湖北理工學院環(huán)境工程原理復習提綱

1、環(huán)境工程原理復習提綱填空（20分）、選擇（10分）和判斷題（10分）1. 環(huán)境凈化與污染控制技術原理的分類。環(huán)境凈化與污染控制技術分為：水質凈化、空氣凈化、土壤凈化、固體廢物處理處置與資源化、物理性污染控制技術、生物污染控制、面源與移動源防治技術。污染控制技術從原理上可以分為：隔離、分離、轉化。2. 衡算系統(tǒng)；穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)與非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)；開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)。衡算系統(tǒng)：衡算的空間范圍。穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)中的流速、壓力、密度等物理量只是位置的函數，而不隨時間變化。非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)中的流速、壓力、密度等物理量不僅僅隨位置變化，而且隨時間變化。開放系統(tǒng)：能量和物質都能夠穿越系統(tǒng)的邊界的系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)：只有能量可

2、以穿越邊界而物質不能穿越邊界的系統(tǒng)。3. 環(huán)境工程“三傳”原理：傳質、傳熱、動量傳遞。4. 國際單位制中的7個基本單位和2個輔助單位。7個基本單位：長度(米/m)、質量(千克/kg)、時間(秒/s)、電流(安/A)熱力學溫度(開/K)、物質的量(摩/mol)、發(fā)光強度(坎/cd)2個輔助單位：平面角(弧度/rad)、立體角(球面度/sr)5. 量綱；MLtT量綱體系。量綱：可測量的性質（如長度、時間、溫度等）。MLtT量綱體系：M質量，L長度，t時間，T溫度（基本量綱）其他物理量的量綱可以由基本量綱表示，如速度(Lt1)、密度(ML-3)、壓力(ML-1t-2)等。6. 流體攜帶的能量；牛頓黏

3、性定律；黏性系數變化規(guī)律。流體攜帶的能量：內能（與溫度和質量有關e）、動能（）、位能（與位置有關系gz）、靜壓能（pv）,以上全部是單位質量的能量表示的公式。牛頓粘性定律： 作用于單位面積上的力正比于在距離y內流體速率的減少值。黏性系數變化規(guī)律：-動力黏性系數，-剪切應力，速度梯度。對于液體，當溫度升高時，分子間距離最大，吸引力減小，因而使速度梯所產生的剪切應力減小，即黏度減小。對于氣體，由于氣體分子間距大，內聚力很小，所以黏度主要是由氣體分子運動動量交換的結果引起的，溫度升高，分子運動加快，動量交換頻繁，所以黏度增加。7. 流體流動阻力損失的起因原因：黏性流體的內摩擦造成的摩擦阻力和物體前后

4、壓強差引起的形體阻力。8. 沿程阻力與局部阻力流體流過直管和管件時都存在阻力損失，流經直管時的阻力稱為沿程阻力損失，流經管件（如彎頭、三通、閥門等）時的阻力稱為局部阻力損失。9. 熱量傳遞方式三種方式：熱傳導（通過物質的分子、原子和電子的振動、位移和相互碰撞發(fā)生的熱量傳遞過程）；對流傳熱（流體中質點發(fā)生相對位移而引起的熱量傳遞過程）；輻射傳熱（通過電磁波傳遞能量的過程）。10. 熱傳導、對流傳熱和輻射傳熱規(guī)律；不同介質導熱系數變化規(guī)律熱傳導規(guī)律:物體各部分之間不發(fā)生相對位移，以導熱方式發(fā)生的熱量傳遞過程。導熱系數: A.氣體的系數隨溫度升高而增大；B.除水和甘油外,液體的導熱系數隨溫度升高而減

5、小; C.金屬>非金屬,金屬含雜質則系數變小,純金屬隨溫度升高系數變小,合金相反; D.晶體>非晶體,晶體隨溫度升高系數變小,非晶體相反(非金屬中石墨最高); E.多孔性固體系數與孔隙率、孔隙微觀尺長以及其中所含流體的性質有關。對流傳熱規(guī)律:由于流體的宏觀運動，冷熱流體相互摻混而發(fā)生熱量傳遞的過程。輻射傳熱規(guī)律:通過電磁波傳遞能量的過程。11. 傳質機理。分子擴散和渦流擴散12. 沉降分離的一般原理及類型原理：將含有顆粒物的流體置于某種力場中，使顆粒物與連續(xù)相的流體之間發(fā)生相對運動，沉降到器壁、器底或其他沉積表面，從而實現顆粒物與流體的分離。類型：重力沉降、離心沉降、電沉降、貴慣性

