗液，如酸性溶液；二、可采用喷雾等方法增大接触面积；三、适当增加压强；四、加快 废气流速，加强扰动；五、逆向流动等等。 15.边界层厚度 : 通常将流体速率达到来流速率 99%时的流体层厚度定义为边界层厚度。边 界层分离的必要条件：黏性作用和逆压梯度。 层流边界层比湍流层更容易分离。 16.圆管层流流动的平均速率为最大速率的一半。 17. 对于圆管层流流动的摩擦阻力，流量不变时，产生的能量损失:(1)当管长增加一倍时，阻力损失引起的压降增
1.2简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2是环境工程学的学科体系。 1.3去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？ 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 1.4空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？ 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 1.7《环境工程原理》课程的任务是什么？ 解：该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理处置与管理和资源化工程、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）控制工程、自然资源的合理利用与保护工程、生态修复与构建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理，为相关的专业课程打下良好的理论基础。 第二章质量衡算与能量衡算 2.1某室内空气中O3的浓度是0.08×10-6（体积分数），求： （1）在1.013×105Pa、25℃下，用μg/m3表示该浓度； （2）在大气压力为0.83×105Pa和15℃下，O3的物质的量浓度为多少？ 解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等 由题，在所给条件下，1mol空气混合物的体积为V1＝V0·P0T1/P1T0＝22.4L×298K/273K＝24.45L
浅谈人机工程学在日常生活中的应用 *** 学校 年级 摘要：本文通过对人性化产品设计具体案例的分析来说明工业设计中所包含的人机工程学因素，并指出中国未来的产品设计必须符合人机工程学，使人性化的设计真正体现出对人的尊重和关心。 关键词：人机工程学工业设计人舒适性 Abstract：This paper, the humanized product design analysis of specific cases to illustrate the industrial design contained in the ergonomic factors, and pointed out that China's future product design must comply with ergonomics, human nature-oriented design truly reflects the people's right respect and concern. Keywords：Ergonomics Industrial Design People Comfort 1. 前言 随着科技生产的不断进步，作为一门研究“人—机—环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，解决系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学—人机工程学在我们日常生活中应用越来越广泛了。随着人机工程学在我们使用的生活物品中越来越多的应用，为我们的生活带来了很多方便，也使我们的生活更加舒适。随着社会发展，人们的生活水平不断提高，对于很多物品不仅仅只要求其功能性，逐渐地开始追求使用的舒适性方便性，所以人机工程学的研究对于未来很多事物的设计有着重要的指导意义和现实意义。人机工程学是采用科学的方法研究人、机、环境三大要素之间的关系。将人机工程学应用于物品设计中，由于符合人的生理学和心理学规律，使我们的生活更加舒适。 2. 正文 现在仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的“物”，在设计和制造时都必须把“人的因素”作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，它比较偏重于生理学的层面；而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求为主。下面以具体例子分析说明人机工程学在产品中的应用；
环境工程原理考试要点（待完善版） 类型： 一：填空（15分） 二：名词解释（15分） 5个 三：简答题（20分） 4个 四：计算题（50分） 4个 一：填空（15分）因为老师没给，只说了简单所以不好说（下面的仅供参考）
