华北理工环境工程原理课程教学大纲

1、环境工程原理课程教学大纲课程名称：环境工程原理 课程编号：H04404 英文名称：Principles of Environmental Engineering 课程属性：必修课学 时：48 学 分：3.5分先修课程：无机化学、分析化学、物理化学 后续课程：水污染控制工程、大气污染控制工程 适用专业：环境工程 一、课程简介 本门课程是环境工程专业的专业基础课。该课程的主要任务是深入理解环境污染控制工程中涉及的具有共性的工程学基础、基本过程和现象，系统掌握流体流动和热量与质量传递过程的基础理论，系统掌握常用分离技术的基本原理、特点和工艺过程的基本计算方法。课程第一部分重点阐述环境工程学的基本概念

2、和基本理论，包括物料与能量衡算以及流体流动、热量传递和质量传递过程的基本理论等；第二部分主要阐述沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的理论。本课程从环境工程的实际需求出发，通过与环境工程实践紧密结合的例题，对基本原理进行深入浅出的阐述，旨在培养学生解决复杂环境问题的能力，系统整体优化的观念，使学生具备扎实、系统和宽厚的理论基础。教学过程中采用讲授、启发、引导、讨论等多种方式，借助教具、课堂举例、课外习题、案例、视频演示以及图片讲解等多种手段提高教学效果，使学生深入理解抽象的理论问题，进而与实际问题相结合，理论联系实际，为今后分析解决实际工程问题打下基础。二、课程内容及学时分配

3、教 学 环 节 课 时 安 排讲课习题课讨论课实验课上机其它合计406100148第一单元：绪论（建议学时数：1学时）【学习目的和要求】1.知识掌握要求学生初步了解环境净化与污染控制技术并理解其作用原理；了解环境工程专业体系，了解课程内容，明确课程的学习方法。2.能力培养通过本单元的学习，培养学生的自学能力和总结归纳能力。3.教学方法 讲授、引导法。【重点】环境净化与污染控制技术并理解其作用原理; 课程的学习方法。【难点】课程的学习方法。第二单元：质量衡算与能量衡算（建议学时数：3学时）【学习目的和要求】知识掌握理解量纲和无量纲准数的概念，理解非稳态系统质量衡算的思路，能够进行简单非稳态系统的

4、质量衡算，理解能量衡算方程和热量衡算方程。要求学生掌握不同单位制中对应单位之间的换算，掌握浓度、流量中不同表示方法之间的换算；掌握稳态质量衡算，掌握封闭系统和开放系统的热量衡算。2.能力培养通过本单元的学习，培养学生的自学能力和总结归纳能力。3.教学方法 讲授、引导法。【重点】同一物理量在的不同单位制之间的换算，常用物理量及其表示方法，稳态系统质量衡算，封闭系统和开放系统的热量衡算。【难点】量纲和无量纲准数的概念，稳态系统和非稳态系统的质量衡算。第三单元：流体流动（建议学时数：6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握要求学生理解雷诺数和流体流动状态的关系；理解流体内摩擦力的概念，理解边界层的形成

5、、分离；理解流体流动阻力损失产生的原因和影响因素。要求学生掌握管流系统的质量、能量衡算，能够对常见系统进行总能量衡算和机械能衡算，掌握圆直管内层流、湍流流动的阻力损失相关计算和管道局部阻力损失的计算，掌握简单管路和复杂管路的相关计算；掌握常用的流量计的结构和原理，能够进行流速或流量的计算。2.能力培养通过理论和相关例题的学习，锻炼学生的思维能力，使学生初步了解污染物去除过程中流体输送的基本理论，培养学生用理论联系实际的方法认识生产生活中的问题。3.教学方法启发、讲授法。【重点】管流系统的质量衡算方程和能量衡算方程，管内的沿程阻力损失和局部阻力损失，简单管路和复杂管路的流速、流量、阻力损失、机械

6、能等的相关计算，常用流体流量测量装置的结构、原理和流速或流量的相关计算。【难点】流体的内摩擦力，边界层的形成过程，边界层分离，管流系统的机械能衡算方程，管内的沿程阻力损失和局部阻力损失的计算，简单管路和复杂管路的流速、流量、阻力损失、机械能等的相关计算。第四单元：热量传递（建议学时数：7学时）【学习目的和要求】1.知识掌握了解管内强制对流传热系数、大空间自然对流传热、蒸气冷凝传热系数的计算方法，了解气体辐射能力和对流辐射联合传热过程的原理。理解傅立叶定律、牛顿冷却定律、导热系数和对流传热系数的概念，理解对流传热的机理和影响因素，理解辐射传热的基本概念和物理辐射能力的概念，理解和掌握强化换热器传

