环境工程原理期末复习资料-河南工业大学

1、管路分为简单管路（①、通过各管路的质量流量不变；②、整个管路阻力损失等于各管路阻力损失之和。）和复杂管路，复杂管路包括分支管路（①、总管流量等于各支管流量之和；②、主管段内各段流量不同，阻力损失需分段加以计算；③、机械能守恒。）和并联管路（①、总流量等于各支管流量之和；②、各支管中阻力损失相等；③、各支管的流量依据阻力损失相同的原则进行分配。）。2、流量计包括测速管（毕托管）（测得的是点速度）、孔板流量计（固定安装，阻力损失较大）、文丘里流量计（比孔板流量计减少了机械能损失），转子流量计（必须垂直安装，流体自上而下流动）。3、热量传递包括热传导、对流传热、辐射传热。4、导热系数：①、气体导热系数很小，利于绝热保温，随温度和压强的升高而升高。②、水的导热系数最大，常用做导热介质。液体（除水和甘油外）导热系数随温度的升到而减小，压力影响不大。③、固体：金属的λ选大于非金属的λ；金属有杂质，λ减小；纯金属λ随温度升高而减小，合金λ随温度升高增大；晶体λ随温度升高而减小，非晶体λ随温度升高而增大。5、环境工程中常见的传质过程有：吸收、萃取、吸附、离子交换、膜分离。6、重力沉降和离心沉降的比较：区别：①、重力沉降的动力是重力，沉降方向向下，沉降速度恒定，沉降的加速度为重力加速度；②、离心沉降的动力是离心力，沉降方向向外，沉降的速度与半径有关，是变化的，沉降的加速度为离心加速度。联系：离心分离因数，是离心分离设备的重要指标，表示离心沉降速度较沉降速度可以提高的倍数。7、过滤可以分为：表面过滤（滤饼过滤）和深层过滤。8、表面过滤与深层过滤的比较：区别：①、表面过滤的条件是颗粒物浓度高，滤速慢，虑饼易形成，过滤的介质是织布或多孔固体，过滤介质的孔一般比颗粒物的粒径小，有效过滤介质主要是虑饼，实际应用于真空过滤机、板框式压滤机、慢滤池、袋滤器。②、深层过滤的条件是颗粒物浓度底，滤速快，过滤介质是固体颗粒，过滤介质的空隙大于颗粒物粒径，有效的过滤介质是固体颗粒，实际应用于快滤池。联系：表面过滤中虑饼的比阻和深层过滤中过滤介质的比阻均可用公式求得。9、恒压过滤和恒速过滤的比较：区别：①、恒压过滤的速度逐渐减小，过滤压差保持不变，基本方程为：②、恒速过滤的速度保持不变，压差逐渐增大，基本方程为：联系：环境工程中通常采用先恒速过滤，到一定阶段后换成恒压过滤的过滤方式。10、相平衡关系主要应用于：判断传质方向、计算传质推动力、确定传质过程的极限。11、物理吸收和化学吸收的比较：①、物理吸收不发生化学反应，只存在相平衡；化学吸收在液相中发生化学反应，相平衡和化学平衡共存。②、化学吸收只能减小液膜的传质阻力，因此，物理吸收和化学吸收在气膜中的传质情况相同。③、液膜控制的吸收过程宜采用化学吸收，气膜控制的吸收过程采用化学吸收作用不明显。12、物理吸附和化学吸附的比较：①、物理吸附的作用力是范德华力，作用力较弱，吸附热较小，是可逆吸附。②、化学吸附的作用力是化学键，作用力较强，吸附热较大，是不可逆吸附。13、吸附的类型：①、按作用力性质分：物理吸附和化学吸附。②、按吸附剂再生方法分：变温吸附和变压吸附。③、按原料组成分：大量吸附分离和杂质去除。④、按分离机理分：位阻吸附、动力学吸附和平衡吸附。14、吸附剂的类型，特点活性炭（吸附容量大，热稳定性高，化学稳定性好，解吸容易）；活性炭纤维；炭分子筛（表面疏水，耐酸碱性，耐热性好，不耐燃烧）；硅胶（亲水性吸附剂）；活性氧化铝；沸石分子筛。15、过滤常数的测定：㈠过滤常数K和qe将恒压过滤积分方程式改写为：该式表明在恒压过滤条件下，t/q于q之间存在线性关系，其直线的斜率为1/k，截距为2qe/k，因此只要在实验中测的不同过滤时间t内的单位过滤面积的过滤量，即可根据上式求得过滤常数k，qe。㈡压缩指数s根据k与△p之间的关系式，对两侧取对数得，由此可见，lgk与lg△p之间存在线性关系。在不同压差下进行恒压实验，求出不同压差下的k，即可根据上式求出滤饼的压缩指数s。绪论1.环境工程学的主要研究对象是什么？