6、沉降和擴散沉降13. 離心分離效率的指標：臨界直徑和分離效率；粒級效率與總效率間的關系、分割粒徑粒級效率：進入旋風分離器的粒徑為di的顆粒物被分離下來的比例?？傂剩哼M入旋風分離器的全部粉塵中被分離下來的粉塵的比例。 xm粒徑為di的顆粒占總顆粒的質量分數。 14. 表面過濾/深層過濾的定義并且會分類表面過濾：采用的過濾介質的孔一般要比待過濾流體中的固體顆粒的粒徑小，過濾時這些固體顆粒被過濾介質截留，并在其表面逐漸累成濾餅深層過濾：通常發(fā)生在以固體顆粒為過濾介質的過濾操作中,由固體顆粒堆積而成的過濾介質層通常都較厚,過濾通道長而曲折,過濾介質層的空隙大于待過濾流體中的顆粒物的粒徑。15. 吸收

7、的基本步驟溶質由氣相主體傳遞至氣、液兩相界面的氣相一側，即氣相內的傳遞；溶質在兩相界面由氣相溶解于液相，即相際傳遞；溶質由相界面的液相一側傳遞至液相主體，即液相內傳遞。16. 氣膜、液膜及雙膜聯合控制實例滲透汽化，是有相變的膜滲透過程。膜上游物料為液體混合物，下游透過側為蒸汽。膜上游物料的混合物在膜兩側壓差的作用下，利用膜對被分離混合物中某組分有優(yōu)先選擇性透過的特點，使料液側優(yōu)先滲透組分滲透通過膜，在膜下游側汽化去除，從而達到從混合物分離提純的目的。17. 常見吸附劑特點；吸附分類、特點和分離機理特點：吸附容量大、選擇性強、穩(wěn)定性好、適當的物理性質、價廉易得分類：A.按作用力性質分類：物理吸附

8、和化學吸附 B.按吸附劑再生方法分類：變溫吸附和變壓吸附 C.按原料組成分類：大吸附量分離和雜質去除 D.按分離機理分類：位阻效應、動力學效應和平衡效應18. 離子交換樹脂的（按活性基團）分類、結構、親和力強弱順序；離子交換速度影響因素。分類：A.按樹脂的物理結構分類：凝膠型、大孔型和等孔型 B.按合成樹脂所用的單體分類：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系 C.按其活性基團分類：強酸性、弱酸性、強堿性、弱堿性結構：是具有特殊網狀結構的高分子化合物，由空間網狀結構骨架（即母體）和附著在骨架上的許多活性基團過程。親和力強弱順序：一價陽離子：Ti+ > Ag+ > Cs+ > Ro+ &g

9、t; Na+ > Li+二價陽離子：Ba2+ > Pb2+ > Sr2+ > Co2+ > Ni2+ Cu2+ > Zn2+ Mg2+ 一價陰離子： > 離子交換速度影響因素：離子性質、樹脂的交聯度、樹脂的粒徑、水中離子濃度、溶液溫度、流速或攪拌速率19. 離子交換膜的選擇透過性如圖所示，陽離子交換膜中有大量的帶負電的固定基團，這種固定基團與聚合物膜基相固定結合，由于電中性原因，會被在周圍流動的反離子所平衡。由于靜電相斥的作用，膜中的固定基團將阻止其他相同電荷的離子進入膜內。因此，只有反離子才可能在電場的作用下滲透通過膜。20. 邊界層理論；邊界層分離

10、現象及條件邊界層理論：見簡答題1邊界層分離現象：當物體表面曲率較大時，則往往會出現邊界層與固體壁面相脫離的現象。此時，壁面附近的流體將發(fā)生倒流并產生漩渦，導致流體能量大量損失。 邊界層分離的必要條件：存在黏性作用和逆壓梯度簡答題（每題8分，共32分）21. 流動邊界層理論。答：A.當實際流體沿固體壁面流動時，緊貼壁面處存在非常薄的一層區(qū)域，在此區(qū)域內，流體的流速很小，但速度分量沿壁面法向的變化非常迅速，即速度梯度很大，依牛頓黏性定律可知，在Re較大的情況下，即使對于很小的流體，其黏性力仍然可以達到很高的數值，因此它所起的作用與慣性力同等重要。B.邊界層外的整個流動區(qū)域稱為外部流動區(qū)域。在該區(qū)域

