胡洪营《环境工程原理》(第2版)配套辅导用书-第十章其他分离过程【圣才出品】

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环境工程原理胡洪营教学大纲

环境工程原理胡洪营教学大纲环境工程专业核心课程教学基本内容之三环境工程原理教学基本内容一、绪论1.污染控制技术体系水污染控制技术体系大气污染控制技术体系固体废物处理处置技术体系2.污染控制技术原理的基本类型二、质量衡算与能量衡算1.常用物理量(1)常用物理量及单位换算计量单位（国际单位制）常用物理量的单位换算因次和无因次准数(2)常用物理量及其表示方法浓度流量流速通量的表示方法2.质量衡算(1)衡算系统的概念衡算系统衡算对象衡算基准(2)总质量衡算方程3.能量衡算(1)总能量衡算方程(2)热量衡算方程封闭系统的热量衡算开放系统的热量衡算三、 *流体流动1.管流系统的衡算方程(1)质量衡算方程管流系统的总衡算方程不可压缩流体管内流动的连续性方程(2)能量衡算方程总能量衡算方程机械能衡算方程不同基准的机械能衡算方程形式(3)机械能衡算方程的应用2.流体流动的内摩擦力牛顿粘性定律动力粘性系数牛顿流体流动状态对剪切应力的影响3.边界层理论(1)边界层理论边界层理论要点平板上和圆直管内边界层的形成过程边界层的厚度进口段长度(2)边界层分离边界层分离的概念分离的条件及影响分离点的影响因素4.流体流动的阻力损失(1)阻力损失的种类摩擦阻力形体阻力产生的原因和影响因素(2)圆直管内流动的沿程阻力损失范宁公式摩擦系数/范宁摩擦因子层流流动的速度分布和阻力损失湍流流动的速度分布和阻力损失(3)管道内的局部阻力损失局部阻力系数当量长度5.管路计算简单管路分支管路并联管路的特点和计算6.流体测量测速管孔板流量计文丘里流量计和转子流量计的原理及计算四、热量传递1.热量传递的方式热传导对流传热辐射传热(1)傅立叶定律傅立叶定律导热系数导温系数(2)通过壁面的稳定热传导通过平壁和圆管壁的热传导速率方程串联热阻叠加原则接触热阻3.对流传热(1)对流传热机理传热边界层边界层厚度影响对流传热的因素(2)对流传热速率牛顿冷却定律*对流传热系数（管内强制对流大空间自然对流蒸气冷凝）(3)保温层的临界直径(4)间壁传热过程总传热速率方程总传热系数对流传热控制平均温差计算*传热单元数法4.辐射传热(1)辐射传热的基本概念热辐射辐射传热物体的辐射能力单色辐射能力最大单色辐射能力的波长与温度的关系(2)黑体和灰体的辐射能力斯蒂芬－波尔茨曼定律黑度克希霍夫定律物体间的辐射传热速率(3)气体热辐射的特点5.换热器(1)换热器的分类与结构形式(2)间壁式换热器的类型与结构(3)强化传热的途径五、质量传递(1)传质机理分子扩散涡流扩散(2)分子扩散费克定律分子扩散系数及其影响因素2.分子传质(1)单向扩散费克定律的普通形式扩散通量浓度分布(2)等摩尔反向扩散扩散通量浓度分布(3)*界面上有化学反应的稳态传质3.对流传质(1)传质机理传质边界层边界层厚度流态对传质的影响(2)单相中对流传质对流传质速率方程等摩尔反向扩散时的传质系数单向扩散时的传质系数(3)*典型情况对流传质系数平板上的湍流传质平板上的层流传质圆管内的层流传质六、沉降1.沉降分离的基本概念(1)沉降分离的一般原理与类型(2)流体阻力与阻力系数单颗粒的几何特性参数流体阻力阻力系数2.重力沉降(1)重力场中颗粒的沉降过程(2)沉降速度的计算试差法摩擦数群法无因次判据(3)沉降分离设备的基本工作原理3.离心沉降(1)离心力场中颗粒的沉降分析(2)旋流器工作原理旋风分离器旋流分流器(3)离心沉降机工作原理4.*其他沉降电沉降惯性沉降七、过滤1.过滤操作的基本概念过滤过程过滤介质过滤分类2.表面过滤的基本理论(1)表面过滤的基本方程表面过滤的基本方程恒压过滤和恒速过滤计算过滤常数的测定(2)*滤饼洗涤洗涤速度洗涤时间(3)*过滤能力计算间歇式过滤机连续式过滤机3.深层过滤的基本理论(1)流体通过颗粒床层的流动混合颗粒的几何特性颗粒床层的几何特性流体在颗粒床层中的流动(2)深层过滤过程中颗粒的运动(3)深层过滤的水力学清洁滤料床层运行过程中滤料床层八、吸收1.吸收的定义及类型2.物理吸收(1)物理吸收的热力学基础气液平衡和亨利定律相平衡关系在吸收过程中的应用(2)物理吸收的动力学基础吸收过程机理双膜理论总传质速率方程传质阻力分析(3)吹脱和汽提过程3.化学吸收(1)化学吸收的特点(2)化学吸收的平衡关系(3)化学吸收的传质速率4.吸收设备的主要工艺计算(1)吸收设备工艺简述填料塔吸收过程的全塔物料衡算操作线方程式与操作线(2)吸收剂用量的计算填料层高度的计算式传质单元数的计算(3)吸收过程的计算类型九、吸附1.吸附分离操作的类型及应用2.吸附剂常用吸附剂的主要特性几种常用的工业吸附剂吸附剂的选择3.吸附平衡(1)吸附平衡与平衡吸附量(2)吸附等温线吸附等温线的类型（气相单组分吸附等温线液相单组分吸附等温线）吸附等温式（Freundlich方程Langmuir方程BET方程）(3)气体混合物吸附平衡4.吸附动力学(1)吸附剂颗粒外表面界膜传质速率(2)吸附剂颗粒内表面扩散速率(3)总传质速率方程(4)吸附扩散速率的计算5.吸附过程与吸附穿透曲线(1)吸附工艺(2)吸附过程(3)吸附穿透曲线十、其它分离过程1.萃取(1)萃取分离的特点(2)萃取过程的热力学基础三角形相图溶解度曲线和联结线杠杆规则分配曲线与分配系数(3)萃取剂的选择萃取剂的选择性系数萃取剂的选择(4)萃取工艺流程与计算单级萃取多级错流萃取多级逆流萃取连续逆流萃取2.膜分离(1)膜分离概述膜分离过程分类膜分离特点膜种类膜材料膜组件型式(2)膜分离中的传递过程膜分离的表征参数膜传递过程的推动力及一般表述膜传递过程模型(3)反渗透和纳滤溶液渗透压反渗透和纳滤过程机理反渗透和纳滤膜过程计算(4)微滤和超滤基本传质理论浓差极化与凝胶层(5)电渗析十一、反应动力学1.反应的计量关系反应式与计量方程反应的分类反应程度与转化率2.反应动力学计算(1)反应速率方程反应速率的表示方法反应速率与转化率的关系反应级数反应速率常数温度对反应速率常数的影响(2)均相反应动力学不可逆单一反应可逆单一反应平行反应串联反应3.*反应动力学解析方法十二、反应器1.反应器分类2.均相反应器(1)间歇反应器基本设计方程图解计算法(2)完全混合流反应器单级反应器多级串联反应器的基本设计方程及图解计算法(3)平推流反应器简单平推流反应器的设计方程和图解计算法循环反应器的操作方法恒容反应系统的基本设计方法3.非均相反应器(1)气(液)-固相催化反应器催化反应固体催化剂及其物理性状催化反应过程反应动力学等温反应器的设计计算(2)气-液相反应器气液相反应过程气液相反应动力学气液相反应的基本方程4.*微生物反应器(1)微生物反应特点特点分类产物影响因素微生物反应的计量关系(2)微生物反应动力学(3)微生物反应器的操作与设计。