水质净化与水污染控制技术，大气污染控制技术，固体废物处理处置与管理和资源化技术，物理性污染控制技术，自然资源的合理利用与保护，环境监测与环境质量评价，还包括生态修复与构建理论与技术，清洁生产理论与技术以及环境规划、管理与环境系统工程等。2.简述环境净化与污染控制技术原理体系？水质净化与水污染控制工程，空气净化与大气污染控制工程，固体废弃物处理处置与管理，物理性污染控制工程，土壤净化与污染控制技术，废物资源化技术。3.试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线？隔离技术是将污染物或污染介质隔离，从而切断污染物向周围环境的扩散途径，防止污染进一步扩大；分离技术是利用污染物与污染介质在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收的目的；转化技术是利用化学反应或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染物得到净化与处理。稀释技术是使污染物毒性减轻。4.环境工程内容，任务，目的？任务：系统深入的阐述环境污染控制工程，为相关专业课程打下良好的理论基础。内容：环境工程原理基础，分离过程原理，反应工程原理。目的：实现污染物的高效，快速去除。第二章质量衡算与能量衡算1.什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？用来描述物体或系统物理状态的可测量性质称为它的量纲。由各种变量和参数组合而成的没有单位的群数，称为无量纲准数，无量纲准数既无量纲又无单位，其数值大小与所选单位制无关。区别：量纲是可测量的性质；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。2.大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点？1摩尔任何理想气体在相同的压强和温度下有着同样的体积，因此可以用体积分数表示污染物的浓度，该单位最大的优点是与温度、压力无关。3.平均流速的定义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围是多少？平均流速按体积流量相等的原则定义，即单位时间内以平均速度流过截面的流体体积与按实际上具有速度分布时流过同一截面的流体体积相等。流速影响流动阻力和管径，因此直接影响系统的操作费用和基建费用，一般的，液体的流速取0.5~3.0m/s,气体为10~30m/s。4.进行质量衡算的三个要素是什么？输入物料质量—输出物料质量=内部积累物料质量5.质量衡算的基本关系是什么？输入量—输出量+反应量=累计量6.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？污染物的生物降解经常被视为一级反应，即污染物的降解速率与其浓度成正比。qmr=—kpV7.物质的总能量由哪几部分组成？总能量E=E内能+E动能+E位能+E静压能8.什么是封闭系统和开放系统？开放系统：流体携带能量进出系统。封闭系统：系统与外界没有物质交换，只有能量交换。第三章流体流动1.用圆管道输送水，流量增加一倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？管径变为原来的根号二倍，流速增加一倍。2.拓展的伯努利方程表明管路中各种机械能变化和外界能量之间的关系，试简述这种关系，并说明该方程的适用条件？单位质量流体具有的动能、位能与静压能之差的和等于流体输送过程中产生的热与内能之和。适用条件是连续，均质，不可压缩，处于稳态流动的流体。3.在管流系统中，机械能的损耗转变为什么形式的能量？其宏观表现形式是什么？热和内能，宏观表现形式是流体温度升高。4.如何确定流体输送管路系统所需要的输送机械的功率？Ne=Weqm5.简述层流和湍流的流态特征？层流：处于管内不同径向位置的流体微团各自以确定的速度沿轴向分层运动，层间流体互不掺混，不存在径向流速。Re2000湍流：各层流体相互掺混，流体微团以较高的频率发生各个方向的脉动。