环境工程原理复习资料

1吸收：是依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，本质是混合气体组分从气体相到液相的相同传质过程。过滤：分离液体和气体非均匀相混合物的常用方法。过程：混合物中的流体在推动力的作用下通过过滤介质时。流体中的固体颗粒被截留，而流体通过过滤介质，从而实现流体与颗粒物的分离。通量：单位时间内通过单位面积的物理量称为该物理量的通量。通量是表示传递速率的重要物理量。单位时间内通过单位面积的热量，称为热量通量，单位为J/（m2·s）；单位时间内通过单位面积的某组分的质量，成为该组分的质量通量，单位为k（m2·s）；单位时间内通过单位面积的动量，称为动量通量，单位为N/m2。稳态系统：系统中流速、压力、密度等物理量只是位置的函数，不随时间变化。非稳态系统：系统中流速、压力、密度等物理量随时间变化量纲：用来描述物体或系统物理状态的可测量性质称为量纲。无量纲准数：由各种变量和参数组合而成的没有单位的群数。吸附分离：通过多孔固体物料与某一混合组分体系接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的操作过程。亨利定律：在等温等压下，某种气体在溶液中的溶解度与液面上该气体的平衡压力成正比。雷诺数：一种可用来表征流体流动情况的无量纲数，以Re表示，Re=ρvr/η，其中v、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性系数，r为一特征线度吸附平衡：在一定温度和压力下，当流体(气体或液体)与固体吸附剂经长时间充分接触后，吸附质在流体相和固体相中的浓度达到平衡状态，称为吸附平衡。环境工程原理重点1.基本单位：长度(m)质量(kg)时间(s)电流(A)热力学温度(开K)物质的量(mol)发光强度(坎cd)2.量纲是可测量的性质，而单位是测量的标准。3.稳态非反应系统qm1=qm2即1qv1+2qv2=mqm。4.对于稳态过程，系统内无热量积累，Eq=0，hp-hf=q。5.—单位质量流体的体积，成为流体的比体积或质量流体，m3/kg。6.对于不可压缩流体，比体积v或密度为常数，p2p1vdp=p/1/2(um)2+gz+p/=-We-hf27.伯努利方程1/2um2+gz+p/=0。8.脉动是湍流的最基本特征。9.在液成分界面上：=1=2(剪切应力)。10.边界层理论指黏性流体流经固体边壁时，在壁面附近形成的流速梯度明显的流动薄层。在大Re情况下，整个流场分为外部理想流体运动区域和边界层黏性流体运动区域(紧贴壁面处，速度梯度很大，粘性力很高，作用与惯性力同等重要)。11.绕平板流动，一是在壁面附近速度变化较大的的区域，即边界层，流动阻力主要集中在这一区域；二是远离壁面、速度变化较小的区域，即外部流动区域，流动阻力课忽略不计。在平板的前缘处，边界层厚度较小，速度梯度较大，抑制扰动的粘性力也大，流体流动为层流，此区域叫做层流边界层。由于边界层厚度的增加，促使层外流体加速，惯性上升，而受壁面制约的黏性力却在下降，致使扰动迅速发展，边界层内的流体由层流转变为湍流，叫做湍流边界层。在湍流边界层内，分为层流底层、缓冲层、湍流中心。12.减小边界层的厚度可以减少热量传递和质量传递过程中的阻力，如适当增大流体的运动速度，使其呈湍流状态，在流道内壁做矩形槽，在列管换热器的列管中放置金属丝或麻花铁。13.圆直管内，一部分是核心区，即未受流体黏性影响的速度均匀分布区，一部分是核心区至管壁环状边界层区域。当流速较小时，进口段形成的边界层交汇时，边界层的流态是层流，则以后的充分发展段保持层流流动速度分布曲线称抛物线形。当流速较大时，交汇3时若已发展为湍流，则下游也是湍流，速度分布曲线较平坦。14.进口段附近的摩擦系数最大，其后沿流动方向平缓减少，并趋于流动充分发展后的不变值。15.