胡洪营《环境工程原理》(第2版)配套辅导用书-第十一章反应动力学基础【圣才出品】

（4）反应器的开发
包括根据反应动力学特性和其他条件选择合适的反应器形式；根据动力学和反应器的
特性确定操作方式和优化操作条件；根据要求对反应器进行设计计算，确定反应器的尺寸，
并进行评价等。
3．反应器的操作方式
（1）间歇操作与连续操作（见表 11-1）
表 11-1 间歇操作与连续操作对比
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图 11-1 间歇与连续（推流式）反应过程中的浓度变化示意图
（a）间歇反应器；（b）推流式反应器
（2）半间歇操作／半连续操作
原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或输出，而其他成分分批加入或取出的操
作称为半间歇操作或半连续操作。在生物反应器中采用的分批补料操作，是半间歇操作的
指反应物料进入反应器后，能瞬间达到完全混合，反应器内的浓度、温度等处处相同。全混流可以认为返混为无限大
推流
指物料以相同的流速和一致的方向移动，即物料在反应器内齐头并进，在径向充分混合，但不存在轴向混合，即返混为零
5．反应器的类型（见表 11-4）
表 11-4 反应器的分类
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第十一章反应动力学基础
11.1 复习笔记
【知识框架】
反应动力学基础
反应操作
反应器
间歇操作
反应器的操作方式连续操作
反应器和反应操作
半间歇操作
反应器内物料的流动与混合状态
反应器的类型
反应器的设计
反应器的放大
反应式与计量方程
2．反应器
（1）反应器的定义
反应器是进行化学或生物反应等的容器的总称，是反应工程的主要研究对象。小到实

