环境工程原理

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a1，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加一倍.（2）当管径增加一倍时，压降变为原来的1/16.18.强化换热器传热过程的途径：增大传热面积、增大平均温差、提高传热系数减少热阻的主要方法：提高流体的速度、增强流体的扰动、在流体中加固体颗粒、在气流中喷入液滴、采用短管换热器、防止结垢和及时清除污垢19.分子扩散:由分子的微观运动（无规则运动）引起的物质扩散称为分子扩散。涡流扩散：由流体涡团的宏观运动引起的扩散称为涡流扩散。20.离子交换速率的控制步骤：A.边界水膜内的迁移B.交联网孔内的扩散C.离子交换D.交联网内的扩散E.边界水膜内的迁移A和E称为液膜扩散步骤或外扩散；B和D称为树脂颗粒内扩散或孔道扩散步C为交换反应步骤21.表面过滤与深层过滤的区别表面过滤深层过滤发生条件颗粒物浓度高，滤速慢，滤饼易形成颗粒物浓度低，滤速快过滤介质织布或多孔固体，过滤介质的孔一般比颗粒物的粒径小固体颗粒，过滤介质层的空隙大于颗粒物的粒径有效过滤介质主要是滤饼固体颗粒实际应用真空过滤机，板框式压滤机，慢滤池，袋滤器快滤池两者联系表面过滤中滤饼的比阻和深层过滤中过滤介质的比阻均可用公式（3221)1(aKr）求得22.传质单元是指通过一定高度的填料层传质，使一相组成的变化恰好等于该段填料中的平均推动力，这样一段填料层的传质称为一个传质单元传质单元数即为这些传质单元的数目，只取决于传质前后气，液相的组成和相平衡关系，与设备的情况无关，其值的大小反映了吸收过程的难易程度传质单元高度是完成一个传质单元分离任务所需要的填料层高度，主要取决于设备情况、物理特性及操作条件等，其值大小反映了填料层传质动力学性能的优劣23.离子交换速率的影响因素A.离子性质：离子的化合价越高，其孔道扩散速率越慢B.树脂的交联度：树脂的交联度大，离子在树脂网孔内的扩散就慢C.树脂的粒径：树脂粒径越小，离子在孔道扩散的距离越短，同时液膜扩散的表面积增加，因此树脂整体的交换速率越快。对于液膜扩散，离子交换速率与树脂粒径成反比；对于孔道扩散，离子交换速率与树脂粒径的二次方程反比D.水中离子浓度：离子浓度越大时，其在水膜中的扩散很快，离子交换速率为孔道扩散控制，反之，为液膜扩散控制E.溶液温度：升高溶液温度，有利于提高栗子交换速率F.流速或搅拌速率：增加树脂表面水流流速或提高搅拌速率，可以增加树脂表面附近的水流紊动程度，在一定程度上可提高液膜扩散速率。24.膜传递的过程模型A.通过微孔的传递：在最简单的情况下是单纯的对流传递B.基于扩散的传递：要传递的组分首先必须被溶解在膜相内25.空时：反应器有效体积与物料体积流量之比值。t=V/qv空速：指单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量。表示单位时间能处理几倍于反应器体积的物料，反映了一个反应器的强度。SV=qv/V26.间歇操作是将反应原料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，然后进入下一批原料的投入、反应和物料的取出，因此有时也称为分批操作连续地将原料输入反应器，反应物料也连续地流出反应器，这样的操作称为连续操作27.全混流：指反应物进入反应器后，能瞬间达到完全混合，反应器内的浓度、温度等处处相同。全混流认为返混为无限大。推流：指物料以相同的流速和一致的方向移动，即物料在反应器内齐头并进，在径向充分混合，但不存在轴向混合，即返混为0.28.平推流反应器的特点：A.在连续稳态操作条件下，反应器各断面上的参数不随时间变化而变化B.反应器内各组分浓度等参数随轴向位置变化而变化，故反应速率随之变化C.在反应器的径向断面上各处浓度均一，不存在浓度分布。