边界层分离，(如物体表面曲率较大时，则往往会出现边界层与固体壁面相脱离的现象)壁面附近的流体将会发生倒流并产生漩涡，导致流体能量大量损失的现象。16.边界层分离与否取决于流动特征及物流表面曲率等，必要条件是黏性力作用和逆压梯度。17.层流比湍流更容易分离(因为其近壁处速度随y增长缓慢，逆压梯度更容易阻滞靠近壁面的低速流体质点)。Re影响分离点位置，湍流分离点较层流延后产生。18.对于水平直管无外力输入条件下不可压缩流体的稳态流动pf=8uml/r02=32uml/d2=64/Ref=/4。19.傅里叶定律q=Q/A=-dT/dyQ(传热速率，W)q(热流密度，W/m2)(热导系数，W/mk)dT/dy(热量传递的推动力，K/m)。20.气体的导热系数随温度升高而增高。除水(最大)和甘油外，液体导热系数随温度升高而减小。纯金属随温度升高而减小，合金相反。晶体随温度升高而减小，非晶体相反，切非晶体均低于晶体。石墨是制作耐腐蚀换热器的理想材料。21.对流传热指流体中质点发生相对位移而发生的热量传递过程。22.传热机理，流体边界层流动情况，决定了流体与壁面间对流传热的机理。层流，流体层与层之间无流体质点的宏观运动，在垂直于4流动方向上，热量传递通过导热进行(流动增加壁面处的温度梯度)。湍流，靠近壁面的层流底层(主要热阻)中，导热，温度分布几乎为直线，斜率较大；湍流中心，主要依靠热对流，温度梯度较小且区域平坦；缓冲层中，对流、导热，温度梯度比层流底层小。湍流流动中存在流体质点的随机脉动，传热过程被强化。23.传热边界层，指壁面附近因传热而使流体温度发生较大区域变化的区域，传热阻力取决于传热边界层厚度。普兰德系数pr=运动黏度/导温系数=黏度*定压比热容/导热系数，无量纲数，表面分子动量传递能力和分子热量传递能力的比值。24.辐射传热，A+R+D=0即物体对辐射的吸收率+反射率+穿透率=1。对于不透明体(固体液体)，D=0，A+R=1，吸收能力大的物体其反射能力就小;气体，R=0，A+D=1，吸收能力大的气体其穿透能力差。25.涡流扩散，由于流体质点强烈掺混所导致的物质扩散。26.扩散通量(由组分AB组成的双分混合气体，A为溶质B为惰性成分)，单位mol/m2s,平均速率um=(cAuA+cBuB)/c。扩散速率uA,D=uA-uM，uB,D=uB-uM。扩散通量，NM=cum=NA+NB。组分A的分子扩散通量，NA,D=NA-cA(NA+NB)/c。27.对流传质，指运动着的流体与相界面之间发生的传质过程，也成为对流扩散。层流在垂直流动方向上，只存在浓度梯度引起的分子扩散；湍流，在垂直于主流方向上除了分子扩散外，更重要的是涡流扩散。28.传质边界层，指壁面附近浓度梯度较大的流体层，也成为浓度边5界层。29.Kx=kLc,组分A的摩尔分数差表示推动力的液相传质分系数=液相传质分系数*浓度30.重力沉降，是利用非均匀混合物中待分离颗粒与流体之间的密度差，在重力场中根据所受的重力不同，将颗粒从流体中分离的方法。计算方法：试差法，摩擦群数法。无量纲判断K，K36，沉降属于层流区，K3.3105，湍流区。31.过滤，是分离液体和气体非均匀混合物的常用方法，其过程是混合物中的流体在推动力(重力，压力，离心力)作用下通过过滤介质时，流体中的固体颗粒被截留，而流体通过过滤介质，从而实现流体与颗粒的分离。按过滤机理分类：表面过滤(通常发生在颗粒物体浓度较高，过滤速度缓慢，滤饼层容易形成的情况下，逐渐增厚的滤饼层是真正有效的过滤介质)，深层过滤适用于(颗粒含量少的流体如水的净化，烟气除尘，现象通常发生在以固体颗粒为过滤介质的过滤操作中)。按促进流体的推动力分类，重力(水处理中的快滤池)、真空(水处理中的转筒真空过滤机)、压力差(加压砂滤池也可用于气体除尘)、离心。32.恒压过滤，V2+2VVe=KA2tq2+2qqe=Kt若过滤量已达到V，即滤饼厚度已积累到L的条件下，时间从0到t，滤液量从V到V，得(V2-V12)+2Ve(V-V1)=KA2t33.