胡洪营《环境工程原理》(第2版)配套辅导用书-第三章流体流动【圣才出品】

（3-3）式（3-3）称为不可压缩流体管内流动的连续性方程。对于圆形管道，有
2．管流系统的能量衡算方程（1）总能量衡算方程
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（3-4）
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在流体流动系统中，各种能量相互转换。稳态流动下的能量衡算方程为
输出系统的物料的总能量－输入系统的物料的总能量
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（3-9）
式（3-9）是以 1kg 流体为基准得到的关系式，式中各项的单位为 kJ/kg。
对于理想流体的流动，故∑hf＝0；若无外功加入，We＝0，则
（3-10）式（3-10）即为伯努利（Bernoulli）方程，式（3-9）又称拓展的伯努利方程。 ③流体静力学基本方程式式（3-10）表明，各种机械能之间可以相互转化，但总量不变。当体系无外功，且处于静止状态时，um＝0。无流动则无阻力，即∑hf＝0。则有
A
m
式中，v 为单位质量流体的体积，称流体的比体积或质量体积，m3/kg
因此，单位质量流体的总能量为
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（3-5）
②与环境交换的能量
a．单位质量流体对输送机械所做的功以 We 表示，为正值；若 We 为负值，则表示输
管流系统的流动可以看成是沿管轴方向的一维流动。
（1）衡算系统
取一有限长度段，以该管段内壁面的流体边界及两端截面所包围的区域作为衡算系统，
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其体积为 V，两端的截面面积分别为 A1、A2，进出截面流体的流动方向与截面垂直，如图

华北理工大学环境工程原理习题及解答第10章其他分离过程

10.1 用 H 型强酸性阳离子交换树脂去除质量浓度为 5%的 KCl 溶液,交换平衡时,从交换柱中交换出来的 H 离子的摩尔分数为0.2,试计算 K 离子的去除率。

已知 K H K=2.5,溶液密度为 1025 kg/m 3。

解:溶液中 K + 的摩尔浓度为 [K +]= (I(/ (I(= 0.688mol/LK HK= 2.5所以 x K ＋ = 0.09K 离子的去除率为1- x K ＋ = 1- 0.09 = 0.9110.2 用H 型强酸性阳离子树脂去除海水中的 Na +、K +离子(假设海水中仅存在这两种阳离子),已知树脂中 H + 离子的浓度为 0.3mol/L ,海水中 Na + 、K +离子的浓度分别为 0. 1mol/L 和 0.02mol/L ,求交换平衡时溶液中 Na +、K +离子的浓度。

已知K H K= 3.0 ,K HN ＋= 2.0 。

解: K HK3.0 , K HN ＋aa aa2.0同时0.3y Na ＋ = 0.1(1- x Na ＋ ) ,0.3y K ＋ = 0.02 (1- x K ＋ ) 联立以上几式,求得x K ＋ = 0.023 , x Na ＋ = 0.162所以平衡时溶液中的浓度 Na + 为 0.0162 mol/L ,K + 为 0.00046 mol/L10.3 某强碱性阴离子树脂床,床层空隙率为 0.45,树脂颗粒粒度为 0.25mm , 孔隙率为 0.3,树脂交换容量为 2.5mol/m 3 ,水相原始浓度 1.2mol/m 3 ,液相与树脂相离子扩散系数分别为 D 1 = 3.4 x 10-2m 2/h 、 D r = 2.1x 10-3m 2/h ,溶液通过树脂床的流速为4m/h 。

试判断属哪种扩散控制。

解:彼克来准数de= = = 0.0089Vermeulen 准数Ve= (I(＋de- 1/2 =x I((＋x 0.0089- 1/2 = 22.25 所以属于液膜扩散控制。

胡洪营-环境工程原理答案

胡洪营-环境工程原理答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII第I 篇习题解答第一章绪论简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。

解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。

它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。

环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。

图1-1是环境学科的分科体系。

图1-1 环境学科体系简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。

解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。

图1-2是环境工程学的学科体系。

图1-2 环境工程学的学科体系环境工程学环境净化与污染控制技术及原理生态修复与构建技术及原理清洁生产理论及技术原理环境规划管理与环境系统工程环境工程监测与环境质量评价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环境学科体系环境科学环境工程学环境生态学环境规划与管理去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。

