环境工程学原理讲义
合集下载
新版环境工程原理总复习.课件.ppt
• 能够用吸收法净化的气态污染物主要有：SO2，H2S, HF 和NOx等。
• 其他应用：曝气充氧
精选
30
第一节 吸收的基本概念
吸收法净化气态污染物的特点
• 处理气体量大，成份复杂，同时含有多种气态污染物； • 吸收组分浓度低； • 吸收效率和吸收速率要求高； • 多采用化学吸收——如碱液吸收燃烧烟气中低浓度的SO2； • 多数情况吸收过程仅是将污染物由气相转入液相，还需对 吸收液进一步处理，以免造成二次污染。
活性炭吸附 水中有机物
去除水中重 金属
制作纯水
截留某些组分
精选
20
第二节 质量传递的基本原理
分离过程中的主要传质过程：吸收、萃取、吸附、 离子交换、膜分离
根据传质机理的不同，质量传递主要有两种方式： 分子扩散、涡流扩散
精选
21
第四节 对流传质
传质边界层的范围如何确定？传质边界层与流动边界层的关系
物理性污染控制技术： 隔离、屏蔽、吸收、消减技术等。
精选
6
第二章 质量衡算与能量衡算
精选
7
第二节 质量衡算
【例题2.2.3】一个湖泊的容积为10.0×106m3。有一流量为 5.0m3/s、污染物浓度为10.0mg/L的受污染支流流入该湖泊.同时， 还有一污水排放口将污水排入湖泊，污水流量为0.5m3/s，质量 浓度为100mg/L。污染物的降解速率常数为0.20 d-1。假设污染 物质在湖泊中完全混合，且湖水不因蒸发等原因增加或者减少。 求稳态情况下流出水中污染物的质量浓度。
精选
10
第三章 流体流动
精选
11
第二节 流体流动的内摩擦力
对于圆管内的流动： Re<2000 时，流动总是层流型态，称为层流区； Re>4000时，一般出现湍流型态，称为湍流区； 2000<Re<4000 时，有时层流，有时湍流，处于不稳定状态， 称为过渡区；取决于外界干扰条件。
环境工程学ppt课件
通过物理作用分离和去除水中污 染物的方法，包括沉淀、过滤、 吸附等。
100%
化学法
利用化学反应原理去除水中污染 物的方法，包括中和、氧化、还 原等。
80%
生物法
利用微生物的代谢作用降解水中 有机污染物的方法，包括活性污 泥法、生物膜法等。
典型水处理工艺流程
01 原水预处理 去除水中的悬浮物、胶体等杂质，为后续处理创造条 件。
社会生活噪声
包括商业、娱乐、户外活动等产生的噪声， 干扰人们的正常生活。
噪声评价标准与方法
噪声评价标准
各国都制定了相应的噪声评价 标准，如我国的《声环境质量 标准》等，用于评价不同环境 功能区内的噪声污染程度。
噪声测量方法
包括声级计测量、频谱分析等 ，用于定量描述噪声的强度和 特性。
噪声预测模型
通过建立数学模型，预测不同 条件下噪声的传播和影响范围 ，为噪声控制提供依据。
噪声控制技术措施
声源控制
通过改进设备结构、采用低噪 声工艺等措施，降低声源的噪
声辐射。
传播途径控制
采用隔声、吸声、消声等技术 措施，阻断或减弱噪声的传播 。
接收者防护
为受噪声影响的人员提供耳塞 、耳罩等个人防护用品，减少 噪声对个体的危害。
综合治理
结合城市规划、环境管理等手 段，对噪声污染进行综合治理
固体废弃物资源化利用
物质回收利用
能量回收利用
通过分选技术回收固体废弃物中的金属、 塑料、玻璃等有用物质，经过加工处理后 可重新利用。
通过焚烧技术将固体废弃物中的可燃成分 转化为热能，可用于发电、供热等领域。
生物转化利用
化学转化利用
利用微生物的代谢作用，将固体废弃物中 的有机物质转化为稳定的腐殖质，可用于 土壤改良、肥料生产等领域。
100%
化学法
利用化学反应原理去除水中污染 物的方法，包括中和、氧化、还 原等。
80%
生物法
利用微生物的代谢作用降解水中 有机污染物的方法，包括活性污 泥法、生物膜法等。
典型水处理工艺流程
01 原水预处理 去除水中的悬浮物、胶体等杂质，为后续处理创造条 件。
社会生活噪声
包括商业、娱乐、户外活动等产生的噪声， 干扰人们的正常生活。
噪声评价标准与方法
噪声评价标准