7、热过程的途径。掌握单层平壁和多层平壁的稳定热传导，掌握圆管壁的稳定热传导；掌握间壁传热传热速率、传热系数、传热推动力及传热单元数等的相关计算；掌握保温层及临界直径的计算方法，掌握物体间辐射传热量的计算方法，掌握管式换热器和板式换热器的结构和工作原理。2.能力培养培养学生思维能力，采用理论联系实际的方法培养学生的创新意识、实践意识。3.教学方法引导、讨论、讲授法。【重点】傅立叶定律，牛顿冷却定律，导热系数及工程中常用材料的导热性能，单层平壁和多层平壁的稳定热传导，圆管壁的稳定热传导，对流传热的机理和影响因素，对流传热速率的计算，保温层临界直径和临界厚度的相关计算，间壁传热的传热速率、总传热系数、

8、总热阻等相关计算，辐射传热的基本概念，物体间辐射传热量的计算方法，管式换热器和板式换热器的结构和工作原理，强化换热器传热过程的途径。【难点】单层平壁和多层平壁的稳定热传导，圆管壁的稳定热传导，单层平壁和多层平壁的稳定热传导，圆管壁的稳定热传导，对流传热速率的计算，保温层临界直径和临界厚度的相关计算，间壁传热的传热速率、总传热系数、总热阻等相关计算，辐射传热的基本概念，物体间辐射传热量的计算方法。第五单元：质量传递（建议学时数：3学时）【学习目的和要求】1.知识掌握要求学生了解环境工程中常见的传质过程，理解对流传质机理和传质边界层理论，理解对流传质速率的表达形式，为学习第八章吸收打下基础。掌握分

9、子扩散和涡流扩散的传质机理，掌握单向扩散和等分子反向扩散速率的相关计算。2.能力培养培养学生思维能力、综合分析能力。3.教学方法引导、讲授法。【重点】分子扩散和涡流扩散的传质机理，单向扩散和等分子反向扩散的扩散通量，对流传质机理和传质边界层理论，对流传质速率方程。【难点】分子扩散和涡流扩散的传质机理，单向扩散和等分子反向扩散的扩散通量，对流传质机理和传质边界层理论，对流传质速率方程。第六单元：沉降（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握要求学生了解沉降分离的原理和类型，了解沉降分离设备的基本结构，了解离心沉降机的工作原理。掌握重力场中不同流动状态下颗粒沉降速度和粒径的计算，掌握沉降

10、分离设备的工作原理，掌握旋风分离器和旋流分离器的基本操作原理，掌握旋流器临界直径和分离效率的相关计算，掌握电除尘器和惯性除尘器的结构和工作原理。2.能力培养培养学生思维能力，分析解决实际问题的能力。3.教学方法启发、讲授法。【重点】重力场中不同流动状态下颗粒沉降速度的计算，沉降分离设备的基本结构和工作原理，旋流器工作原理，临界直径和分离效率的计算，电除尘器和惯性除尘器的结构和工作原理。【难点】重力场中不同流动状态下颗粒沉降速度的计算，沉降分离设备的基本结构和工作原理，旋流器工作原理，临界直径和分离效率的计算，离心沉降机的工作原理。第七单元：过滤（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌

11、握要求学生了解过滤过程、过滤介质、过滤分类；了解滤饼洗涤速度和时间的计算；了解流体通过颗粒床层的流动情况和影响因素，理解深层过滤过程中悬浮颗粒的运动情况。掌握恒压、恒速过滤的相关计算，能够进行空床流速、操作压差、滤饼厚度、颗粒床层高度的相关计算，掌握深层过滤的水头损失的计算方法。2.能力培养培养学生思维能力，分析解决实际问题的能力。3.教学方法案例式、讲授法。【重点】表面过滤中恒压过滤、恒速过滤的相关计算，深层过滤中空床流速、操作压差、滤饼厚度、颗粒床层高度的相关计算。【难点】表面过滤中恒压过滤、恒速过滤的相关计算，深层过滤中空床流速、操作压差、滤饼厚度、颗粒床层高度的相关计算。第八单元：吸收

