环境工程原理重点

1、环境工程原理重点第一部分一、 量纲与无量纲1 .量纲：用来描述物体或系统物理状态的可测量性质。量纲与单位不同，其区别在于，量纲是可测量的性质，而单位是测量的标准，用这些标准和确定的数值可以定量的描述量纲。表示：如【长度】或【L表示长度的量纲，不是具体确定数值的某一长度。分类：基本量（质量M、长度L、时间t、温度T）和导出量。导出量量纲可 用基本量量纲组合形式表示。2 .无量纲准数：由各种变量和参数组合而成的没有单位的群数。无量纲准数实 际上量纲为1,其数值与所选单位制无关，但组合群数单位统一。雷诺数Re：惯性力与黏性力之比，用于判断流体的流动状态。定义式：Re= pu L/ N （ p ：密度

2、，kg/m 3; u :流速，m/s ; ii :黏度，kg/（m s）二、常用物理量及其表示方法（一）浓度1 .质量浓度：pa =m a/V （pa：组分A的质量浓度，kg/m 3; mA：混合物中 组分A的质量，kg ; V:混合物的体积，m3）2 .物质的量浓度：CA=na/V （Ca：组分A的物质的量浓度，kmol/m 3; nA： 混合物中组分A的物质的量，kmol ）3 .两者关系：Ca= pa/M a （Ma：组分A的摩尔质量，kg/kmol ）4 .质量分数：XmA=m A/m （XmA：组分A的质量分数；m：混合物的总质量，kg）5 .理想气体状态方程：pVA=naRT （p

3、：混合气体的绝对压力，Pa； Va：组分A的体积，m3; nA：组分A的物质的量，mol ; R:理想气体常数，8.314 J/（mol K） ; T:混合气体的绝对温度，K）6 .摩尔分数：XA=nA/n （xa：组分A的摩尔分数；n：混合物总物质的量，mol ）7 .质量比：混合物中某组分的质量与惰性组分质量的比值。以 XmA表示。XmA =m A/（m-m A）（XmA :组分A的质量比，量纲为1 ；m-m A混合物中惰性物质的质量，kg）摩尔比：混合物中某组分的物质的量与惰性组分物质的量的比值。以 X表示。XA=nA/ （n-n A）（XA：组分A的摩尔比，量纲为1 ; n-n A：混

4、合物中惰性组分的物质的量，mol）（二）流量：qV=V/t （m3s -体积流量 qm=V p/t （kg/s -质量流量qm=qvp（三）流速：Um=qv/（就24） （m/s ）（经常使用圆形管，d为内径）（四）通量：单位时间内通过单位面积的物理量。表示传递速率的重要物理量。3、 热量衡算方程： =EHP-EHF+Eq （EHF :单位时间输入系统的物料的始值总和，即物料带入的能量总和，kJ/s ; EHp：单位时间输出系统的物料的始值总和，及物料带出的能量总和，kJ/s ; Eq：单位时 问系统内部物料能量的积累，kJ/s ; ：单位时间系统内部总能量的 变化，kJ/s ）4、 流体流动

5、（Um2 /U mi=（di/d 2）2圆形管道）1 .机械能衡算方程设计的能量分为两类：1）机械能：包括动能、位能及静压 能。在流体流动过程中可以相互转变， 也可转变为热和内能；2）内能和热： 不能直接转变为机械能而用于流体的输送。2 .方程：1/2 Aum2+gAz+Ap/ p=-We-Ehf3 .伯努利方程：1/2 AUm2+gAz+Ap/ k04,雷诺数：Re= pu L/叱阚管内：Re4000时，一般出现 湍流，称为湍流区）5 .牛顿黏性定律：乎-ndu x/dy （r :剪切应力，N/m 2;以：动力黏性系数，简 称黏度，Pa s； du x/dy :垂直于流动方向的速度梯度，或称

6、剪切变形速率， s-1）该定律指出，相邻流体层之间的剪切应力T与该处垂直于流动方向的速度梯度 du x/dy成正比。适用于层流运动。6 .黏度：v= /1 p （y :流体运动黏度，m2/s ; p :流体密度，kg/m 3）温度对黏度的影响较大，由于内聚力是影响黏度的主要因素，因此，对于液体，当温度升高时，分子间距离增大，吸引力减小，因而使速度梯度 所产生的剪切应力减小，即黏度减小；对于气体，由于气体分子间距大，内 聚力很小，所以黏度主要是由气体分子运动动量交换的结果所引起的，温度 升高，分子运动加快，动量交换频繁，所以黏度增加。7 .流动状态对剪切应力的影响：流动的剪切应力除了由分子运动引