各国都制定了相应的噪声评价 标准，如我国的《声环境质量 标准》等，用于评价不同环境 功能区内的噪声污染程度。
噪声测量方法
包括声级计测量、频谱分析等 ，用于定量描述噪声的强度和 特性。
噪声预测模型
通过建立数学模型，预测不同 条件下噪声的传播和影响范围 ，为噪声控制提供依据。
噪声控制技术措施
声源控制
通过改进设备结构、采用低噪 声工艺等措施，降低声源的噪
声辐射。
传播途径控制
采用隔声、吸声、消声等技术 措施，阻断或减弱噪声的传播 。
接收者防护
为受噪声影响的人员提供耳塞 、耳罩等个人防护用品，减少 噪声对个体的危害。
综合治理
结合城市规划、环境管理等手 段，对噪声污染进行综合治理
固体废弃物资源化利用
物质回收利用
能量回收利用
通过分选技术回收固体废弃物中的金属、 塑料、玻璃等有用物质，经过加工处理后 可重新利用。
通过焚烧技术将固体废弃物中的可燃成分 转化为热能，可用于发电、供热等领域。
生物转化利用
化学转化利用
利用微生物的代谢作用，将固体废弃物中 的有机物质转化为稳定的腐殖质，可用于 土壤改良、肥料生产等领域。
最新环境工程原理学习课件教学课件PPt吸附
第二节 吸附剂
活性炭的优点：是吸附容量大，抗酸耐碱、化学稳定
性好，解吸容易，在高温下进行解吸再生时其晶体结构不 发生变化，热稳定性高，经多次吸附和解吸操作，仍能保 持原有的吸附性能。 活性炭常用于溶剂回收，溶液脱色、除臭、净制等过
程。是当前应用最普遍的吸附剂。
第二节 吸附剂
（二）活性炭纤维
活性炭纤维吸附能力比一般活性炭要高1～10倍。
活性炭纤维分为两种：
(1)将超细活性炭微粒加入增稠剂后与纤维混纺制成单丝，
或用热熔法将活性炭粘附于有机纤维或玻璃纤维上，也可
以与纸浆混粘制成活性炭纸。 (2)以人造丝或合成纤维为原料，与制备活性炭一样经过炭 化和活化两个阶段，加工成具有一定比表面积和一定孔分 布结构的活性炭纤维。
第二节 吸附剂
（三）硅胶
吸附速度
吸附剂吸附能力用吸附量q表示。
第三节 吸附平衡
第二节 吸附剂
比表面积越大，吸附量越大：但应注意对一些大分子，微孔 所提供的比表面积基本上不起作用。 活性炭细孔分布情况：
• 微孔：<2 nm，占总比表面95％：主要支配吸附量
• 过渡孔：2-100nm，<5％：起通道和吸附作用
• 大孔：100-10000 nm，不足1％：主要起通道作用，影
响吸附速度。
面，从而实现特定组分分离的操作过程。
• 被吸附到固体表面的组分——称为吸附质 • 吸附吸附质的多孔固体——称为吸附剂 • 吸附质附着到吸附剂表面的过程——称为吸附 • 吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程——称为解吸
• 吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面
第一节 吸附分离操作的基本概念
是一种坚硬无定形链状或网状结构的硅酸聚合物颗粒
环境工程原理课件(陈孟林)(2024)
噪声控制技术原理
声学原理
掌握声音的产生、传播和 接收的基本原理，以及声 波的反射、折射、衍射等 现象。
噪声测量
了解噪声测量仪器和测量 方法，包括声级计、频谱 分析仪等的使用。
噪声控制方法
通过源头控制、传播途径 控制和接收者保护等措施 ，实现噪声的有效控制。
噪声控制案例分析
城市交通噪声控制
工业噪声控制
脱硝技术
通过选择性催化还原（SCR）或选择性非催化还原（SNCR）等方法，将烟气中的氮氧化物转化为氮气和水。 SCR技术利用催化剂降低反应活化能，使反应在较低温度下进行；SNCR技术则通过向高温烟气中喷入还原剂， 使氮氧化物被还原为氮气。
04
固体废弃物处理与处置工程原理
固体废弃物分类与特点
固体废弃物的分类
环境影响评价法规及标准
03
介绍与环境影响评价相关的法律法规、政策文件及评价标准。
规划环境影响评价内容及方法
规划环境影响评价内容
阐述规划环境影响评价的主要任务和内容，包括规划分析、环境现状调查、环境影响识 别与预测、环境承载力分析等。
