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(wú)量綱1. 量綱：用來(lái)描述物體或系統(tǒng)物理狀態(tài)的可測(cè)量性質(zhì)。 量綱與單位不同，其區(qū)別在于，量綱是可測(cè)量的性質(zhì)，而單位是測(cè)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(zhǎng)度】或【L】表示長(zhǎng)度的量綱，不是具體確定數(shù)值的某一長(zhǎng)度。分類：基本量（質(zhì)量M、長(zhǎng)度L、時(shí)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(wú)量綱準(zhǔn)數(shù)：由各種變量和參數(shù)組合而成的沒(méi)有單位的群數(shù)。無(wú)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(wú)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(dòng)狀態(tài)。定義式： Re=u L/（：密度，kg/m；

2、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/m；mA：混合物中組分A的質(zhì)量，kg；V：混合物的體積，m）2.物質(zhì)的量濃度：cA=nA/V（cA：組分A的物質(zhì)的量濃度，kmol/m；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(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=nART（p：混合氣體的絕對(duì)壓力，Pa；VA：組分A的體積，m；nA：組分A的物質(zhì)的量，mol；

3、R：理想氣體常數(shù)，8.314 J/（mol K）；T：混合氣體的絕對(duì)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，mol)（二） 流量：qV=V/t（m/s）體積流量 qm=V/t（kg/s）質(zhì)量流量 qm=

4、qv（三） 流速：um=qv/(d/4)（m/s） （經(jīng)常使用圓形管，d為內(nèi)徑）（四） 通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)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：?jiǎn)挝粫r(shí)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：?jiǎn)挝粫r(shí)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：?jiǎn)挝粫r(shí)間系統(tǒng)內(nèi)部物料能量的積累，kJ/s；E：?jiǎn)挝粫r(shí)間系統(tǒng)內(nèi)部總能量的變化，kJ/s）四、 流體流動(dòng)（um2/um1=(d1/d2)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(dòng)能、位能及靜壓能。在流體流動(dòng)過(guò)程中可以相互轉(zhuǎn)變，也可轉(zhuǎn)

5、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：1/2um2+gz+p/=-We-hf3. 伯努利方程：1/2um2+gz+p/=04. 雷諾數(shù)：Re=u L/（圓管內(nèi)：Re4000時(shí)，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(dòng)力黏性系數(shù)，簡(jiǎn)稱黏度，Pas；dux/dy：垂直于流動(dòng)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)力與該處垂直于流動(dòng)方向的速度梯度dux/dy成正比。適用于層流運(yùn)動(dòng)。6. 黏度：=/（：流體運(yùn)動(dòng)黏度，m2/s；：流體密度，kg/m3） 溫度對(duì)黏度的影響較大，由

6、于內(nèi)聚力是影響?zhàn)ざ鹊闹饕蛩?，因此，?duì)于液體，當(dāng)溫度升高時(shí)，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，即黏度減小；對(duì)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(dòng)動(dòng)量交換的結(jié)果所引起的，溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加快，動(dòng)量交換頻繁，所以黏度增加。7. 流動(dòng)狀態(tài)對(duì)剪切應(yīng)力的影響：流動(dòng)的剪切應(yīng)力除了由分子運(yùn)動(dòng)引起外，還由質(zhì)點(diǎn)脈動(dòng)引起。由于質(zhì)點(diǎn)脈動(dòng)對(duì)流體之間的相互影響遠(yuǎn)大于分子運(yùn)動(dòng)，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)大小；2）物體形狀；3）物體表面粗糙度9. 范寧公式：

7、pf=l/dum2/2 (摩擦系數(shù)是流體的物性和流動(dòng)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(duì)粗糙度/d的關(guān)系P82（P113,3.5,3.12）10. 局部阻力損失：hf=um2/2（：局部阻力系數(shù)，無(wú)量綱，=l/d）11. 流體測(cè)量計(jì)：1）測(cè)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)五、 熱量傳遞1.熱量傳遞的方式：1）導(dǎo)熱；2）熱對(duì)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(dòng)黏度越大，表明該

8、物體傳遞動(dòng)量的能力越大，流速受影響的范圍越廣，即流動(dòng)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(duì)流傳熱系數(shù)） 保溫層的臨界厚度：0.5（dc-d1）(d1：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(guò)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(guò)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(duì)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)=2.910-38.灰體：物體能以相同的吸收率吸收所有波長(zhǎng)范圍的輻射能，則物

9、體對(duì)投入輻射的吸收率與外界無(wú)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在組分B中進(jìn)行擴(kuò)散的分子擴(kuò)散系數(shù)，m2/s）3. 施密特?cái)?shù)：SC=/DAB傳遞邊界層厚度c與流動(dòng)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(dòng)量傳遞能力和分子擴(kuò)散能力的比值，表示物性對(duì)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

10、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(chǎng)（重力場(chǎng)、離心力場(chǎng)、電場(chǎng)或慣性場(chǎng)）中，使顆粒物與連續(xù)相的流體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)力）、慣性沉降（慣性力）和擴(kuò)散沉降（熱運(yùn)動(dòng)）。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-）/gdp2 (斯托克斯（Stokes）公式) 過(guò)渡區(qū)：2Rep103，艾倫（Allen）公式 湍流區(qū)：

11、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^(guò)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(guò)程稱為反滲透。14. 反滲透和納濾過(guò)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(dòng)通過(guò)膜面時(shí)，在壓力差的作用下，混合液中小于膜孔的組分透過(guò)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