环工原理

环境它是与某个中心事物与相关的周围事物的总称。

环境污染它主要是由于人为因素造成的环境质量恶化，从而扰乱和破坏了生态系统、生物生存和人类生活条件的一种现象。

三传原理传质、传热、动量传递MLtT量纲在SI中将质量、长度、时间、温度的量纲，分别以M、L、t、T表示。

稳态系统系统中流速，压力，密度等物理量只是位置的函数，而不随时间变化非稳态系统当系统中流速，压力，密度等物理量不仅随位置变化，而且随时间变化。

封闭系统只有能量可以穿越边界而物质不能穿越边界的系统开放系统物质和能量都能够穿越系统边界的系统。

流体携带的能量：内能（物质内部所具有能量的总和，来自分子与原子的运动以及彼此的相互作用）、动能（流体以一定速度流动时，便具有一定的动能，其大小等于从静止加速到速率为v时外界对其所做的功）、位能（流体质点受重力的作用）及静压能（流动着的流体内部任何位置上具有静压能）边界层理论：当实际流体沿固体壁面流动时，紧贴壁面处存在非常薄的一层区域，在此区域内，流体的流速很小，但速度分量沿壁面法向的变化非常迅速，即速度梯度很大，依牛顿粘性定律可知，在Ｒｅ较大的情况下，即使对于μ很小的流体，其粘性力仍然可以达到很高的数值，因此它所起的作用与惯性力同等重要。

这一区域称为边界层或流动边界层，也称为速度边界层。

在边界层内不能全部忽略粘性力。

边界层外的整个流动区域称为外部流动区域，在该区域内，法向速度梯度很小，因此粘性力很小，在大Ｒｅ情况下，粘性力比惯性力小得多，因此可将粘性力全部忽略，将流体的流动近似看成是理想流体流动。

边界层分离：物体表面曲率较大时，往往会出现边界层与固体壁面相脱离的现象，此时，壁面附近的流体将发生倒流并产生漩涡，导致流体能量大量损失的现象。

分离的必要条件：存在黏性作用和逆压梯度。

（但不是充分条件，边界层分离与否取决于流动的特征以及物体表面的曲率等）阻力损失产生原因：摩擦阻力（流体与物体的接触表面上存在剪切应力；影响因素：边界层内的流体状态及边界层的厚度）和形体阻力（流体流过表面是曲面的物体时，物体表面的压强分布沿程发生变化）沿程阻力：流体流经直管时的阻力局部阻力：流体流经管件（如弯头、三通、阀门等）时的阻力分支管路的特点：１总管的流量等于各支管流量之和２由于存在分流，所以主管内各段的流量不同，阻力损失需分段加以计算３流体在分支点处无论以后向何处分流，其总机械能为一定值并联管路的特点：总流量等于各支管流量之和２各支管中的阻力损失相等３通过各支管的流量依据阻力损失相同的原则进行分配热量传递的三种方式：热传导（通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程）对流传热（流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程）辐射传热（通过电磁波传递能量的过程）黑体：落在物体表面上的辐射能全部被物体吸收的物体；白体：落在物体表面上的辐射能全部以漫反射的形式被反射出去的物体；透热体：落在物体表面的辐射能全部穿透过去的物体；灰体：如果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的物体（气体不能看成灰体）。