规划环境影响评价方法
介绍规划环境影响评价中常用的方法和技术，如清单分析法、矩阵法、网络法、情景分 析法等。
厌氧生物处理
在无氧条件下，利用厌氧微生物的代谢作用，将有机物分解为甲烷、二氧化碳等 气体，同时产生污泥状残渣。该方法适用于处理高浓度有机废水。
03
大气污染控制工程原理
大气污染物来源及危害
污染源
工业排放、交通尾气、农业活动、生 活垃圾等。
危害
对人体健康、生态环境和气候变化造 成严重影响。
污染物种类
规划环境影响评价与项目环境影响评价的关系
《环境工程原理》课件
在环境工程中，物质平衡原理的应用非常广泛，例如在废水处理中，通过物质平衡原理可以确定废水中 污染物的去除效率，从而优化处理工艺。
物质平衡原理还可以用于预测和评估环境中的物质迁移、转化和归趋，为环境管理和保护提供科学依据 。
能量守恒原理
能量守恒原理是指能量在转换和传递过程中保持守恒 ，即能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转化
新兴环境工程技术的发展
总结词
新兴环境工程技术是应对当前复杂环境问题的关键， 包括新型水处理技术、空气污染控制技术、土壤修复 技术等。
详细描述
随着环境问题的多样化和复杂化，传统的环境工程技术 已经难以满足需求。因此，新兴环境工程技术的发展至 关重要。例如，新型水处理技术包括高级氧化技术、膜 分离技术等，能够更高效地处理污水和废水；空气污染 控制技术则包括挥发性有机化合物处理技术、细颗粒物 去除技术等，能够有效降低空气中的污染物浓度；土壤 修复技术则针对土壤污染问题，通过物理、化学和生物 方法修复污染的土壤，使其恢复原有功能。
定义与特点
定义
环境工程是一门应用自然科学和社会 科学原理来研究人类活动对环境的影 响，以及如何运用技术和法律手段保 护和改善环境的工程学科。
特点
环境工程具有跨学科性、实践性和综 合性，旨在解决实际环境问题，实现 环境保护和可持续发展。
环境工程的重要性
环境保护
环境工程是环境保护的重要手段 ，通过减少污染、改善环境质量 ，保障人类健康。
自然净化技术
利用自然界的净化能力，如森林、草 地等植物的净化作用，对空气进行净 化。
固体废物处理与资源化
填埋法
将固体废物填入洼地或地下，进行物理或化 学稳定化处理。
焚烧法
将固体废物在高温下燃烧，使有机物转化为 灰烬和气体。
物质平衡原理还可以用于预测和评估环境中的物质迁移、转化和归趋，为环境管理和保护提供科学依据 。
能量守恒原理
能量守恒原理是指能量在转换和传递过程中保持守恒 ，即能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转化
新兴环境工程技术的发展
总结词
新兴环境工程技术是应对当前复杂环境问题的关键， 包括新型水处理技术、空气污染控制技术、土壤修复 技术等。
详细描述
随着环境问题的多样化和复杂化，传统的环境工程技术 已经难以满足需求。因此，新兴环境工程技术的发展至 关重要。例如，新型水处理技术包括高级氧化技术、膜 分离技术等，能够更高效地处理污水和废水；空气污染 控制技术则包括挥发性有机化合物处理技术、细颗粒物 去除技术等，能够有效降低空气中的污染物浓度；土壤 修复技术则针对土壤污染问题，通过物理、化学和生物 方法修复污染的土壤，使其恢复原有功能。
定义与特点
定义
环境工程是一门应用自然科学和社会 科学原理来研究人类活动对环境的影 响，以及如何运用技术和法律手段保 护和改善环境的工程学科。
特点
环境工程具有跨学科性、实践性和综 合性，旨在解决实际环境问题，实现 环境保护和可持续发展。
环境工程的重要性
环境保护
环境工程是环境保护的重要手段 ，通过减少污染、改善环境质量 ，保障人类健康。
自然净化技术
利用自然界的净化能力，如森林、草 地等植物的净化作用，对空气进行净 化。
固体废物处理与资源化
填埋法
将固体废物填入洼地或地下，进行物理或化 学稳定化处理。
焚烧法
将固体废物在高温下燃烧，使有机物转化为 灰烬和气体。