7、起外，还由 质点脉动引起。由于质点脉动对流体之间的相互影响远大于分子运动，因此 剪切应力将大大增加。8 .阻力损失起因：黏性流体的内摩擦造成的摩擦阻力和物体前后压强差引起的 形体阻力。损失影响因素：1）雷诺数大小；2）物体形状；3）物体表面粗糙度9 .范宁公式： p尸入-l/d pum2/2 （摩擦系数入是流体的物性和流动状态的函 数，量纲为1）摩擦系数入与雷诺数 Re及相对粗糙度e /d的关系P82 （P113,3.5,3.12 ）10 .局部阻力损失：hf=&m2/2 （一局部阻力系数，无量纲，E=x/d ）11 .流体测量计：1）测速管；2）孔板流量计；3）文丘里流量计；4）转子流量 计

8、五、热量传递1 .热量传递的方式：1）导热；2）热对流；3）热辐射2 .傅立叶定律：q=Q/A=-入dT/dy （Q：传热速率，W;q：热流密度，W/m 2； 入：导热系数，W/（m -K）；dT/dy :热度梯度， K/m ; A:垂直于热流方向的面积，m2）3 .普兰德数：Pr= Ma= pcp/入运动黏度v越大,表明该物体传递动量的能力越大，流速受影响的范围越广， 即流动边界层增厚；导热系数a越大，热量传递越迅速，温度变化范围越大，即 传热边界层增厚。4 .保温层的临界直径：dc=2M a （de：临界直径；入：导热系数；“：对流传热系数 ） 保温层的临界厚度：0.5 （dc-dj （d

9、1：保温层内径）5 .热辐射：物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程。不需要媒介。6 .辐射传热：物质之间相互辐射和吸收辐射能的传热过程。7 .黑体：落在物体表面的辐射能全部被物体吸收，这种物体称为绝对黑体。黑体具有最大的吸收能力，也具有最大的辐射能力。LT=常数=2.9 X10-38 .灰体：物体能以相同的吸收率吸收所有波长范围的辐射能，则物体对投入辐射的吸收率与外界无关，这种物体成为灰体。六、质量传递1 .传递机理：1）分子扩散；2）涡流扩散2 .费克定律：Naz=-D abdca/dz （Naz：扩散通量或扩散速率，kmol/ （m2s）;Ca：组分A的物质的量，kmol/m

10、3; Dab：组分A在组分B中进行扩散的分 子扩散系数，m2/s ）3 .施密特数：Sc= MD ab传递边界层厚度6 c与流动边界层厚度6 一般并不相等，他们的关系取决于Sc。Sc是分子动量传递能力和分子扩散能力的比值, 表示物性对传质的影响, 代表了壁面附近速率分布与浓度分布的关系。第二部分一、沉降1 .污染体系分为均相和非均相；分离技术分为传质分离（均相）和机械分离（非 均相）。2 .沉降分离主要用于颗粒物从流体中的分离。其原理是将含有颗粒物的流体（水或气体）至于某种力场（重力场、离心力 场、电场或惯性场）中，使颗粒物与连续相的流体之间发生相对运动，沉降到器壁、器底或其他沉积表面，从而实

11、现颗粒物与流体的分离 沉降分离包括重力沉降（重力）、离心沉降（离心力）、电沉降（电场力）、惯 性沉降（惯性力）和扩散沉降（热运动）。3 .颗粒流体阻力由形状阻力和摩擦阻力组成。4 .重力沉降受重力、浮力和阻力；离心沉降受离心力和周围流体浮力。5 .层流区：Rep2, ut=1/18 （ pp-p ） / 仙 gdp2 （斯托克斯（Stokes ）公式）过渡区：2Rep103,艾伦（Allen ）公式湍流区：103RepC2=0,则溶液侧的溶剂化学位1 1 若膜两侧的压力相等，则溶剂分子自纯溶剂的一方 透过膜进入溶液的一方，这就是渗透现象。依靠外界压力使溶剂从高浓度侧向低浓度侧渗透的过程称为反渗透。14 .反渗透和纳滤过程机理的基本理论：1）氢键理论；2）悠闲吸附一毛细孔流 机理；3）溶解一扩散机理。15 .微滤或超滤主要机理：1）在膜表面及微孔内被吸附（一次吸附）；2）溶质 在膜孔中停留而被去除（阻塞）；3）在膜面被机械截留（筛分）。一般认为物 理筛分起主导作用。16 .当含有不同大小分子的混合液流动通过膜面时，在压力差的作用下，混合液 中小于膜孔的组分透过膜，而大于膜孔的组分被截留。这些被截留的组分在 紧邻膜表面形成浓度边界层，使边界层中的浓度大大高于主体溶液中的浓度， 形成由膜面到