二：名词解释（15分） 5个 16选5 1、球形度：它是表征球形颗粒的形状与球形颗粒的差异程度， 又称为形状系数。 2、干扰沉降：在流体中，如果流体的分率较高，颗粒之间有显 著的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响也不 可忽，此种沉降称为干扰沉降。
3、分离因数：将同一颗粒在同一种流体中的离心沉降速度与重 力沉降速度的比称为分离因数。 4、分割颗径：粒级效率正好为50%的颗粒直径,称为分割粒径。 5、深层过滤：是指流体中的固体颗粒被过滤介质内部的空隙拦 截在介质的微孔流道内，固体颗粒不形成滤饼。 6、固体流态化：是指将大量固体颗粒悬浮于流动的流体之中， 并在流体作用下使颗粒作翻滚运动，类似于液 体的沸腾状态。 7、傅里叶定律：内涵为通过等温面的导热速率与温度梯度和传 热面积成正比，即（P136）。 8、热导率：单位时间内单位面积上通过的热量与温度梯度的比 例系数 9、对流传热系数：在对流传热过程中由牛顿冷却定律定义热流 密度q与ΔT成正比。 10、菲克定律：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面 积的扩散物质流量与该截面处的浓度梯度成正 比，即。 11、漂流因子：总体流动对传质速率的影响程度，表达式为 P/PBMm。(P212) 12、双膜理论：双模理论基于双模模型，他复杂的的对流传质 过程描述为吸收质以分子扩散形式通过两个串
第I 篇 习题解答 第一章 绪论 简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。 解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。 环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。图1-1是环境学科的分科体系。 图1-1 环境学科体系 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2是环境工程学的学科体系。 图1-2 环境工程学的学科体系 环境工程学 环境净化与污染控制技术及原理 生态修复与构建技术及原理 清洁生产理论及技术原理 环境规划管理与环境系统工程 环境工程监测与环境质量评价 水质净化与水污染控制工程 空气净化与大气污染控制工程 固体废弃物处理处置与管理 物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术 环境学科体系环境科学 环境工程学 环境生态学 环境规划与管理
去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类它们的主要作用原理是什么解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 《环境工程原理》课程的任务是什么
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人机工程学 摘要： 随着机械化、自动化和信息化的高度发展，人的因素在产品设计与生产中的影响越来越大，人机和谐发展的问题也就越来越重要。学生生活在学校里，学校寝室就是学生温暖的小窝。寝室里的每一样东西我们不仅看了要顺心、满意而且要用的舒服、健康。因此，寝室里的每样东西在设计时都要考虑人机关系，从而为学生提供良好的生活环境。比如座椅,床，还有衣柜书架等等。 关键字：学校寝室舒服座椅床 1、床的设计 每个大园都有必不可缺的，那就是学生组合床。大学的四年，我们都和我们的组合床密不可分，学习和休息都和它联系在一起。的组合床，一些部分不符合我们生理的需要。为了大学生更好的学习生活，组合床应该趋向于更加合理，更加符合人机。以人为本，更好的满足大学生需要，组合床的改进和设计是必须的，以此给大学生更好的生活学习。 人的一生大部分时间是在床上度过的，所以，床的设计要合理是很必要的。一定的长和宽以及高度都要符合人的基本要求。设计中应用人体测量学、人体力学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数。 休息好是学生学习的必要前提，而我们学校的寝室床是上下铺，往上爬的台阶太细了，人踩在上面不仅脚会痛，而且有时还会滑，这样就给学生带来一定的危险性；还有床的尺寸设计不太好，上铺到房顶的距离太矮，大学生来自各个地方，身高差异很大，有的人个头高站在床上会坷脑袋。这样会造成不必要的伤害。学校的床太硬睡觉很不舒服。每个床梯之间的间隔应有所减小，把床梯从上到下有一定的弧度，这样方便爬上床。床栏的高度增加，改变了它的形状，使它不再拘泥于单一的直条组合而成的护栏。 2、书架的设计 学生离不开书，一个好的书架可以帮助学生更好的学习。学校的书架是钉在墙上的，在钉的时候可能是忽略了尺寸大小的问题。人躺在床上要占一定的空间，学校书架钉的太靠下了，就相当于占了床的一定空间，这样人地方就小了没处理好“人—机—环境”之间的的关系；还有人睡觉不可能会一动不动，往上稍微一