《环境工程学原理》课件
02
该原理是环境工程学的基础，用于指导如何减少污染物的排放和合理利用资源。
03
物质平衡原理的应用包括物料平衡计算、污染物排放控制和废物资源化等方面。
04
在实际应用中，需要考虑不同物质特性和系统边界条件，以确，指导如何合理利用环境的自净能力，降低污染物对环境的影响。
挥发性有机物控制
通过吸附、冷凝、燃烧等技术处理挥发性有机物，以减少其对空气的污染。
颗粒物控制
通过过滤、吸附、静电除尘等技术去除空气中的颗粒物，如PM2.5和PM10。
填埋法
将固体废物填入地下进行处置，需选择合适的场地和防渗措施。
焚烧法
通过高温焚烧将固体废物转化为灰烬和气体，可回收热能和减少体积。
堆肥法
《环境工程学原理》ppt课件
目录
环境工程学概述环境工程学原理环境工程学技术与方法环境工程学实践与应用环境工程学未来发展与挑战
01
CHAPTER
环境工程学概述
总结词
基本定义与特性
详细描述
环境工程学是一门研究如何保护和改善环境的学科，它涉及到自然环境与人类活动之间的相互作用，以及如何利用工程技术手段解决环境问题。环境工程学具有综合性、系统性、实践性和跨学科性的特点。
03
工业固体废物处理
采用资源化利用、压缩减量、填埋等方式，对工业固体废物进行合理处置。
01
工业废水处理
针对不同工业废水的特点，采用物理、化学、生物等方法进行处理，减少废水对环境的污染。
02
工业废气处理
通过除尘、脱硫、脱硝等技术，对工业废气进行治理，减少废气对大气环境的污染。
通过水体保护、水域生态修复等措施，保护流域水资源的安全与可持续利用。
资源化原则的应用包括废物回收、废物再利用和废物转化为能源等方面。
环境工程学原理课件第四章
精品资料
一、傅立叶定律
第二节 热传导
Q T
(4.2.1)
A Y y方向上的温
度梯度, K/m
y方向上的热量流量，也 垂直于热流方向的 导热(dǎorè)
称为传热(chuán rè)速 面积，m2
系数，
率，W
W/(m·K)
qQdT
A dy
傅立叶定律
y方向上热量通量，即单位时间内通过单位面积 传递的热量，又称为热流密度，W/m2
2π L
圆管壁(ɡuǎn bì)的导热热阻，K/W
对数平均半径
R b
A
br2 r1
rm
r2 r1 ln r2
r1
平壁的导热(dǎorè)热阻
ln r2 R r1
2π L
R b
Am
对数平均面积
Am
A2 A1 ln A2
A1
Q T1 T2 b
Am2πrmL
Am
当(r2/r1)2时，可以用算术平均值精品代资料 替对数平均值，简化计算
第二节 热传导
n层圆管壁(ɡuǎn bì)的热传导
假设层与层之间接触(jiēchù)良好，根据串联热阻叠加原则，
QT1nTn1
Ri
i1
T1Tn1 n bi
A i1 i mi
(4.2.13)
精品资料
第二节 热传导
【例题4.2.3】外径为426mm的蒸汽管道外包装厚度(hòudù)为426mm 的保温材料，保温材料的导热系数为0.615W/(m·K)。若蒸汽管道外 表面温度为177℃，保温层的外表面温度为38℃，试求每米管长的热 损失和保温层中的温度分布。
条件：物体各部分之间无宏观运动。
机理：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
一、傅立叶定律
第二节 热传导
Q T
(4.2.1)
A Y y方向上的温
度梯度, K/m
y方向上的热量流量，也 垂直于热流方向的 导热(dǎorè)
称为传热(chuán rè)速 面积，m2
系数，
率，W
W/(m·K)
qQdT
A dy
傅立叶定律
y方向上热量通量，即单位时间内通过单位面积 传递的热量，又称为热流密度，W/m2
2π L
圆管壁(ɡuǎn bì)的导热热阻，K/W
对数平均半径
R b
A
br2 r1
rm
r2 r1 ln r2
r1
平壁的导热(dǎorè)热阻
ln r2 R r1
2π L
R b
Am
对数平均面积
Am
A2 A1 ln A2
A1
Q T1 T2 b
