環(huán)境工程原理重點(diǎn)

1、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= uL/ （：

2、密度， kg/m3；u：流速， m/s；：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： A=mA/V（ 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=nA/V （c A：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=A/MA（MA：組分 A的摩爾質(zhì)量， kg/kmol ）4. 質(zhì)量分?jǐn)?shù)： xmA=mA/m（x mA：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=nAR

3、T（p：混合氣體的絕對壓力， 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)，（molK）； 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-n A）（X A：組分 A 的摩爾比，量綱為 1；n-n

4、A：混合物中惰性組分的物質(zhì)的量，mol）（二）流量： qV=V/t （m3/s）體積流量 qm=V/t （ kg/s ）質(zhì)量流量qm=qv（三）流速： um=qv/（ 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=HP-HF+Eq（ 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 ； 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 ；E： 單位時間系統(tǒng)內(nèi)部總能量的變化， kJ/s ）四

5、、流體流動（ um2/u m1=（d1/d 2）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。22. 方程： 1/2 um2+gz+p/ =-We- hf3. 伯努利方程： 1/2 um2+g z+ p/ =04. 雷諾數(shù)： Re=uL/ （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： =- dux/dy （ ：剪切應(yīng)力， N/m2; ：動力黏性系數(shù)，簡稱黏度，Pas；dux/dy ：垂直于流動方向的速度梯度

6、， 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： =/ （：流體運(yùn)動黏度， m2/s ；：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)

7、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?。?2）物體形狀； 3）物體表面粗糙度9. 范寧公式： pf=l/d um2/2 （ 摩擦系數(shù)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)與雷諾數(shù) Re及相對粗糙度 /d 的關(guān)系P82（P113, ）10. 局部阻力損失： hf =um2/2 （：局部阻力系數(shù)，無量綱， =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

8、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=-dT/dy （Q：傳熱速率， W；q：熱流密度， W/m2；：導(dǎo)熱系 數(shù)，W/（mK）；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=/a=cp/ 運(yùn)動黏度越大，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/ （dc：臨界直徑；：導(dǎo)熱系數(shù)；：對流傳熱系數(shù)）保溫層的臨界厚度：（dc-d 1） （d 1：保溫層內(nèi)徑 ）5. 熱輻射：物體

9、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。 mT=常數(shù) =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=-DABdca/dz （NAz：擴(kuò)散通量或擴(kuò)散速率， kmol/ （m2s）；cA：組分 A 的 物質(zhì)的量， kmol/m3；DAB：組分 A在組

10、分 B中進(jìn)行擴(kuò)散的分子擴(kuò)散系數(shù)， m2/s ）3. 施密特數(shù)： SC= /DAB傳遞邊界層厚度 c 與流動邊界層厚度一般并不相等，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，從而實現(xiàn)顆粒物與流體的分離。

11、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. 重力沉降受重力、浮力和阻力；離心沉降受離心力和周圍流體浮力。25. 層流區(qū)：Rep2，ut=1/18（p-）/gdp2（斯托克斯（ Stokes ）公式）過渡區(qū)： 2Rep103，艾倫（ Allen ）公式湍流區(qū)： 103Repc2=0，則溶液側(cè)的溶劑化學(xué)位 12。若膜兩側(cè)的壓力相等，則溶劑分子自純?nèi)軇┑囊环酵高^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）悠閑吸附毛細(xì)孔流機(jī)理； 3） 溶解擴(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