第七章 过滤分类：1、按过滤机理分：表面过滤和深层过滤；2、按促使流体流动的推动力分：重力过滤、真空过滤、压力差过滤、离心过滤。 表面过滤（滤饼过滤）：常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢、滤饼层易形成的情况下 深层过滤：常发生在滤料内部、固体颗粒物浓度稀的情况下。它是利用过滤介质间的间隙进行过滤的过程。 过滤比阻是单位厚度过滤介质或滤饼层的阻力 目数：泰勒标准筛系列的各个筛以筛网上每英寸长度的孔数为其筛号，也称目数。 过滤水头损失曲线偏离理想曲线的原因在滤料表面有悬浮物沉积，造成表面的堵塞 可压缩滤饼：S=0.2~0.8 不可压缩滤饼：S=0 第八章 1.吸收：吸收是根据混合气体各组分在同一种液体溶剂中的物理溶解度（或化学反应活性） 的不同，而将气体混合物分离的操作过程。 2.吸收的类型：按溶质和吸收剂之间发生的作用分：物理吸收和化学吸收；按混合气体中 被吸收组分的数目分：单组分吸收和多组分吸收；按在吸收过程中温度是否变化分：等温吸收和非等温吸收。在这些吸收过程中，单组分的等温物理吸收过程是最简单的吸收过程，也是其他吸收过程的基础。 3.溶质在气、液两相间的平衡关系就决定了溶质在相间传质过程的方向、极限以及传质推 动力的大小，是研究吸收传质过程的基础。 4.气-液平衡：在一定的条件（温度、压力等）下，气相溶质与液相吸收剂接触，溶质不 断地溶解在吸收剂中，同时溶解在吸收剂中的溶质也在向气相挥发。随着气相中溶质分压的不断减小，吸收剂中溶质浓度的不断增加，气相溶质向吸收剂的溶解速率与溶质从吸收剂向气相的挥发速率趋于相等，即气相中溶质的分压和液相中溶质的浓度都不再变化，保持恒定。此时的状态为气、液两相达到动态平衡状态。 5.亨利定律：在稀溶液条件下，温度一定，总压不大时，气体溶质的平衡分压和溶解度成 正比，其相平衡曲线是一条通过原点的直线，这一关系称为亨利定律。 6.亨利定律三种形式和三者的关系：1）PA*=EXa，PA*——溶质A在气相中的平衡分压， Pa；XA——溶质A在液相中的摩尔分数；E——亨利系数，Pa。2）PA*=CA/H,H——溶解度系数，kmol/(m3.Pa).3)yA*=mxA,yA——与溶质平衡的气相中的溶质的摩尔分数，m——相平衡常数，无量纲。三者系数的关系：E=mp E=c0/H,c0——液相总物质的量的浓度，kmol/m3 (P270可能有补充) 7.吸收过程的机理：吸收过程是一种典型的溶质由气相向液相的两相传递过程，这个过程 可以分解为以下3个基本步骤：1、溶质由气相主体传递至气、液两相界面的气相一侧，即气相内的传递；2、溶质在两相界面由气相溶解于液相，即相际传递；3、溶质由相界面的液相一侧传递至液相主体，即液相内的传递。 8.双膜理论：1、相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧分别有一 层虚拟的停滞气膜和停滞液膜。溶质分子以稳态的分子扩散连续通过这两层膜。2、在相界面处，气、液两相在瞬间即可达到平衡，界面上没有传质阻力，溶质在界面上两相的组成存在平衡关系。3、在膜层以外，气、液两相流体都充分湍动，不存在浓度梯度，组成均一，没有传质阻力；溶质在每一相中的传质阻力都集中在虚拟的停滞膜内。（示意图在P274的图8.2.2）
1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2 是环境工程学的学科体系。 1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？ 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 1.4空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？ 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用，可能导致地下水和周围地表水体的污染：②污染土壤通过土壤颗 粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入：③通过植物吸收而进入食物链，对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 1.7《环境工程原理》课程的任务是什么？解：该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理处置与管理和资源化工程、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）控制工程、自然资源的合理利用与保护工程、生态修复与构建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理，为相关的专业课程打下良好的理论基础。 第二章质量衡算与能量衡算 2.1某室内空气中03的浓度是0.08 X10-6（体积分数），求： （1）在1.013 X05Pa、25C下，用口g/n3表示该浓度； （2）在大气压力为0.83 X05Pa和15C下，03的物质的量浓度为多少？ 解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等