Am2πrmL
Am
当(r2/r1)2时，可以用算术平均值精品代资料 替对数平均值，简化计算
第二节 热传导
n层圆管壁(ɡuǎn bì)的热传导
假设层与层之间接触(jiēchù)良好，根据串联热阻叠加原则，
QT1nTn1
Ri
i1
T1Tn1 n bi
A i1 i mi
(4.2.13)
精品资料
第二节 热传导
【例题4.2.3】外径为426mm的蒸汽管道外包装厚度(hòudù)为426mm 的保温材料，保温材料的导热系数为0.615W/(m·K)。若蒸汽管道外 表面温度为177℃，保温层的外表面温度为38℃，试求每米管长的热 损失和保温层中的温度分布。
条件：物体各部分之间无宏观运动。
机理：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
环境工程原理PPT课件
? 环境问题多种多样，归纳起来有两大类：一类是自然演变和自然灾 害引起的 原生环境问题 ，也叫第一环境问题。如地震、洪涝、干旱、 台风、崩塌、滑坡、泥石流等。一类是人类活动引起的次生环境问 题，也叫第二环境问题和“公害”。次生环境问题一般又分为环境 污染和 生态破坏 两大类。
环境破坏的原因：
人类不但在环境中生存，还同时利用和改造着环境。 近百年来，人类这种利用和改造环境的活动是巨大的：
氯
，而
O
会产生激发态氧原子
3
(O) ，如果 (O) 遇到具有催化活性的基
团、原子或分子，就会 发生化学反应而被消耗掉 。因而 減少了臭氧
量，形成「臭氧洞」。
这种反应活化能很小，反应快速，可循环反应多次， 一个氯原子
可以破坏 10万个O3 。
Cl＋O →ClO＋O ， ClO＋O→Cl＋O
3
2
2
臭氧 減少後， 紫外 線照射到地表的量 會增加 ，危及地表生物的生存。
社会环境——人们生活的社会经济制度和上层建筑的环境 条件。如经济基础、政治制度、法律制度、教育、文 化艺术。
自然环境——人们赖以生存和发展的物质条件，即自然界。 包括：空气、水、土壤、动植物等。各组成不同，又 可分为不同的地理环境：大气圈、水圈、土壤圈、岩 石圈、生物圈、地质和宇宙环境。
我们这里所说的环境主要是人类生存环境，主要指自然环 境，尤其是生物圈。
近100年来，中国平均地表气温明显升高，升温幅度约为 0.5－0.8℃；
近50年中国增暖尤其明显，我国 平均地表气温增加 1.1℃，增温速率
为0.22
℃／10
年，明显高于全球或北半球同期平均增温速率。
自
(
1905
年以来中国地表年平均气温明显增暖 ,升高幅度约为 0.79 ℃,增温速率约为
环境破坏的原因：
人类不但在环境中生存，还同时利用和改造着环境。 近百年来，人类这种利用和改造环境的活动是巨大的：
氯
，而
O
会产生激发态氧原子
3
(O) ，如果 (O) 遇到具有催化活性的基
团、原子或分子，就会 发生化学反应而被消耗掉 。因而 減少了臭氧
量，形成「臭氧洞」。
这种反应活化能很小，反应快速，可循环反应多次， 一个氯原子
可以破坏 10万个O3 。
Cl＋O →ClO＋O ， ClO＋O→Cl＋O
3
2
2
臭氧 減少後， 紫外 線照射到地表的量 會增加 ，危及地表生物的生存。
社会环境——人们生活的社会经济制度和上层建筑的环境 条件。如经济基础、政治制度、法律制度、教育、文 化艺术。
自然环境——人们赖以生存和发展的物质条件，即自然界。 包括：空气、水、土壤、动植物等。各组成不同，又 可分为不同的地理环境：大气圈、水圈、土壤圈、岩 石圈、生物圈、地质和宇宙环境。
我们这里所说的环境主要是人类生存环境，主要指自然环 境，尤其是生物圈。
近100年来，中国平均地表气温明显升高，升温幅度约为 0.5－0.8℃；
近50年中国增暖尤其明显，我国 平均地表气温增加 1.1℃，增温速率
为0.22
℃／10
年，明显高于全球或北半球同期平均增温速率。
自
(
1905
年以来中国地表年平均气温明显增暖 ,升高幅度约为 0.79 ℃,增温速率约为
环境工程原理课件 绪论 清华大学!