12、（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握要求学生了解吸收的定义、类型与应用，了解化学吸收的特点，了解吸收设备的主要工艺，理解操作线、平衡线的关系。掌握亨利定律、相平衡及其在吸收过程中的计算应用，掌握物理吸收过程的传质机理和双膜理论，掌握总传质速率和传质阻力的相关计算；掌握化学吸收的平衡关系和传质速率的计算；掌握填料塔全塔物料衡算，掌握吸收剂用量和填料塔高度的计算。2.能力培养培养学生思维能力，分析解决实际问题的能力。3.教学方法案例式、讲授法。【重点】亨利定律、相平衡关系等的相关计算，物理吸收过程的机理和双膜理论，总传质速率和传质阻力的计算，化学吸收的传质速率，填料塔全塔物料衡算，

13、用操作线、平衡线的关系确定吸收剂用量，填料塔高度的计算。【难点】亨利定律、相平衡关系等的相关计算，总传质速率和传质阻力的计算，填料塔全塔物料衡算，用操作线、平衡线确定吸收剂用量的计算，填料塔高度的计算。第九单元：吸附（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握要求学生了解吸附分离操作的分类和应用，了解常用吸附剂及其主要特性，了解吸附等温式的拟合方法，掌握单级吸附、多级吸附、多级逆流吸附的相关计算，了解固定床吸附穿透时间的计算方法，理解固定床穿透曲线、穿透点和穿透时间的概念。掌握吸附的基本原理。2.能力培养培养学生思维能力，分析解决实际问题的能力。3.教学方法讲授法。【重点】常用吸附剂及

14、其主要特性，吸附的基本原理，固定床吸附穿透曲线、穿透点和穿透时间，单级吸附、多级吸附、多级逆流吸附的相关计算。【难点】吸附的基本原理，单级吸附、多级吸附、多级逆流吸附的相关计算,固定床吸附穿透曲线、穿透点和穿透时间。第十单元：其它分离过程（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握要求学生了解离子交换树脂的结构及其物理化学性质，了解离子交换速度的步骤及控制步骤和交换速度的影响因素，了解离子交换树脂的特征参数，能够利用选择性系数计算交换平衡时的离子浓度。要求能够利用三角相图确定三元混合物的组成，理解分配曲线和分配系数的意义，掌握萃取剂和稀释剂不互溶体系的单级萃取和多级错流、逆流萃取的最小

15、萃取剂用量、理论级数等的相关计算。了解膜分离过程的分类、特点及种类，理解膜分离过程的表征参数：渗透性和选择性，理解膜传递过程的理论模型：多孔模型、溶解扩散。2.能力培养培养学生思维能力，分析解决实际问题的能力。3.教学方法启发式、讲授法。【重点】离子交换树脂的结构及其物理化学性质，离子交换速度的控制与影响因素；萃取的机理，单级萃取、多级错流、逆流萃取的相关计算。膜分离过程的表征参数和推动力，膜传递过程的机理。【难点】萃取的机理，单级萃取、多级错流、逆流萃取的相关计算。膜传递过程的机理。三、考核方式及要求1.考核方式：开卷考试2.评分标准成绩比例：总成绩=考试成绩70% + 平时成绩30%，其中

16、平时成绩为出勤成绩、提问成绩、作业成绩的平均值。质疑：每次质疑平时成绩加5分。课堂讨论：每次发言加5分。四、教材及参考书1. 胡洪营主编，环境工程原理，高等教育出版社，2005年8月；2. 姚玉英主编，化工原理（上、下），天津大学出版社，1996年8月；3. 郝吉明，马广大主编，大气污染控制工程，高等教育出版社，2002年5月；4. 高廷耀等主编，水污染控制工程（上、下），高等教育出版社，2007年3月。五、责任认定1.大纲执笔人：2.大纲审定人：3.制定时间：2011年11月教学进度表：周次讲次课内学时课内学时授课内容任课教师 11221 绪论；2 质量衡算与能量衡算：2.1 常用物理量12

17、222 质量衡算与能量衡算：2.2 质量衡算；2.3 能量衡算23223 流体流动：3.1 管流系统衡算方程；3.2 流体流动的内摩擦力24223 流体流动：；3.3 边界层理论；3.4 流体流动的阻力损失35223 流体流动：3.5 管路计算；3.6 流体测量36224 热量传递：4.1 热量传递方式；4.2 热传导47224 热量传递：4.3 对流传热48224 热量传递：4.4 辐射传热；4.5 换热器6922习题课610225 质量传递：5.1 环境工程中的传质过程；5.2 质量传递的基本原理；5.3 分子传质711225 质量传递：5.4 对流传质712226 沉降：6.1 沉降分离的基本概念；6.2 重力沉降813226 沉降：6.3 离心沉降；6.4 其他沉降814227 过滤：7.1 过滤操作的基本概念；7.2 表面过滤的基本理论915227 过