恒速过滤，q=ut，V=Aut，则V2+VVe=1/2KA2tq2+qqe=1/2Kt。34.双模理论，基本特点1.相接处的气液两项流体间存在着稳定的相6界面，界面两层分别有一层虚拟的气膜和液膜。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.在膜以外，气液两相流体都充分湍动，不存在浓度梯度，组分均一，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膜层以内。因此，相际传质阻力全部集中在两层膜中，故该模型又称为双阻力模型。可简化为溶质组分通过气液两层膜的稳态分子扩散过程。35.气液对流传质，(NA)G=kG(pA-pAi)=(pA-pAi)/(1/kG)；(NA)L=kL(cAi-cA)=(cAi-cA)/(1/kL)。若稳态分子扩散，气液对流传质速率相等，则(pA-pAi)/(cAi-cA)=kL/kG。36.吸附，通过多空固体物料与某一混合组分体系接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的操作过程，发生在气固或液固体系的非均匀相界面上。物理吸附(数值上与吸附质的冷凝热相等)，范德华力；化学吸附(数值上相当于化学反应热)，分子间化学键力。吸附放热是由于化学键力远大于范德华力，化学吸附热比物理吸附热大得多。第六章沉降1.斯托克斯公式（算完后要检验）层流区：ReP2CD=24/ReP2181PPtgduut—颗粒终端沉降速度过渡区：2ReP1036.0Re)(27.0PPPtgdu艾仑(Allen)公式6.0Re5.18PDC72.沉降分离设备：水处理：平流沉淀池P220重力降尘器能除去最小粒径：位于沉淀池（降尘室）最高点的颗粒沉降至池底需要的时间为：流体通过沉淀池（降尘室）的时间为:为满足除尘或悬浮物要求，t停t沉即流体中直径为dc的颗粒完全去除的条件。3.P225离心沉降离心沉降速度DPPtcCrdu3)(42重力沉降DPPtCgdu3)(4旋风分离器（临界直径、影响因素（填空题））根据颗粒离心沉降速度方程式，假设气体密度颗粒密度P，相应于临界直径dc的颗粒沉降速度为：micPPmPtruddru181812222根据假设颗粒在沉降过程中所穿过的气流最大厚度等于进气口宽度B。颗粒最大沉降时间为：2218iPcmtudBruBt沉若气体进入排气管之前在筒内旋转圈数为N，则运行的距离为2rmN，故气体在筒内的停留时间为imuNrt2停令t沉=t停，得：NuBdPic9一般旋风分离器以圆筒直径D为参数，其它参数与D成比例，B=D/4。D增加，dc增大，分离效率减少。第七章过滤P243过滤理论：过滤速度u定义为：dt——微分过滤时间,sdV——dt时间内通过过滤面的滤液量,m3A——过滤面积,m2过滤速度与推动力之间的关系可用下式（Darcy定律）表示：thtu沉ivlVtuq停tVtVuqulbhAdtdVu)(cmRRpu8Rm：过滤介质过滤阻力,1/mRc：滤饼层过滤阻力,1/m假设rm，r分别为过滤介质和滤饼层的过滤比阻,1/m2Rm=rmLm；Rc=rL)(rLLrpummr：与过滤介质上形成的滤饼层的孔隙结构特性有关L：与滤液量有关，在过滤过程中是变化的假设每过滤1m3滤液得滤饼f（m3）可把过滤介质的阻力转化成厚度为Le的滤饼层阻力emmrLLreefVLA则2()edVApdtrfVV（1）可压缩滤饼：sprr0r0：单位压差下滤饼的比阻，m-2Pa-1；s：滤饼的压缩指数，将比阻计算式代入式（1）主要掌握K的表达形式：则：（2）恒压过滤：在过滤过程中，过滤压差自始自终保持恒定，K为常数tVedtKAdVVV020)(2tKAVVVe222若过滤介质阻力可忽略不计，则简化恒速过滤：恒速过滤是指在过滤过程中过滤速度保持不变，即滤液量与过