环境工程原理
第一部分 环境工程原理基础
张 旭：zhangxu@ 62792336(o)
陆松柳：lusl@
第一部分 环境工程原理基础
给水处理、污水处理，废气处理，固体废弃物处理 土壤净化 给水排水管道工程
流体输送、流体中的过程 加热、冷却、设备保温等 吸收、吸附、萃取、膜分离 生物、化学反应 质量衡算与能量衡算 流体流动 热量传递 质量传递
三、因次和无因次准数 因次
用来描述物体或系统物理状态的可测量性质称为它的因次。 因次与单位的区别： 因次是可测量的性质； 单位是测量的标准，用这些标准和确定的数值可 以定量地描述因次。 可测量物理量可以分为两类：基本量和导出量。 基本因次: 质量、长度、时间、温度的因次，分别以M、L、t和T表 示，简称MLtT因次体系。 其它物理量均可以以M、L、t和T的组合形式表示其因次: [速度]= Lt－1 【物理量】表示该物理量的因次， ML－3 [密度]= 而不是指具有确定数值的某一物理 －1t－2 [粘度]= ML－1t－1 [压力]= ML 量。利用因次所建立起来的关系是 定性的而不是定量的。
luslmailstsinghuaeducn质量衡算与能量衡算流体输送流体中的过程加热冷却设备保温等热量传递吸收吸附萃取膜分离生物化学反应质量传递给水处理污水处理废气处理固体废弃物处理土壤净化给水排水管道工程流体流动第一部分环境工程原理基础主要内容第二章第三章第四章第五章质量衡算与能量衡算流体流动热量传递质量传递第二节质量衡算第三节能量衡算第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量一计量单位计量单位是度量物理量的标准物理量数值单位国际单位制其国际符号为si7个基本单位2个辅助单位导出单位国际单位制的基本单位7个基本单位量的名称单位名称单位符号长度质量时间电流热力学温度物质的量发光强度米千克公斤秒安培开尔文摩尔坎德拉mmkgkgsakmolcd第一节常用物理量国际单位制的辅助单位2个辅助单位量的名称单位名称单位符号平面角立体角弧度球面度radsr按照定义式由基本单位相乘或相除求得并且其导出单位的定义式中的比例系数永远取12tmsktukmkmaf式中f力
第一部分 环境工程原理基础
张 旭：zhangxu@ 62792336(o)
陆松柳：lusl@
第一部分 环境工程原理基础
给水处理、污水处理，废气处理，固体废弃物处理 土壤净化 给水排水管道工程
流体输送、流体中的过程 加热、冷却、设备保温等 吸收、吸附、萃取、膜分离 生物、化学反应 质量衡算与能量衡算 流体流动 热量传递 质量传递
三、因次和无因次准数 因次
用来描述物体或系统物理状态的可测量性质称为它的因次。 因次与单位的区别： 因次是可测量的性质； 单位是测量的标准，用这些标准和确定的数值可 以定量地描述因次。 可测量物理量可以分为两类：基本量和导出量。 基本因次: 质量、长度、时间、温度的因次，分别以M、L、t和T表 示，简称MLtT因次体系。 其它物理量均可以以M、L、t和T的组合形式表示其因次: [速度]= Lt－1 【物理量】表示该物理量的因次， ML－3 [密度]= 而不是指具有确定数值的某一物理 －1t－2 [粘度]= ML－1t－1 [压力]= ML 量。利用因次所建立起来的关系是 定性的而不是定量的。
luslmailstsinghuaeducn质量衡算与能量衡算流体输送流体中的过程加热冷却设备保温等热量传递吸收吸附萃取膜分离生物化学反应质量传递给水处理污水处理废气处理固体废弃物处理土壤净化给水排水管道工程流体流动第一部分环境工程原理基础主要内容第二章第三章第四章第五章质量衡算与能量衡算流体流动热量传递质量传递第二节质量衡算第三节能量衡算第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量一计量单位计量单位是度量物理量的标准物理量数值单位国际单位制其国际符号为si7个基本单位2个辅助单位导出单位国际单位制的基本单位7个基本单位量的名称单位名称单位符号长度质量时间电流热力学温度物质的量发光强度米千克公斤秒安培开尔文摩尔坎德拉mmkgkgsakmolcd第一节常用物理量国际单位制的辅助单位2个辅助单位量的名称单位名称单位符号平面角立体角弧度球面度radsr按照定义式由基本单位相乘或相除求得并且其导出单位的定义式中的比例系数永远取12tmsktukmkmaf式中f力