环境科学与工程类本科专业就业分析及培养模式探讨Employment Analysis and Trainning Pattern Discussion on Environmental Science and Engineering Undergraduate Course 李顺兴 陈智煜 陈焕林 方振锋 郑 龙（漳州师范学院，福建 ３６３０００） 摘 要 通过大量查阅文献、文件和上网查询、跟踪调查等方式，从专业设置、招生情况、就业现状三个方面，剖析我国高等院校对环境科学与工程类本科专业的人才培养现状；在分析我国有关环境保护的方针政策、规划、计划的基础上，结合相关部门的机构设置、人才结构、发展状况调查，对环境教育部门、环保产业及环保系统的近、远期人才需求进行预测；从而提出我国环境科学与工程类本科专业的就业方向、培养目标定位，并据此提出环境科学与工程类专业人才培养模式。关键词 环境科学与工程 本科教育 高等教育 就业 人才培养模式 随着高校设置环境科学与工程类本科专业点数量增多，人才培养数量大幅度增加，环境科学与工程作为一级学科，具体的本科专业如何合理设置，如何根据区域经济社会发展状况和学校自身特点设定专业培养目标、培养模式，专业就业方向和前景如何，已成为高校环境科学教育工作者和高校学生的关注焦点。近年来，不少学者［１～４］就我国的高等环境教育进行了研究和分析，但从环境科学与工程一级学科角度出发对其就业状况进行调查，从而为环境高等教育人才培养模式提供借鉴未见报道。本文通过大量查阅文献、文件和上网查询、跟踪调查等方式，对环境科学与工程类的各本科专业的就业状况、发展前景及人才培养模式进行初步探讨。 １ 环境科学与工程类本科专业培养现状１．１ 专业设置状况 我国高等环境科学教育已有２０多年的历史，专业设置和结构体系都趋向于合理，为环保事业输送了大批科技与管理人才，基本满足了国家经济建设对环保人才的需求。已有北京大学、清华大学、武汉大学等１４０所高等院校设置了环境科学与工程类本科专业点２０６个。教育部批准设立环境科学与工程类本科专业５１个，另外４０多所中等专业学校和上百所职业高中也设置了环境科学与工程类专业［５］。２００１—２００３年，向福建省招生的环境科学与工程类本科专业点数、专业名称数情况见表１。 表１ ２００１－２００３年环境科学与工程类 本科专业设置及布点 １．２ 专业区域分布 ２００２年和２００３年，环境科学与工程类本科专业 ＊福建省教育厅“新世纪高等教育教学改革工程”重点课题资助。 年份设置专业数专业布点数 2001年13202 2002年17229 2003年20285 资料来源：２００１、２００２、２００３年福建招生资讯。 表２ ２００１—２００３年环境科学与工程类 本科专业点地域分布 地区200120022003地区200120022003北京 天津 河北 山西 辽宁 吉林 黑龙江 上海 江苏 浙江 安徽 福建 江西 新疆 内蒙古 15 5 6 4 9 7 12 9 21 2 4 14 6 18 4 4 5 14 7 11 12 19 6 4 19 7 1 22 5 7 7 13 12 16 13 25 8 6 20 10 2 山东 河南 湖北 湖南 广东 广西 重庆 四川 贵州 云南 陕西 甘肃 青海 海南 合计 10 3 21 12 7 5 7 1 5 9 6 2 202 7 6 18 15 7 6 6 12 1 4 8 8 229 14 11 22 18 9 4 4 13 2 3 11 6 2 285资料来源：２００１、２００２、２００３年福建招生资讯。
《环境工程概论》期末考试试卷参考答案（B） 一、选择题（6分，每小题1分） BDBDBA 二、填空（15分，每空1分） 1. 竖流式、斜流式（或斜板（管）沉淀）； 2. 大阻力配水系统、小阻力配水系统； 3. 氯消毒、紫外线消毒（臭氧消毒）； 4.0.3； 5. 风玫瑰图； 6. 水体浸泡、雨水淋溶； 7. 最终处置或无害化处置； 8. 常压或低压下的稀溶液、溶液中末发生化学反应的那部分溶质的分子浓度； 9. 电晕电极、集尘极； 三、名词解释（20分，每小题4分）（本题评分主体意思2~3分，其他情况酌情加分） 1. 亏氧量是指在某一温度时，水中溶解氧的平衡浓度（即该温度下的饱和溶解氧量）与实际浓度(即实际溶解氧量)之差。 2. 投配率指每日加入消化池的新鲜污泥体积或高浓度污水容积与消化池客积的比率 3. 气体吸附指气体混合物与适当的多孔性固体接触时，利用固体表面存在的未平衡的分子引力或化学键力，把混合物中其一组分或某些组分吸留在固体表面上的分离气体混合物的过程。 4. 二次污染物：一次污染物与大气中原有成分之间，或几种一次污染物之间，经过
一系列化学或光化学反应而生成与一次污染物性质不同的新污染物。 5. 固体废物与垃圾：凡人类一切活动过程产生的，且对所有者己不再具有使用价值而被废弃的固态或半固态物质，通称为固体废物。各类生产活动中产生的固体废物俗称废渣；生活活动中产生的固体废物则称为垃圾。 四、简答题（30分，每小题6分）（评分依据详见各题） 1. 简述分析自由沉淀与絮凝沉淀过程的区别。 答：根据悬浮颗粒的浓度及特性可将其在水中的沉降过程分为四种基本类型：①自由沉降——沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒沉淀轨迹呈直线。沉砂池、初次沉淀池内的初期沉淀为此类型。②絮凝沉降——在沉降过程中各颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量随深度增加而逐渐增大，沉速亦随深度而增加。混凝沉淀池、初次沉淀池的后期、以及二次沉淀池的初期为此类型。（每部分3分，其他情况酌情加分） 2. 简述活性污泥膨胀的主要原因是什么？如何控制？ 答：可分为丝状菌大量繁殖和非丝状菌引起的膨胀。丝状菌膨胀原因：含溶解性碳水化合物多的污水往往发生由浮游球衣细菌引起的丝状膨胀；水温较低；营养物质、溶解氧不足等；非丝状菌性膨胀主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时。微生物的负荷高，细菌吸收了大量的营养物，但由于温度低，代谢速度较慢，就积贮起大量高黏性的多糖类物质。（3分） 措施：①可调整、加大空气量，及时排泥，在有可能时采取分段进水，以减轻二次