上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。

空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。

环境工程原理实验指导书带封面

本实验由清华大学化工系供稿9实验三吸附等温线及其影响因素1实验目的1了解吸附剂的吸附性能和吸附原理2测定吸附等温线2实验原理吸附分离操作是通过多孔固体物料与某一混合组分体系接触有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面从而实现特定组分分离的操作过程
清华大学讲义
环境工程原理实验指导书
清华大学 2007 年 8 月
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对于难溶溶质的吸收过程，称为液膜控制，常用液相摩尔分数差和液相传质系数表达的吸收速率式。
对于易溶气体的吸收过程，称为气膜控制，常用气相摩尔分数差和气相传质系数表达的吸收速率式。
本实验为一解吸过程，将空气与富氧水接触，因富氧水中养的浓度高于同空气处于平衡的水中的氧浓度。富氧水中的氧向空气中扩散。解吸是吸收的逆过程，传质方向与吸收相反。
读数为 p = 0.01MPa 。
3）开氧气流量计至某读数，该读数由进入解吸塔的富氧水浓度控制。建议富氧水浓度
控制在 18~28 mg / L 。
（2）解吸操作 1）开罗茨鼓风机（注意罗茨鼓风机启动时的注意事项）。 2）先开进风的转子流量计，然后通入富氧水，进行解吸操作。
（3）记录数据待过程稳定后，记下流量、温度，并取样测定解吸塔出入口水中氧的浓度。（4）自拟实验方案，测定液体流量及空塔气速对传质系数的影响。（5）水中氧浓度测定采用德国 WTW 公司制造的溶氧仪，具体型号、规格见实验 15 填料
其原理和计算方法与吸收相类似。只是传质速率方程中的气相推动力要从吸收时的（ y − y* ）
改为解吸时的（ y* − y ）。液相推动力要从吸收时的（ x* − x ）改为解吸时的（ x − x* ）。
2）吸收系数和传质单元高度吸收系数或传质单元高度时反应吸收过程传质动力学特性的参数，是吸收塔设计计算的必需数据。其数值大小主要受物系的性质、操作条件和传质设备结构型式及参数等三方面影响。由于影响因素复杂，至今尚无通用的计算方法，一般都是通过实验测定。

胡洪营《环境工程原理》(第2版)配套辅导用书-第八章吸收【圣才出品】

件下，溶质在气液两相中的组成存在某种特定的对应关系，称为相平衡关系。
②亨利定律（见表 8-3）
表 8-3 亨利定律介绍
要点
具体内容
在特定的条件下，溶质在气、液两相中的相平衡关系函数可以表达成比较简单
的形式。比如，在稀溶液条件下，温度一定，总压不大时，气体溶质的平衡分
定义压和溶解度成正比，其相平衡曲线是一条通过原点的直线，这一关系称为亨利
（2）双膜理论（见表 8-5）
表 8-5 双膜理论
要点
具体内容
①相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧分别有一层虚拟的
气膜和液膜。溶质分子以稳态的分子扩散连续通过这两层膜。
基本 ②在相界面处，气、液两相在瞬间即可达到平衡，界面上没有传质阻力，溶质在界
论点面上两相的组成存在平衡关系。
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第八章吸收
8.1 复习笔记
【知识框架】
吸收的定义和应用
吸收的基本概念
吸收的类型
气—液平衡和亨利定律
物理吸收的热力学基础
相平衡关系在吸收过程中的应用
物理吸收
吸收过程机理
双膜理论
物理吸收的动力学基础总传质速率方程
传质阻力分析
在一定条件下，一相的实际组成如果等于平衡组成，传质过程就不
定义
会发生，而如果与平衡组成有差距，就会产生传质过程。实际组成与平衡组成之间的差距越大，传质过程的速率就会越快，通常把这
计算相际传质过程的推
动力
个差距称为过程推动力
①如用气相和液相的浓度差表示，推动力可以写为推动
力的
（8-6）
不同表示方法

华北理工环境工程原理教案第10章其它分离过程

(1)按物理结构:可分为凝胶型、大孔型和等孔型。

(2)按合成单体:可分为苯乙烯系、酚醛系和丙烯系等。

(3)按活性基团性质:阳离子交换树脂、阴离子交换树脂等。

(二)离子交换树脂的结构离子交换树脂是具有特殊网状结构的高分子化合物,由空间网状结构骨架(即母体) 和附着在骨架上的许多活性基团所构成。

(三)离子交换树脂的物理化学性质(1)交联度:离子交换树脂是一种具有立体交联结构的高分子化合物。

交联结构有树脂合成时加入的交联剂来实现。

交联度是指交联剂的用量(用质量分数表示)。

交联度越大,树脂结构越密集,溶胀越小,选择性越高和稳定性越好。

(2)粒度:离子交换树脂通常为球形,粒径为0.2~1.2mm。

(3)密度:密度分真密度和视密度。

真密度指树脂溶胀后的质量与其本身所占体积之比;视密度指树脂溶胀后的质量与其堆积体积之比。

阳离子树脂的真密度一般为1300kg/m3 左右,视密度为700~850kg/m3 ;阴离子树脂的真密度一般为1100kg/m3 ,视密度为600~750kg/m3。