环境工程学原理绪论PPT课件
第一章 绪论
第1页/共44页
本章主要内容
一、环境问题与环境学科的发展 二、环境工程学(学科体系) 三、污染控制技术体系
水、大气、固废 四、污染控制技术原理的基本类型 五、《环境工程原理》的主要研究内容 六、《环境工程原理》的基本方法 六、《环境工程原理》课程的主要内容和目的
第2页/共44页
一、环境问题与环境学科的发展
利用的主要原理
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 物理阻截等 水与污染物的蒸发性差异
主要去除对象
比重大于1的颗粒 比重大于1的颗粒 比重小于1的颗粒 悬浮物 粗大颗粒、悬浮物 无机盐等 较大分子污染物 非挥发性污染物
第15页/共44页
三、环境净化与污染控制技术概述
三、环境净化与污染控制技术概述
3.废物资源化技术 废物的资源化途径：物质的再生利用、能源转化
资源化技术 焚烧 堆肥 离子交换 溶剂萃取 电解 沉淀 蒸发浓缩 沼气发酵
主要原理 燃烧反应 生物降解作用 离子交换 萃取 电化学反应 沉淀 挥发 生物降解作用
应用对象 有机固体废弃物的能源化 城市垃圾还田 工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收 废酸的再生利用 高浓度有机废水/废液利用
❖“环境工程学”的发展特点 视野上：常规尺度—微观or宏观 模式上：末端治理—清洁生产、循环经济、低碳经济 技术上：传统技术—高新技术、信息技术、现代生物技术、材料技术等 工程目标：从点源—面源、景观性和协调性、生物/生态工程
第7页/共44页
二、环境工程学科体系与本课程的任务
❖“环境工程学”的研究对象
第1页/共44页
本章主要内容
一、环境问题与环境学科的发展 二、环境工程学(学科体系) 三、污染控制技术体系
水、大气、固废 四、污染控制技术原理的基本类型 五、《环境工程原理》的主要研究内容 六、《环境工程原理》的基本方法 六、《环境工程原理》课程的主要内容和目的
第2页/共44页
一、环境问题与环境学科的发展
利用的主要原理
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 物理阻截等 水与污染物的蒸发性差异
主要去除对象
比重大于1的颗粒 比重大于1的颗粒 比重小于1的颗粒 悬浮物 粗大颗粒、悬浮物 无机盐等 较大分子污染物 非挥发性污染物
第15页/共44页
三、环境净化与污染控制技术概述
三、环境净化与污染控制技术概述
3.废物资源化技术 废物的资源化途径：物质的再生利用、能源转化
资源化技术 焚烧 堆肥 离子交换 溶剂萃取 电解 沉淀 蒸发浓缩 沼气发酵
主要原理 燃烧反应 生物降解作用 离子交换 萃取 电化学反应 沉淀 挥发 生物降解作用
应用对象 有机固体废弃物的能源化 城市垃圾还田 工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收 废酸的再生利用 高浓度有机废水/废液利用
❖“环境工程学”的发展特点 视野上：常规尺度—微观or宏观 模式上：末端治理—清洁生产、循环经济、低碳经济 技术上：传统技术—高新技术、信息技术、现代生物技术、材料技术等 工程目标：从点源—面源、景观性和协调性、生物/生态工程
第7页/共44页
二、环境工程学科体系与本课程的任务
❖“环境工程学”的研究对象
环境工程原理(2017-03-15)
Q AT
对流传热速率也可以用对流传热热阻表示，即
Q T 1 A
导热热阻
1 为对流传热热阻 A
b R A
21
第三节 对流传热
（二）对流传热系数
不是物性参数，与很多因素有关，其大小取决于流体物性、 壁面情况、流动原因、流动状况、流体是否有相变等 换热方式 空气自然对流 气体强制对流 水自然对流 水强制对流 水蒸气冷凝 有机蒸气冷凝 水沸腾
Q1 Q Q2
Q2 2 A2 (TcW Tc )
1
2
A2
Tc
通过间壁的传热速率为
