環(huán)境工程原理重點(diǎn)

1、環(huán)境工程原理重點(diǎn)作者:日期:環(huán)境工程原理重點(diǎn)第一部分一、量綱與無量綱1. 量綱：用來描述物體或系統(tǒng)物理狀態(tài)的可測量性質(zhì)。量綱與單位不同，其區(qū)別在于，量綱是可測量的性質(zhì)，而單位是測 量的標(biāo)準(zhǔn)，用這些標(biāo)準(zhǔn)和確定的數(shù)值可以定量的描述量綱。表示：如【長度】或【L】表示長度的量綱，不是具體確定數(shù)值的某一長度。分類：基本量（質(zhì)量M、長度L、時間t、溫度T）和導(dǎo)出量。導(dǎo)出量量綱 可用基本量量綱組合形式表示。2. 無量綱準(zhǔn)數(shù)：由各種變量和參數(shù)組合而成的沒有單位的群數(shù)。無量綱準(zhǔn)數(shù)實(shí)際上量綱為1,其數(shù)值與所選單位制無關(guān)，但組合群數(shù)單位統(tǒng)一。雷諾數(shù)Re：慣性力與黏性力之比，用于判斷流體的流動狀態(tài)。定義式：Re=p

2、u L/卩（p：密度,kg/m3;u:流速,m/s;卩:黏度，kg/（m s）二、常用物理量及其表示方法（一） 濃度1. 質(zhì)量濃度：p a =mAV （ p a：組分A的質(zhì)量濃度，kg/m3; mA：混合物中組分A的質(zhì)量，kg； V:混合物的體積，m3）2. 物質(zhì)的量濃度：CA=n/V （ca：組分A的物質(zhì)的量濃度，kmol/m3; nA：混合物中組分A的物質(zhì)的量，kmol）3. 兩者關(guān)系：ca=p a/Ma （ Ma：組分A的摩爾質(zhì)量，kg/kmol）4. 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：XmA=mA/m （XmA：組分A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；m：混合物的總質(zhì)量，kg）5. 理想氣體狀態(tài)方程：pVA=mRT（p :混合氣體

3、的絕對壓力，Pa； Va：組分A的體積，m3; nA：組分A的物質(zhì)的量，mol ; R :理想氣體常數(shù)，8.314 J/（mol K）; T:混合氣體的絕對溫度，K）6. 摩爾分?jǐn)?shù)：xA=nA/n （xa：組分A的摩爾分?jǐn)?shù)；n：混合物總物質(zhì)的量，mol）7. 質(zhì)量比：混合物中某組分的質(zhì)量與惰性組分質(zhì)量的比值。以XmA表示。XmA=mA/（m-mA）（XmA：組分A的質(zhì)量比，量綱為1；m-mA：混合物中惰性物質(zhì)的質(zhì)量，kg）摩爾比：混合物中某組分的物質(zhì)的量與惰性組分物質(zhì)的量的比值。以X表示。XA=nA/ （ n-nA）（XA：組分A的摩爾比，量綱為1 ； n-nA：混合物中惰性組分的物質(zhì)的量，m

4、ol）（二）流量：qv=V/t （m3/s）體積流量 qm=Vp /t （ kg/s）質(zhì)量流量qm=qv p（三）流速：Um=qv/（ n d2/4） （m/s）（經(jīng)常使用圓形管，d為內(nèi)徑）（四）通量：單位時間內(nèi)通過單位面積的物理量。 表示傳遞速率的重要物理量。三、熱量衡算方程： E=XHP-E HF+Eq （刀HF:單位時間輸入系統(tǒng)的物料的焓值總和，即物料帶入的能量總和，kJ/s；E Hp：單位時間輸出系統(tǒng)的 物料的焓值總和，及物料帶出的能量總和，kJ/s； Eq :單位時間系統(tǒng)內(nèi)部物料能量的積累，kJ/s；A E：單位時間系統(tǒng)內(nèi)部總能量的變化，kJ/s）四、流體流動（Um2/Um1=（d1

