環(huán)境工程原理重點(diǎn)

1、環(huán)境工程原理重點(diǎn)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)。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 u L/ y（p:

2、密度，kg/m3;u:流速，m/s；卩：黏度，kg/（ms）二、 常用物理量及其表示方法（一） 濃度1.質(zhì)量濃度：pA=m/V （pA：組分A的質(zhì)量濃度，kg/m3;m：混合物中組分A的質(zhì)量，kg;V:混合物的體積，n3）2.物質(zhì)的量濃度：CA=nA/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=pA/MA（MA：組分A的摩爾質(zhì)量，kg/kmol）4.質(zhì)量分?jǐn)?shù)：Xm=m/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：pV=nART（p:混合氣體的絕對壓力，Pa；VA：組分A的體積，m3;nA：組分A的

3、物質(zhì)的量，mol;R：理想氣體常數(shù)，8.314 J/（molK）;T：混合氣體的絕對溫度，13 環(huán)四iT kK）6.摩爾分?jǐn)?shù)：XA=n/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=m/（m-mA）（XmA組分A的質(zhì)量比，量綱為1；m-m：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=n(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，mol)(二)流量：qV=V/t (n3/s )體積流量qm-Vp /t（kg/

4、s）質(zhì)量流量qm=qvp(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=EHP-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出單位時間輸出系統(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; E：單位時間系統(tǒng)內(nèi)部總能量的變化，kJ/s）四、 流體流動（Um/Um1=（d1/d2）2圓形管道）1.機(jī)械能衡算方程設(shè)計(jì)的能量分為兩類：1）機(jī)械能：包括動能、位能及靜壓能。在流

5、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 _ _2.方程：1/2Um+gAz+Ap/ p =-W Ehf3.伯努利方程：1/2Um+gAz+A p/ p =04.雷諾數(shù)：Re=p u L/（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 =- dux/dy （ T：剪切應(yīng)力，N/m2;卩：動力黏性系數(shù)，13 環(huán)四z- -n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）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)

6、動。6.黏度：v =卩/ p（V：流體運(yùn)動黏度，m/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?。粚τ跉怏w，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)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

7、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)大小；2）物體形狀；3）物體表面粗糙度9.范寧公式：Pf二二入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 u：/2 （E：局部阻力系數(shù)，無量綱，E =入l/d ）11.流體測量計(jì)：1）測速管；2）孔板流量計(jì)；3）文丘里流量計(jì)；4）轉(zhuǎn) 子流量計(jì)13 環(huán)四五、 熱量傳遞1.熱量傳遞的方式：1)導(dǎo)熱；2)熱對流；3)熱輻射2.傅立葉定律：q=Q/A二二-入dT/dy(Q:傳熱速率，W q：熱流密度，

8、W/m；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，mi)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(dc: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)(d仁保溫層內(nèi)徑)5.熱輻射：物體由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

9、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 二常數(shù)=2.9 X 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：NKZ=-DABdca/dz(Nz：擴(kuò)散通量或擴(kuò)散速率，kmol/(m-s)；CA：組分A的物質(zhì)的量，kmol/m3；DAB：組分A在組分B中進(jìn)行擴(kuò)散的分 子擴(kuò)散系數(shù)，m/s)3.施密特?cái)?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

10、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。13 環(huán)四&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）02.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

11、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（pp- p） /gdp2（斯托克斯（Stokes）公式）過渡區(qū)：2Re103,艾倫（Allen）公式oC湍流區(qū)：10ReC2=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，形成由膜面到主體溶液之間的濃度差。濃度差