(4)溶胀性:离子交换树脂浸泡于水中时,由于溶剂化作用会发生体积增大,即为溶胀。

树脂的溶胀程度与交联度、交联结构、基团与反离子的种类有关。

(5)交换容量:离子交换树脂的交换容量是树脂最重要的性能,它定量地表示树脂交换能力的大小。

交换容量又可区分为全交换容量和工作交换容量。

全交换容量指单位质量(或体积) 的树脂中可以交换的化学基团的总数,亦称理论交换容量。

工作交换容量指树脂在给定工作条件下实际可利用的交换能力,与运行条件,如再生方式和程度、原水离子成分、树脂层高度、操作流速和温度等有关。

(6)选择性:树脂选择性是指离子交换树脂对不同离子亲和力强弱的反应。

影响离子交换树脂选择性的因素包括:离子的水化半径:离子在水溶液中通常发生水化作用,离子在水溶液中的实际大小以水化半径来表征。

水化半径越小的离子越易被交换。

离子的化合价:离子的化合价越高,其与树脂的亲和力越强,越易被树脂交换。

胡洪营《环境工程原理》(第2版)配套辅导用书-第五章质量传递【圣才出品】

强差等。
3．质量传递的形式
①热扩散，由温度差引起的质量传递；
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②压力扩散，由压力差引起的质量传递；
③强制扩散，由电场或磁场的场强差引起的质量扩散。
一、环境工程中的传质过程 1．吸收与吹脱（汽提）（1）概念 ①吸收吸收是指根据气体混合物中各组分在同一溶剂中的溶解度不同，使气体与溶剂充分接触，其中易溶的组分溶于溶剂进入液相，而与非溶解的气体组分分离。 ②吹脱（汽提）化学工程中将被吸收的气体组分从吸收剂中脱出的过程中，利用空气作为解吸剂时，称为吹脱；用蒸汽作为解吸剂时，称为汽提。（2）用途 ①吸收是分离气体混合物的重要方法之一，在废气治理中有广泛的应用； ②解吸是从水中去除挥发性的污染物过程。 2．萃取（1）概念利用液体混合物中各组分在不同溶剂中溶解度的差异分离液体混合物的方法。（2）萃取原理向液体混合物中加入另一种不相溶的液体溶剂，即萃取剂，使之形成液—液两相，混合液中的某一组分从混合液转移到萃取剂相。（3）用途
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第五章质量传递
5.1 复习笔记
质量传递
【知识框架】
吸收与吹脱
萃取
环境工程中的传质过程吸附
离子交换
膜分离
费克定律
分子扩散
质量传递的基本原理
分子扩散系数
涡流扩散
单向扩散
分子传质等分子反向扩散
界面上有化学反应的稳态传质
（2）用途
可以根据气体或液体混合物中各组分在固体上被吸附的程度不同，可使某些组分得到
分离，常用于气体和液体中污染物的去除。

胡洪营《环境工程原理》(第2版)配套辅导用书-第十五章反应动力学的解析方法【圣才出品】

地认为是反应器进出口的平均浓度
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图 15-1 积分反应器与微分反应器示意图（a）积分反应器；（b）微分反应器
二、间歇反应器实验及解析方法
1．间歇反应器的动力学实验方法
在保持温度和其他条件恒定的条件下，向反应器中加入一定体积的各组分浓度已知的

台
数与温度的关系，在此基础上求出（表观）活化能。
2．动力学实验数据的一般解析方法
（1）间歇反应动力学实验及其数据的解析方法（见表 15-1）
表 15-1 间歇反应动力学实验及其数据的解析方法
方法
内容
积分法
首先假设一个反应速率方程，求出浓度随时间变化的积分形式，然后把实验得到的不同时间的浓度数据与之相比较
图 15-4 微分解析法确定 n 级反应速率方程对于不可逆反应 A＋B→P，若其反应速率是 A 和 B 两个反应物的浓度的函数时，即rA＝kcAaCBb 时，可以利用过量法确定-rA 与各反应物浓度的关系。
三、连续反应器实验及解析方法 1．全混流槽式连续反应器动力学实验方法
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反应物料。在反应开始后的某一时刻开始测定不同反应时刻关键组分的浓度。根据需要改
变反应物料中关键组分的浓度，在不同初始浓度下测定不同反应时间时的关键组分浓度。
2．实验数据的积分解析法（见表 15-3）
表 15-3 实验数据的积分解析法
方法
内容
反应速率方程的一般形式（微分形式）为
（15-1）
（15-2）
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台
第十五章反应动力学的解析方法