简答题 1.简述环境科学与环境工程的概念及其各自内容。 环境科学的定义：就是以人类与环境这对矛盾为对象，研究其对立统一关系的发生和发展调节和控制以及利用和改造的科学。环境科学要探索全球范围内的环境演化规律；人类活动与自然生态之间的关系；环境变化对人类生存的影响；以及区域环境污染的防治技术和管理措施。 环境工程的定义：运用工程和生态学的原理和方法，防治污染，合理利用自然资源，保护和改善环境质量。水质净化与水污染控制技术、大气（包括室内空气）污染控制技术、固体废弃物处理处置与管理和资源化技术、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）防治技术、自然资源的合理利用与保护、环境监测与环境质量评价等传统的内容，还包括生态修复与构建理论与技术、清洁生产理论与技术以及环境规划、管理与环境系统工程等。 2.什么是浊度？浊度的单位有哪些？它们之间是什么关系？ 浊度是用以表示水的浑浊程度的单位。浊度是由于不溶性物质的存在而引起液体的透明度降低的一种量度。不溶性物质是指悬浮于水中的固体颗粒物（泥沙、腐殖质、浮游藻类等）和胶体颗粒物。常见的单位有以下几种：JTU-杰克逊浊度,NTU-散射浊度,FTU-乌洛托品－硫酸肼配制浊度。1JTU=1mg/L的白陶土悬浮体。40度FTU=40度NTU≈40度JTU 3.简述活性污泥法的净化机理。 在活性污泥处理系统中，有机底物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。 一般将这整个净化反应过程分为三个阶段： 1)初期吸附；(吸附) 2)微生物代谢；(稳定) 3)活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩(分离) 简述除尘的本质机理。 4.简述除尘的本质机理。 将含尘气体引入一种或几种力作用的机器，使颗粒相对运载气流产生一定的位移，并从气流中分离出来，最后沉降到捕集器表面上。其中作用力包括：外力（重力，离心力，惯性力，静电力，磁力，热力等），流体阻力，颗粒间相互作用力。 5.煤的工业分析是工业用煤中最常用的分析方法，同时也是评价工业用煤的主要指 标，试简要说明其测定内容。 在国家标准中，煤的工业分析是指包括煤的水分（M ）、灰分（A ）、挥发分（V ）和固定碳（Fc ) 四个分析项目指标的测定的总称。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定，又叫煤的全工业分析。 6.工程上常把固体废物沼气化处理的生物化学反应分为液化阶段和气化阶段，试简 述液化阶段和气化阶段中的微生物类型及其在有机固体废物沼气化过程中的作用。 产液阶段：主要菌为非产甲烷菌，分为水解菌和酸化菌。主要的作用：为产甲烷菌提供养分，创造适宜的氧化还原环境，为产甲烷菌消除部分有毒物质。和产甲烷菌共同维持发酵系统的
中国民航大学2017年人机与环境工程研究生专业介绍人机与环境工程 一、专业概述 该专业为省部级重点学科，涉及航空宇航科学、计算机科学、信息科学、工程力学、控制理论和系统优化等多种学科的基础理论和技术，以民用航空运营各个环节中的人、机以及环境系统之间各种因素为研究对象，培养牢固掌握人机与环境工程学科相关研究的基本理论和方法的高级科学技术人才。 二、培养目标 培养能深入掌握该专业的基础理论和分析方法，将一般理论与工程技术、宏观研究与微观实现、当前系统和设备与未来系统和设备发展相结合，具有对人机环境系统进行总体论证、建立数学模型与仿真、应用开发的基本能力和一定的工程技术管理能力，德、智、体全面发展的高级专业技术人才。 1．人机环境系统模拟与仿真 机体环境系统故障分析与环境控制、人机环境模拟与仿真技术、虚拟维修、人机工程中虚拟现实技术等研究。 2．飞行操纵品质监控工程 民航飞行品质监控数据分析、预测方法、预警管理模式等研究。 3．人机环境系统安全技术 民航安全评估与事故预防、人机环境系统设计等研究。 4．人为因素与维修差错 航空维修差错与安全性、人为因素、人机工程中工效学等研究。 四、主要科研成果 近年来，该学科始终致力于上述方向的教学与研究工作，承担过或正承担着国家自然科学基金、省部自然科学基金、重大科研课题以及航空公司委托的研究项目40余项，其中获得国家科技进步二等奖1项，获省部级奖7项，获高校人文社科奖1项，发表论文210余篇，其中被SCI、EI收录28篇。主持编写教材和著作11部。 五、科研条件 该学科在发展过程中一直得到学校和民航总局高度重视和大力支持，软硬件条件优越，该学科有5个