平推流反应器满足条件：A.管式反应器的管长是管径的10倍以上，各断面上的参数不随时间变化而变化B.固相催化反应器的填充层直径是催化剂粒径的10倍以上。29.基质抑制：对于苯酚、氨、醇类等对微生物生长有毒害作用的基质，在低浓度范围内，生长速率随基质浓度的增加而增加，但当其浓度增加到某一数值时，生长速率反而随基质浓度的增加而降低，这种现象称基质抑制作用代谢产物抑制：在某些情况下，代谢产物会影响微生物的生长，这种现象称代谢产物抑制现象。30.本征动力学反应物吸附过程控制：表面反应过程控制：PPAAPSPAASApKpKpKKpKkr1)/(产物脱附：)1(1/SAAPPAASPAKpKKppKKkr31.费克定律：dzdc-DNAABAz（用物质的量浓度表示）式中：NAz——单位时间在z方向上经单位面积扩散的组分A的量，即扩散通量，也称扩散速率，kmol/（m2·s）；cA——组分A的物质的量浓度，kmol/m3；DAB——组分A在组分B中进行扩散的分子扩散系数，m2/s；dzdcA——组分A在z方向上的浓度梯度，kmol/(m3·m)。费克定律表明扩散通量与浓度梯度成正比，负号表示组分A向浓度减小的方向传递。对于液体混合物，常用质量分数表示浓度，于是又可写成dzdxD-NmAABAz；当混合物的浓度用质量浓度表示时，又可写为dzd-DNAABAz32.准数Helfferich数（He）：根据液膜扩散控制与颗粒内扩散控制两种模型得到的半交换周期，即交换率达到一半时所需要的时间之比，得到：01/001(52)rbABqDHecrD1)/1(PPSPASPAaApKKpKKKpkrHe=1，表示液膜扩散与颗粒内扩散两种控制因素同时存在，且作用相等；He＞＞1，表示液膜扩散所需要之半交换周期远远大于颗粒内扩散时之半交换周期，故为液膜扩散控制；He＜＜1，表示为颗粒内扩散控制。Vermeulen数（Ve）111/20104.8()2pbrbDqDVePeDcVe＜0.3，为颗粒内扩散控制；Ve＞0.3，为液膜扩散控制；0.3＜Ve＜3.0，为两种因素皆起作用的中间状态。33.细胞产率系数SXYSX反应消耗的某一基质量细胞的生长量/XXSXSXCXYSXY//碳源的含碳率碳源消耗量细胞的含碳率细胞生长量34.代谢产物的产率系数spSPrrSPY基质消耗量代谢产物生成量/SPSPCPYY//基质含碳率基质消耗量产物含碳率代谢产物生成量35.固体催化剂的物理性状（1）比表面积：单位质量催化剂具有的表面积称为比表面积。记为as（2）颗粒孔体积又称孔容积，简称孔容，是指每克催化剂内部微孔所占有的体积，用Vg表示,其单位是㎝³g­¹。孔隙率是催化剂颗粒孔容积占总体积的分率，用ᵋp表示pgpVV颗粒总体积颗粒微孔体积（3）固体密度又称真密度，是指催化剂固体物质单位体积（不包括孔占有的体积）的质量，用ρs表示，单位为g.㎝­³。颗粒密度是指单位体积固体催化剂颗粒（包括孔体积）的质量，用ρp表示,单位为g.㎝­³.sVgsVgMM.1sMpVVgpgpp固体体积颗粒微孔体积颗粒微孔体积(4)颗粒微孔的结构与孔体积分布：除孔容外，颗粒内微孔的性状和孔径对催化剂的性质也有很大的影响。用孔体积分布，即不同孔径的微孔所占总孔体积的比例，可以粗略的评价微孔的结构，(5)颗粒堆积密度（ρb）：Vmpb填充层体积颗粒质量(6)填充层空隙率（εb）:填充层体积颗粒体积填充层体积填充层体积填充层颗粒间空隙体积-bpbpbVV1-12.2假设在25℃和1.013×105Pa的条件下，SO2的平均测量浓度为400μg/m3，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SO2质量浓度换算成体积分数，即33965108.31429810400100.15101.0131064AARTpM大于允许浓度，故不符合要求