胡洪营《环境工程原理》(第2版)配套辅导用书-第四章热量传递【圣才出品】

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（2）分类（见表 4-1）
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表 4-1 热对流的分类
分类
定义
自然对流传热
由于流体内部温度的不均匀分布形成密度差，在浮力的作用下流体发生对流而发生的传热过程
强制对流传热
由于水泵、风机或其他外力引起流体流动而发生的传热过程。流体进行强制对流传热的同时，往往伴随着自然对流传热
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（1）导热系数定义式
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（4-4）导热系数是指导热物质在单位面积、单位温度梯度下的导热速率，表明物质导热性的强弱，即导热能力的大小。（2）导热系数的特性 ①导热系数 λ 是物质的物理性质，与物质的种类、温度和压力有关； ②不同物质的 λ 差异较大，对于同一种物质，λ 值可能随不同的方向变化，工程上常取导热系数的平均值； ③若 λ 值与方向无关，则称此情况下的导热为各向同性导热； ④气体的导热系数随温度升高而增高； ⑤除水和甘油外，液体的导热系数随温度升高而减小； ⑥固体的特性包括：金属的导热系数比一般的非金属大得多；当金属含有杂质时，导热系数将下降；纯金属的导热系数随温度升高而减小；合金则相反，随温度的升高而增大；晶体的导热系数随温度升高而减小，非晶体则相反，非晶体的导热系数均低于晶体；非金属中，石墨的导热系数最高且石墨是制作耐腐蚀换热器的理想材料。 3．通过平壁的稳定热传导（1）单层平壁稳态热传导 ①单层平壁稳态热传导速率方程
【重点难点归纳】
一、热量传递的方式
1．导热
（1）概念
导热是指依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞而产生热量传递的方

环境工程原理第二版胡洪营课后经典习题答案

4.2 某平壁材料的导热系数)1(0aT +=λλ W/(m·K)， T 的单位为℃。

若已知通过平壁的热通量为q W/m 2，平壁内表面的温度为1T 。

试求平壁内的温度分布。

解：由题意，根据傅立叶定律有q ＝－λ·dT/dy即q ＝－λ0（1＋αT ）dT/dy分离变量并积分整理得此即温度分布方程4.3 某燃烧炉的炉壁由500mm 厚的耐火砖、380mm 厚的绝热砖及250mm 厚的普通砖砌成。

其λ值依次为1.40 W/(m·K)，0.10 W/(m·K)及0.92 W/(m·K)。

传热面积A 为1m 2。

已知耐火砖内壁温度为1000℃，普通砖外壁温度为50℃。

（1）单位面积热通量及层与层之间温度；（2）若耐火砖与绝热砖之间有一2cm 的空气层，其热传导系数为0.0459 W/(m·℃)。

内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为r 1、r 2、r 3。

（1）由题易得r 1＝b λ＝110.51.4mWm K--＝0.357 m 2·K/W r 2＝3.8 m 2·K/W r 3＝0.272·m 2 K /W所以有q ＝123Tr r r ∆++＝214.5W/m 2由题T 1＝1000℃ T 2＝T 1－QR 1 ＝923.4℃T 3＝T 1－Q （R 1＋R 2）＝108.3℃ T 4＝50℃（2）由题，增加的热阻为r’＝0.436 m 2·K/W q ＝ΔT/（r 1＋r 2＋r 3＋r’）＝195.3W/m 24.4某一Φ60 mm×3mm 的铝复合管，其导热系数为45 W/(m·K)，外包一层厚30mm 的石棉后，又包一层厚为30mm 的软木。

石棉和软木的导热系数分别为0.15W/(m·K)和0.04 W/(m·K)。

环境工程专业环境工程原理第二版胡洪营

环境工程专业环境工程原理第二版胡洪营环境工程是一门综合性的学科，涉及到环境保护、环境治理、环境监测等多个方面。

环境工程专业是培养环境工程技术人才的专业，其核心课程之一就是《环境工程原理》。

本文将介绍《环境工程原理》第二版的作者胡洪营教授以及该书的主要内容。

一、胡洪营教授简介胡洪营教授是中国科学院院士、中国工程院院士、国际水协会主席、中国环境科学学会理事长等职务。

他曾获得国家自然科学奖、国家科技进步奖等多项荣誉。

胡洪营教授在环境工程领域有着深厚的造诣，他的学术成果在国内外学术界都有很高的影响力。

二、《环境工程原理》第二版概述《环境工程原理》第二版是胡洪营教授主编的一本教材，该书于2015年由中国环境科学出版社出版。

该书主要介绍了环境工程的基本原理、技术方法和应用实例，内容涵盖了环境化学、环境生物学、环境物理学等多个方面。

该书共分为十章，分别是：环境工程概论、环境化学原理、水体污染控制工程、废气污染控制工程、固体废物处理与处置、环境生物学原理、环境监测与分析、环境风险评价、环境管理与法规、环境工程实例。