5、/d2）2圓形管道）1. 機(jī)械能衡算方程設(shè)計的能量分為兩類：1 ）機(jī)械能：包括動能、位能及靜壓能。在流體流動過程中可以相互轉(zhuǎn)變，也可轉(zhuǎn)變?yōu)闊岷蛢?nèi)能；2）內(nèi)能和熱：不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能而用于流體的輸送。2. 方程：1/2 Um2+gAz+Ap/ p =-We-E hf3. 伯努利方程：1/2AUm2+gAz+A p/ p =04. 雷諾數(shù)：Re=p u L/卩（圓管內(nèi)：Re4000時，一般出現(xiàn) 湍流，稱為湍流區(qū)）5. 牛頓黏性定律：t =-卩 dux/dy （ t :剪切應(yīng)力，N/m2;卩：動力黏性系數(shù)，簡稱黏度，Pa- s； dux/dy:垂直于流動方向的速度梯度，或稱剪切變形速率, s-1）

6、該定律指出，相鄰流體層之間的剪切應(yīng)力T與該處垂直于流動方向的速度梯度dux/dy成正比。適用于層流運(yùn)動。6. 黏度：v =卩/ p （v:流體運(yùn)動黏度，m2/s; p :流體密度，kg/m3）溫度對黏度的影響較大，由于內(nèi)聚力是影響?zhàn)ざ鹊闹饕蛩?，因此?對于液體，當(dāng)溫度升高時，分子間距離增大，吸引力減小，因而使速度梯度 所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力減小，即黏度減??；對于氣體，由于氣體分子間距大，內(nèi) 聚力很小，所以黏度主要是由氣體分子運(yùn)動動量交換的結(jié)果所引起的，溫度 升高，分子運(yùn)動加快，動量交換頻繁，所以黏度增加。7. 流動狀態(tài)對剪切應(yīng)力的影響：流動的剪切應(yīng)力除了由分子運(yùn)動引起外，還由質(zhì)點(diǎn)脈動引起。由于質(zhì)點(diǎn)

7、脈動對流體之間的相互影響遠(yuǎn)大于分子運(yùn)動，因此剪切應(yīng)力將大大增加。8. 阻力損失起因：黏性流體的內(nèi)摩擦造成的摩擦阻力和物體前后壓強(qiáng)差引起的形體阻力。損失影響因素：1）雷諾數(shù)大?。?）物體形狀；3）物體表面粗糙度9. 范寧公式：徘=入 l/d p Um2/2 （摩擦系數(shù)入是流體的物性和流動狀態(tài)的函數(shù)，量綱為1）摩擦系數(shù) 入與雷諾數(shù)Re及相對粗糙度& /d的關(guān)系P82 （P113,3.5,3.12）10. 局部阻力損失：hf=E Um2/2 （ E :局部阻力系數(shù)，無量綱，E =入l/d ）11. 流體測量計：1）測速管；2）孔板流量計；3）文丘里流量計；4）轉(zhuǎn)子流量計五、熱量傳遞1. 熱量傳遞的方

8、式：1）導(dǎo)熱；2）熱對流；3）熱輻射2. 傅立葉定律：q=Q/A=-入dT/dy （Q：傳熱速率，W； q :熱流密度，W/m2；入：導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m K）； dT/dy：熱度梯度， K/m ； A:垂直于熱流方向的面積，m2）3. 普蘭德數(shù)：Pr=v /a=卩Cp/入運(yùn)動黏度v越大，表明該物體傳遞動量的能力越大，流速受影響的范圍越廣， 即流動邊界層增厚；導(dǎo)熱系數(shù)a越大，熱量傳遞越迅速，溫度變化范圍越大，即傳熱邊界層增厚。4.保溫層的臨界直徑：dc=2入/ a （de：臨界直徑；入：導(dǎo)熱系數(shù)；a :對流傳熱系數(shù)）保溫層的臨界厚度：0.5（dc-di）（di :保溫層內(nèi)徑）5. 熱輻射：物體由