Re20006.流体流动时产生阻力的根本原因是什么？质点脉动。7.什么情况下可用牛顿粘性定律计算剪切应力？牛顿型流体有哪些？流体呈层流流动的情况。水，空气，汽油，煤油，甲苯，乙醇等。8.简述温度和压力对液体和气体黏度的影响？气体的黏度随压力的升高而增加，低密度气体和液体的黏度随压力变化较小，一般可以忽略。对于液体，当温度升高时，分子间距离增大，吸引力减小，因而使黏度减小；对于气体，温度升高，20max1rruu分子运动加快，动量交换频繁，所以黏度增加。9.简述湍流边界层内的流态以及流速分布和阻力特征？层流：圆管层流的平均速度为最大速度的一半。范宁公式：阻力损失与流速成正比，摩擦系数与雷诺数成反比。湍流：（n值约为7）10.管道内局部阻力损失？1.突然扩大：2.突然缩小：都用小管的流速计算11.流量计的种类及特点？变压头流量计：流道的截面积不变，而压力随流量的变化而变化，因此也叫压差式流量计，常见的有测速管，孔板流量计，文丘里流量计。变截面流量计：压力几乎保持不变，流量变化时流道的截面积发生变化，最常见的是转子流量计。第四章热量传递1.热量传递的方式？热传导，对流传热，辐射传热。2.导热系数随温度的变化，与什么因素有关？气体的导热系数随温度升高而增高，液体（除水和甘油）导热系数随温度升高而减小。纯金属随温度升高而减小，合金相反。晶体随温度升高而减小，非晶体相反。非金属中石墨的导热系数最高，液体中水的最高。导热系数λ与物质的种类，温度和压力有关。公式：单位：W/(m·K)3.对流传热速率的影响因素？（1）物性特征：流体的密度或比热容Cp越大，流体与壁面间的传热速率越大；导热系数越大，热量传递越快；流体的黏度越大，越不利于流动，会削弱与壁面的传热。（2）几何特征：固体壁面的形状，尺度，方位，粗糙度，是否处于管道2mf2ulpdnrruu10max12211f2(1)2muAhA2222f0(1)2muAhAyTqdd进口段以及是弯管还是直管等（3）流动起因，流动状态，有无相变化，流体对流方式第五章质量传递1.传质机理？分子扩散和涡流扩散，又称分子传质和涡流传质。2.常见的传质过程？吸收与吹脱，萃取，吸附，离子交换，膜分离。3.虚拟膜层的定义及意义？将层流底层内的浓度梯度线段延长，并与湍流核心区的浓度梯度线相交于G点，G点与界面的垂直距离称为有效膜层，又称虚拟膜层。意义：这样一来，就可以认为由流体主体到界面的扩散相当于通过厚度为lG的虚拟膜层的分子扩散，把全部的传质阻力看成集中在虚拟膜层，于是就可以用分子扩散速率方程描述对流扩散。对流传质速率方程：第六章沉降1.重力沉降与离心沉降的区别?前者的动力是重力，沉降方向向下，沉降速度是恒定的，加速度是重力加速度；后者的动力是离心力，沉降方向向外，沉降速度与半径有关，是变化的，加速度是离心加速度。离心沉降速度在数值上远大于重力沉降速度，对于细小颗粒以及密度与流体相近的颗粒的分离，利用离心沉降要比重力沉降有效的多。与重力沉降速度相比，离心沉降速度可以提高的倍数取决于离心加速度与重力加速度的比值。2.沉降速度的计算方法？试差法、摩擦数群法、无量纲判据K。3.沉降分离的原理？将含有颗粒物的流体置于某种力场中，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，从而实现颗粒物与流体的分离。AA,A,0()ciNkcc4.沉降类型？重力沉降、离心沉降、电沉降、惯性沉降、扩散沉降。第七章过滤1.过滤的分类？按过滤机理分：表面过滤、深层过滤；按促使流体流动的推动力分：重力过滤、真空过滤、压力差过滤、离心过滤。2.表面过滤与深层过滤的比较？发生条件：表面过滤颗粒物浓度高、滤速慢、滤饼易形成，深层过滤颗粒物浓度低、滤速快。过滤介质：表面过滤织布或多孔固体，过滤介质的孔一半比颗粒物的粒径小，深层过滤固体颗粒，过滤介质层的孔隙大于颗粒物的粒径。有效过滤介质：表面过滤主要是滤饼，深层过滤主要是固体颗粒。实际应用：表面过滤真空过滤机、板匡式压滤机、慢滤池、袋滤器，深层过滤快滤池。两者的联系：表面过滤中滤饼的比阻和深层过滤中过滤介质的比阻可用同