每一章节都有详细的讲解和案例分析，既有理论知识的介绍，也有实践经验的分享。

三、该书的特点1.内容全面：该书涵盖了环境工程的多个方面，内容全面，涉及面广。

2.案例丰富：每一章节都有大量的案例分析，能够帮助读者更好地理解理论知识。

3.注重实践：该书不仅介绍了环境工程的理论知识，还注重实践经验的分享，能够帮助读者更好地应用所学知识。

4.语言简洁：该书语言简洁明了，易于理解。

四、总结《环境工程原理》第二版是一本非常优秀的环境工程教材，由胡洪营教授主编，内容全面，案例丰富，注重实践，语言简洁。

该书不仅适合环境工程专业的学生学习，也适合从事环境工程相关工作的人员参考。

环境工程原理习题集胡洪营版－完整答案

“十五”国家级规划教材《环境工程原理》配套教材环境工程原理习题集胡洪营黄霞张旭等编著高等教育出版社2006年8月内容提要本书是“十五”国家级规划教材《环境工程原理》的配套教材，内容包括习题解答、思考题和综合练习题3部分。

习题解答部分对《环境工程原理》教材中的习题进行了较为详细的解答，其主要目的是训练学生的基本设计计算能力并为学生自学提供参考；思考题部分的主要目的是加强学生对基本概念、基本原理和基本过程的理解；综合习题部分的主要目的是训练学生的知识综合应用能力和解决问题的能力。

本教材适用于环境工程、环境科学、给水排水工程以及其他相关专业本科生，也可作为相关专业研究生参考书。

前言《环境工程原理习题解答》是“十五”国家级规划教材《环境工程原理》的配套教材。

“环境工程原理”课程是教育部“高等学校环境工程教学指导委员会”规定的高等学校环境工程专业新的核心课程。

《环境工程原理》教材是与该课程配套的国内第一本本科教材，由清华大学从事“环境工程原理”课程教学的一线教师在讲义的基础上编写而成，已经于2005年8月由高等教育出版社正式出版。

“环境工程原理”课程自2003年在清华大学首次开设以来，开设该课程的院校逐步增加。

《环境工程原理习题解答》是为了适应日益增长的“环境工程原理”课程教学需要而编写的。

本教材适用于环境工程、环境科学、给水排水工程及其它相关专业本科生，也可作为研究生参考。

也可作为研究生考试的复习参考资料。

本教材的主要内容包括以下三部分，所用符号与《环境工程原理》教材相同：第一篇：《环境工程原理》教材各章后的习题解答（参考答案）第二篇：思考题第三篇：综合练习题本教材第一篇和第二篇的主要编写人员如下：第一章、第十一章～第十五章：胡洪营、吴乾元、王丽莎第二章～第五章：张旭、王灿、陆松柳第六章～第十章：黄霞、刘春第三篇的编写人员为：一、环境工程原理基础：张旭二、分离工程原理：黄霞三、反应工程原理：胡洪营高等教育出版社的陈文副编审、陈海柳编辑为该教材的出版付出了大量心血。

环境工程专业环境工程原理(第二版)胡洪营

环境工程原理总结思考题1.简要阐述环境净化与污染控制技术原理体系以及在实际工程中实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。

答：（1）原理体系：利用稀释隔离、分离、转化等技术原理，通过工程手段，实现污染物的高效、快速去除。

（2）技术路线：通过隔离/分离/转化方式的优选与组合，实现对污染物的高效（去除效率、能耗）、快速地去除。

即通过对装置的优化设计以及对操作方式和操作条件的优化，实现对介质的混合状态和流体流态的优化和对迁移（物质、能量）和反应速率的强化，从而实现对污染物的高效（去除效率、能耗）、快速去除。

3.流体在直管内流动时，同时发生传热或传质过程。

当流速增加致使流态变为湍流时，对流动和传递过程产生什么影响？当流体流过弯管时，与直管有什么不同？答：流动转化为湍流后，流动阻力增加，传热或传质阻力减少。

流体流过弯管时，由于离心力作用，扰动加剧，使阻力损失增加，传热过程被强化。

4.一般情况下，反应器内的流体流动状态会对反应结果产生影响，为什么？答：流动状态不同，将使反应器内的浓度分布、湿度分布和流速分布不同，可能造成反应器各“流团”停留时间分布，组分分布和反应速率的不同，直接影响反应过程和传递过程，从而影响反应的结果。

5.流体沿平壁面流动，当流度增加致使流动状态由层流变为湍流时，试分析流动边界层厚度的变化以及对流动阻力和传质阻力产生的影响？答：边界层厚度随流速增加而减少；层流变湍流速度梯度变大，摩擦力增加，流动阻力增加；边界层厚度减少，而传质阻力主要集中在边界层，湍流加大了液体的对流，浓度梯度增大，传质阻力减少。

