第二章 质量衡算与能量衡算

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？英尺和米的换算因素是多少？ 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？

第二节 流体流动的内摩擦力 1. 简述层流和湍流的流态特征。

2. 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。 3. 流体流动时产生阻力的根本原因是什么？

4．什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？ 5．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： （1）污水和污泥； （2）水和油；

（3）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。

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。流线型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：

（1）管径增加一倍； （2）流量增加一倍； （3）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。

第五节 管路计算

1. 管路设计中选择流速通常需要考虑哪些因素? 2. 简单管路具有哪些特点？ 3. 分支管路具有哪些特点？ 4. 并联管路具有哪些特点？

5. 分析管路系统中某一局部阻力变化时，其上下游流量和压力的变化。

第六节 流体测量

1. 简述测速管的工作原理和使用时的注意事项。 2. 分析孔板流量计和文丘里流量计的相同点和不同点。

3. 使用转子流量计时读数为什么需要换算？测定气体的流量计能否用来测量液体？

4. 简述转子流量计的安装要求。

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

第一节 环境工程中的传质工程

1. 简述环境工程中常见的传质过程及其应用领域？

第二节 质量传递的基本原理 2. 什么是分子扩散和涡流扩散？

3. 简述费克定律的物理意义和适用条件。

4. 简述温度、压力对气体和液体分子扩散系数的影响。

5. 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？ 6. 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。

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