热传导物体各部分之间无宏观运动影响因素：不同状态物质温度和压力对导热系数影响不同。

气体与绝对温度的平方根成正比纯金属导热系数随温度升高而减小合金随温度减小而升高晶体随温度升高而减小对流传热指流体中质点发生相对位移而发生的热量传递过程影响因素：物性特征：流体的物性将影响传热几何特征：这类因素包括固体壁面的形状、尺寸、方位、粗糙度、是否处于管道进口段，以及是弯管还是直管等流动特征：包括流动起因（自然对流、强制对流），该流动状态（层流、湍流），有无相变（液体沸腾、蒸汽冷凝）等辐射传热物体在向外发出辐射能同时不断的吸收周围其他物体发出的辐射能，并将吸收的辐射能转化为热能影响因素物体的吸收率、反射率、穿透率的大小取决于物体的性质、表面状况、温度、投射辐射波长温室效应：大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高传热边界层理论：将壁面附近因传热而使流体温度发生较大变化的区域称为传热边界层，传热过程的阻力取决于传热边界层的厚度管式换热器的类型：蛇管式换热器、套管式换热器、列管式换热器换热器传热途径：①增加传热面积：减小管径、异性表面、加装翅片；②增大平均温差：改变两侧流体的相互流向、提高蒸汽的压强可提高温度、增加列管式换热器的壳程数。

③提高传热系数：提高流体的速度、增强流体的扰动、在流体中加固体颗粒、在气流中喷入液滴、采用短管换热器、防止结垢和及时清除污垢。

吸收：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。

解吸：被吸收的气体组分从吸收剂中脱出的过程吹脱：利用空气作为解析剂汽提：利用蒸汽作为解析剂吸附：当某种固体与气体或液体混合物接触时，气体或液体中的某个或某些组分能以扩散的方式从气相或液相进入固相离子交换：依靠阴阳离子交换树脂中的可交换离子与水中带同种电荷的阴阳离子进行交换，从而使离子从水中除去膜分离：是以天然或人工合成的高分子薄膜为分解介质，当膜的两侧存在某种推动力时，混合物中的某个组分或某些可透过膜，从而与混合物中的其他组分分离。

传质机理分子扩散（由分子的微观运动引起的物质扩散；静止流体及固体中）和涡流扩散（流体质点强烈掺混所导致的物质扩散称为涡流扩散；远大于分子扩散，随湍动程度的增加而增大）传质边界层理论具有浓度梯度的流体层称为传质边界层；质量传递的全部阻力都集中在边界层内沉降分离将含有颗粒物的流体至于某种力场中，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类型：重力沉降，离心沉降，电沉降，惯性沉降和扩散沉降。

离心沉降的特征：沉降方向不是向下，而是向外,即背离旋转中心；由于离心力随旋转半径而变化，致使离心沉降速率也随颗粒所处的位置而改变，所以颗粒的离心沉降速率不是恒定的，而重力沉降速率则是不变的；离心沉降速率在数值上远大于重力沉降速率，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得多。

旋风分离器的工作原理含有粉尘的气体从侧面的矩形进气筒沿切向进入，在圆筒壁约束下做自上而下的螺旋运动。

气体中的粉尘在随气流旋转向下的过程中同时受惯性离心力作用，沿筒壁落下，自锥底排出。

气体旋转到达筒底部后沿中心轴旋转上升，最后由顶部排出。

离心分离因数离心加速度与重力加速度的比值Kc临界直径：临界直径是指在旋风分离器中能够从气体中全部分离出来的最小颗粒的直径分离总效率：总效率是指进入旋风分离器的全部粉尘中被分离下来粉尘的比例；粒级效率：粒级效率表示进入旋风分离器的粒径为被分离下来的比例。

分割粒径：级粒效率为50%时的颗粒直径表面过滤:采用的过滤介质（如织物，多孔固体等）的孔一般要比待过虑流体中的固体颗粒的粒径小，过滤时这些固体颗粒被过滤介质截留，并在其表面逐渐积累成滤饼，此时沉积的滤饼亦起过滤作用。

因此又称为滤饼过滤。

深层过滤：通常发生在以固体颗粒为过滤介质的过滤操作中，由固体颗粒堆积而成的过滤介质层通常都较厚，过滤通道长而曲折，过虑介质层的空隙大于带过滤流体中的颗粒物的粒径深层过滤中悬浮颗粒物的运动：迁移行为：流体中的悬浮颗粒运动到滤料层空隙表面的行为。