（注：直管中相似，弯管中产生环流，易发生边界层分离，扰动剧烈，摩擦力增大，流动阻力增大，利于传质）6．流体沿壁面流动时，有时会出现边界层分离的现象。

（1）边界层分离的条件；（2）流动状态对边界层分离和流动阻力的影响。

答：（1）边界层分离的条件：存在黏性作用和逆压梯度（2）层流边界层速度变化较湍流小，慢速流体更容易被阻滞。

胡洪营《环境工程原理》(第2版)配套辅导用书-第九章吸附【圣才出品】

第九章　吸附9.1　复习笔记【知识框架】吸附分离操作的分类吸附分离操作的基本概念吸附分离操作的应用常用吸附剂的主要特性吸附剂几种常用的吸附剂单组分气体吸附吸附平衡双组分气体吸附液相吸附吸附剂颗粒外表面界膜传质速率吸附剂颗粒内表面扩散速率吸附动力学内表面扩散阻力控制时的吸附过程外表面结膜阻力和内表面扩散阻力同时存在的吸附过程外表面界膜控制时的吸附过程单级吸附接触过滤吸附多级吸附吸附操作与吸附穿透曲线逆流多级吸附固定床吸附吸附【重点难点归纳】一、吸附分离操作的基本概念1．吸附分离操作的分类（见表9-1）表9-1　吸附分离操作的分类分类依据类型概念按作用力性质物理吸附当吸附剂表面分子与吸附质分子间的引力大于流体相内部分子间的引力时，吸附质分子就被吸附在固体表面上，这种吸附又称范德华吸附2．吸附分离操作的应用（见表9-2）表9-2　吸附分离操作的应用应用方面具体实例气体或溶液的脱水及深度干燥空气除湿等气体或溶液的除臭、脱色及溶二、吸附剂1．常用吸附剂的主要特性①吸附容量大；②选择性强；③稳定性好；④适当的物理特性；⑤价廉易得。

工业上常用的吸附剂的种类、性质及用途见表9-3。

表9-3　吸附剂的种类、性质及用途2．几种常用的吸附剂（见表9-4）表9-4　常见吸附剂的物化性质及吸附效果吸附剂种类物化性质吸附效果活性炭具有非极性表面，属疏水和亲有机物的吸附剂吸附容量大，热稳定性高，化学稳定性好，解吸容易活性炭纤维是将活性炭编织成各种织物的一种吸附剂活性炭纤维的吸附能力比一般活性炭要高1～10倍，对恶臭的脱除最为有效，特别是对丁硫醇的吸附量比颗粒活性炭高出40倍。

在废水处理中，活性炭纤维也比颗粒活性炭去除污染物的能力强炭分子筛具有接近分子大小的超微孔，由微晶炭构成，具有表面疏水的特性，耐酸碱性、耐热性和化学稳定性较好，但不耐燃烧对同系化合物或有机异构体的选择系数较低，选择分离能力较弱；经过严格加工的炭分子筛孔能对分子尺寸小于孔径的分子进行筛分三、吸附平衡1．单组分气体吸附（1）吸附平衡理论在一定条件下吸附剂与吸附质接触时，吸附质会在吸附剂上发生凝聚，同时凝聚在吸附剂表面的吸附质也会向气相中逸出。

环工原理教学课件：第10章其他分离过程

第二节萃取
萃取过程在三角相图中的表示
若在原料液F中加入纯溶剂S，则
表示混合液组成的点M视溶剂加
入量的多少沿FS线变化，根据杠
杆规则： MF ＝ S MS F
（10.2.2）
由联结线和溶解度曲线可得萃取相E和萃取相R的组成。
第二节萃取
（四）分配曲线与分配系数
1.分配曲线（当B-S不互溶或互溶性很小时）将三角形相图上各组相对应的共扼平衡液层中溶质A的组成转移到xm-ym直角坐标上，所得的曲线称为分配曲线。分配曲线表达了溶质A在相互平衡R相与E相中的分配关系。
（10.3.2）
式中， yA和yB——组分A和B在渗透物中的摩尔分数；
xA和xB——组分A和B在过滤原料中的摩尔分数。
第三节膜分离
在选择分离因子时应使其值大于1。如果A组分通过膜的速度大于B组分，则分离因子表示为
A/B；反之，则为B/A 如果A/B＝B/A＝1，则不能实现A组分和B组分的分离
第二节萃取
（二）溶解度曲线与联结线
在萃取操作中，根据组分间互溶度的不同，可分为以下
三种情况：
① 溶质A可溶于稀释剂B和萃取剂S中，但B、S之间不互溶（A-B,A-S完全互溶，B-S不互溶）。
② 溶质A可溶于稀释剂B和萃取剂S中，但B和S之间部分互溶（A-B,A-S完全互溶，B-S部分互溶）。
对称膜（Symmetric membrane）、非对称膜（Asymmetric membrane）和复合膜（Composite membrane）
第三节膜分离
膜材料
第三节膜分离
二、膜分离过程中的传递过程
（一）膜分离的表征参数膜分离的特征通常用两个参数来表征：渗透性和选择性。 1.渗透性渗透性也称为通量和渗透速率，表示单位时间通过单位面积膜的渗透物的通量体积通量Nv：单位为m3/(m2·s) 质量通量和物质的量通量：单位分别为kg/(m2·s)

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