9、于熱的原因以電磁波的形式向外發(fā)射能量的過程。不需要媒介。6. 輻射傳熱：物質(zhì)之間相互輻射和吸收輻射能的傳熱過程。7. 黑體：落在物體表面的輻射能全部被物體吸收，這種物體稱為絕對黑體。黑體具有最大的吸收能力，也具有最大的輻射能力。入mT=數(shù)=2.9X 10-38. 灰體：物體能以相同的吸收率吸收所有波長范圍的輻射能，則物體對投入輻射的吸收率與外界無關(guān)，這種物體成為灰體。六、質(zhì)量傳遞1. 傳遞機(jī)理：1）分子擴(kuò)散；2）渦流擴(kuò)散2. 費(fèi)克定律：Naz=-Dab dca/dz （ Naz：擴(kuò)散通量或擴(kuò)散速率，kmol/ （m2 s）;Ca：組分A的物質(zhì)的量，kmol/m3; Dab：組分A在組分B中進(jìn)行

10、擴(kuò)散的分 子擴(kuò)散系數(shù)，m2/s）3. 施密特數(shù)：SC=v /Dab傳遞邊界層厚度Sc與流動邊界層厚度S 般并不相等，他們的關(guān)系取決 于Sc。SC是分子動量傳遞能力和分子擴(kuò)散能力的比值，表示物性對傳質(zhì)的影 響，代表了壁面附近速率分布與濃度分布的關(guān)系。第二部分一、沉降1. 污染體系分為均相和非均相；分離技術(shù)分為傳質(zhì)分離（均相）和機(jī)械分離（非均相）。2. 沉降分離主要用于顆粒物從流體中的分離。其原理是將含有顆粒物的流體（水或氣體）至于某種力場（重力場、離心力 場、電場或慣性場）中，使顆粒物與連續(xù)相的流體之間發(fā)生相對運(yùn)動，沉降 到器壁、器底或其他沉積表面，從而實(shí)現(xiàn)顆粒物與流體的分離。沉降分離包括重力沉

11、降（重力）、離心沉降（離心力）、電沉降（電場力）、慣 性沉降（慣性力）和擴(kuò)散沉降（熱運(yùn)動）。3 顆粒流體阻力由形狀阻力和摩擦阻力組成。4. 重力沉降受重力、浮力和阻力；離心沉降受離心力和周圍流體浮力。5. 層流區(qū)：Rep2, ut=1/18 （ p p-p ） / g2 （斯托克斯（StokeS 公式）過渡區(qū)：2Re）103，艾倫（Allen）公式湍流區(qū)：103RetC2=0,則溶液側(cè)的溶劑化學(xué)位卩1卩2。若膜兩側(cè)的壓力相等，則溶劑分子自純?nèi)軇┑囊环酵?過膜進(jìn)入溶液的一方，這就是滲透現(xiàn)象。依靠外界壓力使溶劑從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)滲透的過程稱為反滲透。14. 反滲透和納濾過程機(jī)理的基本理論：1）氫鍵理論；2）悠閑吸附一毛細(xì)孔流機(jī)理；3）溶解一擴(kuò)散機(jī)理。15. 微濾或超濾主要機(jī)理：1）在膜表面及微孔內(nèi)被吸附（一次吸附）；2）溶質(zhì)在膜孔中停留而被去除（阻塞）；3）在膜面被機(jī)械截留（篩分）。一般認(rèn)為物理篩 分起主導(dǎo)作用。16. 當(dāng)含有不同大小分子的混合液流動通過膜面時，在壓力差的作用下，混合液中小于膜孔的組分透過膜，而大于膜孔的組分被截留。這些被截留的組分在緊鄰 膜表面形成濃度邊界層，使邊界層中的濃度大大高于主體溶液中的濃度，形 成由膜面到