《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？ 3、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？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 二：填空题（18分） 1、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH , __________Pa. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。 3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 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03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体
第I篇习题解答 第一章绪论 1.1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。 解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。 环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究围和涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。图1-1是环境学科的分科体系。 图1-1 环境学科体系 1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2是环境工程学的学科体系。 环境工程学环境净化与污染控制技术及原理 生态修复与构建技术及原理 清洁生产理论及技术原理 环境规划管理与环境系统工程 环境工程监测与环境质量评价 水质净化与水污染控制工程 空气净化与大气污染控制工程 固体废弃物处理处置与管理 物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术 环境学科体系 环境科学 环境工程学 环境生态学 环境规划与管理
图1-2 环境工程学的学科体系 1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？ 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 1.4 空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？ 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6 环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
地理信息系统概论重点（2011级环境工程） 1.地理信息的定义与特点。 （1）定义：是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释。 （2）特点：①空间分布性——其位置的识别是与数据联系在一起的，这是环境空间信息区别于其它类型信息的最显著的标志。 ②具有多维结构的特征——即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构，而各个专题型实体型之间的联系是通过属性码进行的。 ③时序特征十分明显——可以按照时间尺度将地理信息划分为超短期的(如污染物泄露)、短期的(如湖泊水华、赤潮)、中期的(如土地利用)、长期的(如城市化、水土流失)、超长期的(如地壳变动、气候变化)等。这对环境变化的预测、预报，从而为科学决策提供依据很重要。 ④载体的多样性。 ⑤具有丰富的信息。 2.世界上第一个地理信息系统诞生在哪里？它的名称。 Canada 加拿大地理信息系统 3. 地理信息系统的定义、基本功能、基本特点、基本构成。 （1）定义：地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、
管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 （2）基本功能： ①数据采集与编辑功能：包括图像数据采集与编辑和属性数据编辑与分析； ②地理数据管理系统的基本功能：包括数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能等； ③制图功能：根据GIS的数据结构及绘图仪的类型，用户可获得矢量地图或栅格地图，地理信息系统不仅可以为用户输出全要素地图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题地图，如行政区划图、土壤利用图、道路交通图、等高程图等等； ④空间查询与空间分析功能：包括拓扑空间查询、叠置分析、空间集合分析、地学分析； ⑤地形分析功能：包括数字高程的建立、地形分析。 （3）基本特点： ①具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力； ②具有公共的地理定位基础； ③由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务； ④以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。 （4）基本构成：