作用力①扩散作用（布朗运动）②重力沉降③流体运动作用力（惯性力）附着行为：①接触凝聚，②电化学作用，③吸附，④分子引力。

脱落行为：①流体对附着颗粒的剪切作用，②运动对附着颗粒的碰撞作用。

深层过滤机理：流体中的悬浮颗粒物随流体在流经介质床层的过程中，附着在介质上而被去除。

因此深层过滤实际上是流体通过颗粒过滤介质床层的流动过程，流体通过颗粒床层的流动规律是描述深层过滤过程的基础。

吸收：依据混合气体各组份在同一种液体溶剂中的物理溶解度（或化学反应活性）的不同，而将气体混合物分离的操作过程。

类型：按溶质和吸收剂之间发生的作用：物理吸收和化学吸收按混合气体中被吸收组分的数目：单组份吸收和多组分吸收按在吸收过程中温度是否改变：等温吸收和非等温吸收吸收的基本步骤1溶质由气象主体传递至气液两相界面的气象一侧，及气相内的传递2溶质在两相界面由气相溶解于液相，即相际传递3溶质由相界面的液相一侧传递至液相主体，即液相内的传递气-液平衡：气象溶质与液相吸收剂接触，溶质不断地溶解在吸收剂中，同时溶解在吸收剂中的溶质也在向气相挥发。

随着气相中溶质分压的不断减小，吸收剂中溶质浓度的不断增加，气相溶质向吸收剂的溶解速率与溶质从吸收剂向气相的挥发速率趋于相等，及气相中溶质的分压和液相中溶质的浓度都不再变化，保持恒定。

亨利定律：在稀溶液条件下，温度一定，总压不大时，气体溶质的平衡分压和溶解度成正比，其相平衡曲线是一条通过原点的直线，这一关系称为亨利定律双膜理论：①相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧在分别有一层虚拟的停滞气膜和停滞液膜。

溶质分子以稳态的分子扩散连续通过这两层膜。

②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，溶质在界面上两相的存在平衡关系。

③在膜层以外，气、的停滞膜内。

吸附分离是通过多孔固体物料与某一混合组分体系接触，有选择的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过程吸附剂的主要特性①吸附容量大（吸附剂表面积）；②选择性强；③稳定性好（热稳定性、化学稳定性）；④适当的物理性质（流动性、适当的堆积密度，阻力小，机械强度）；⑤价廉易得吸附过程（1）吸附质由流体相扩散到吸附剂外表面，称为外扩散（2）吸附质由吸附剂外表面向微孔中的内表面扩散，称为内扩散（3）吸附质被吸附剂表面吸附穿透曲线：以流出流体量或流出时间为横坐标，出口流体浓度为纵坐标得到的浓度变化曲线离子交换树脂按其活性基团性质：强酸性，弱酸性（阳离子交换树脂），强碱性，弱碱性（阴离子交换树脂）结构：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构成离子交换的动力学过程：①边界水膜内的迁移；②交联网孔内的扩散；③离子交换（速度很快）；④交联网内的扩散；⑤边界水膜内的迁移。

（总体速度由②步或④步控制）影响因素：①离子性质（化合价和离子大小）；②树脂的交联度（交联度大，受孔道扩散控制）；③树脂的粒径（粒径小，速度大）；④水中离子浓度（浓度大，受孔道扩散控制）；⑤溶液温度(温度高，速度大)；⑥流速或搅拌速度（提高流速，加强水流紊流，增加液膜扩散速度）膜分离特点：①膜分离过程不发生相变，与其他方法相比能耗较低，能量的转化效率高②膜分离过程可在常温下进行，特别适于对热敏感物质的分离③通常不需要投加其他物质，可节省化学药剂，并有利于不改变分离物质原有的属性④在膜分离过程中，分离和浓缩同时进行，有利于回收有价值的物质⑤膜分离装置简单，可实现连续分离，适应性强，操作容易且易于实现自动控制反渗透和纳滤:反渗透和纳滤是借助于半透膜对溶液中低相对分子质量溶质的截留作用，以高于溶液渗透压的压差为推动力，使溶剂渗透透过半透膜。