11、內，法向速度梯度很小，因此黏性力很小，在打Re情況下，黏性力比慣性力小得多，因此可將黏性力全部忽略，將流體的流動近似看成是理想流體。22. 管式換熱器的類型、強化換熱器的途徑答: 類型：蛇管式換熱器、套管式換熱器、列管式換熱器強化途徑：A.增加傳熱面積：具體為減小管徑、采用異形表面、加裝翅片；B.增大平均溫差：具體為改變兩側流體流向、提高蒸汽的壓強以提高蒸汽的溫度、增加列管式換熱器的殼程數（流體每通過殼體一次稱為一個殼程）；C.提高傳熱系數：具體為提高流體的速度、增強流體的擾動、在流體中加固體顆粒、在氣流中噴入液滴、采用短管換熱器、防止結垢和及時清除污垢。23. 傳熱邊界層理論答：將壁面附近因

12、傳熱而使流體溫度發(fā)生較大變化的區(qū)域（即溫度梯度較大的區(qū)域）成為傳熱邊界層。流體層溫度從壁面處的Tw 向T0 的變化具有漸進趨勢，只有在法向距離無限大處才等于T0，因此，將(T - Tw)= 0.99(T0 -Tw)處作為傳熱邊界層的界限，該界限到壁面的距離稱為邊界層的厚度。24. 傳質邊界層理論答：將壁面附近濃度梯度較大的流體層稱為傳質邊界層。25. 表面過濾和深層過濾中的過程及區(qū)別答：表面過濾：采用的過濾介質的孔一般要比待過濾流體中的固體顆粒的粒徑小，過濾時這些固體顆粒被過濾介質截留，并在其表面逐漸累成濾餅深層過濾：通常發(fā)生在以固體顆粒為過濾介質的過濾操作中,由固體顆粒堆積而成的過濾介質層通

13、常都較厚,過濾通道長而曲折,過濾介質層的空隙大于待過濾流體中的顆粒物的粒徑。區(qū)別：表面過濾主要特征是隨著過濾過程的進行，待過濾混合物中的固體顆粒被截留在介質表面并逐漸積累成濾餅層。深層過濾特征是過濾發(fā)生在過濾介質層內部。26. 雙膜理論答：相互接觸的氣、液兩相流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側分別有一層虛擬的氣膜和液膜。溶質分子以穩(wěn)態(tài)的分子擴散連續(xù)通過這兩層膜。在相界面處，氣、液兩相在瞬間即可達到平衡，界面上沒有傳質阻力，溶質在界面上兩相組成存在平衡關系。在膜層以外，氣、液兩相流體都充分湍動，不存在濃度梯度，組成均一，沒有傳質阻力；溶質在每一相中的傳質阻力都集中在虛擬的膜層內。27. .吸附的

14、過程及控制答：過程：第一步是吸附質由流體相擴散到吸附劑外表面，稱為外擴散；第二步是吸附質由吸附劑的外表面向微孔中內表面擴散，稱為內擴散；第三步是吸附質被吸附劑表面吸附?？刂疲簜髻|速率主要取決于第一步和第二步，這兩步的速率有時相差很大。如果外擴散速率很慢，阻力很大，則過程的速率由外擴散決定，稱為外擴散控制。反之，如果內擴散速率很慢，阻力很大，則過程的速率取決于內擴散，稱為內擴散控制。28. 吸附劑主要特征答：吸附容量大、選擇性強、穩(wěn)定性好、適當的物理性質、價廉易得29. 離子交換樹脂的離子交換過程答：邊界水膜內的遷移；交聯網孔內的擴散；離子交換（速度很快）；交聯網內的擴散；邊界水膜內的遷移（總體速度有第或步控制）。30. 濃差極化現象及減弱該現象的措施答：現象：濃度差存在導致緊靠膜面的溶質反向擴散到主體溶液中，這就是超濾過程中的濃差極化現象。 措施：使膠體或大分子溶質在膜表面上的濃度超過其在溶液中的溶解度，此時，膜的表面便會形成凝膠層，一旦凝膠層形成，滲透速率就與超濾壓差無關。