Am A1 b 在稳态情况下
Q
b
Am (ThW TcW )
30
Q1 Q2 Q
第四节 换热器及间壁传热过程计算
（一）总传热速率方程
Th Tc Q 1 b 1 1 A1 Am 2 A2
（ 1）物性特征
v 流体的密度 或比热容 越大，流体与壁面间的传热速率越大 v 导热系数 越大，热量传递越迅速；
v 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 道进口段以及是弯管还是直管等。
11
第三节 对流传热
一、影响对流传热的因素
37
第四节 换热器及间壁传热过程计算
三、强化换热器传热过程的途径
（ 1）增大传热面积 采用小直径管、异形表面、加装翅片等 （ 2）增大平均温度差 改变两侧流体相互流向 提高蒸汽的压强可以提高蒸汽的温度 增加管壳式换热器的壳程数 （ 3）提高传热系数 设法减少对传热系数影响最大的热阻 ①提高流体的速度 ④在气流中喷入液滴 ②增强流体的扰动 ⑤采用短管换热器 ③在流体中加固体颗粒 ⑥防止结垢和及时清除污垢
环境工程原理概述(ppt 58页)
重力Fg
流体沉降瞬间，颗粒与流体无相对运动， u=0，所以流体阻力FD=0此时向下净作用 力最大，随着沉降继续，做减加速运动，经 过短时间后，三力平衡，颗粒开始匀速下沉， 此时速率称为终端速率。
颗粒的终端速率
ut
4( p )d p g 3CD
25
重力沉降
无量纲准数K，用来判别沉降属于什么区域。
过滤介质孔隙小于待虑流 体中的固体，后期形成滤 饼，是真正有效的过滤介 质。
dc
9B ui p N
kg/m3
指 总分离效率=分离粉尘/总粉尘
标
粒级效率=进入分离器，粒径为d的颗粒被分离下来的比例 kg/m3
d50为粒级效率为50%时的颗粒直径，也称为分割直径
28
旋流器的工作原理
旋流分离器----分离悬浮液
设备静止，流体旋转 特点：
1.形状细长，直径小，圆锥部分长，有 利于颗粒分离。
ui 2 rm g
约 5-2500
为简单分析，作如下假设： 1.气体进入旋风分离器，旋转的平均切线速率等 于入口气体速率ui. 2.在筒内，颗粒与气体之间的相对运动为层流。 3.颗粒在沉降过程中，所穿过气流的最大厚度等 于进气筒宽度B
分 离
临界直径：能够从气体中，全部分离出来的最小颗粒的直径dc
性 能
环境工程原理·第三次汇报
Huanjing Gongcheng Yuanli
汇报人：靳彤彤 20140008
环境工程一班
01 绪论 Introduction
03 流体流动 Fluid Flow
目录
CONTENTS
05 质量传递 Practical Application 07 过滤 Filter
流体沉降瞬间，颗粒与流体无相对运动， u=0，所以流体阻力FD=0此时向下净作用 力最大，随着沉降继续，做减加速运动，经 过短时间后，三力平衡，颗粒开始匀速下沉， 此时速率称为终端速率。
颗粒的终端速率
ut
4( p )d p g 3CD
25
重力沉降
无量纲准数K，用来判别沉降属于什么区域。
过滤介质孔隙小于待虑流 体中的固体，后期形成滤 饼，是真正有效的过滤介 质。
dc
9B ui p N
kg/m3
指 总分离效率=分离粉尘/总粉尘
标
粒级效率=进入分离器，粒径为d的颗粒被分离下来的比例 kg/m3
d50为粒级效率为50%时的颗粒直径，也称为分割直径
28
旋流器的工作原理
旋流分离器----分离悬浮液
设备静止，流体旋转 特点：
1.形状细长，直径小，圆锥部分长，有 利于颗粒分离。
ui 2 rm g
约 5-2500
为简单分析，作如下假设： 1.气体进入旋风分离器，旋转的平均切线速率等 于入口气体速率ui. 2.在筒内，颗粒与气体之间的相对运动为层流。 3.颗粒在沉降过程中，所穿过气流的最大厚度等 于进气筒宽度B
分 离
临界直径：能够从气体中，全部分离出来的最小颗粒的直径dc
性 能
环境工程原理·第三次汇报
Huanjing Gongcheng Yuanli
汇报人：靳彤彤 20140008
环境工程一班
01 绪论 Introduction
03 流体流动 Fluid Flow
目录
CONTENTS
05 质量传递 Practical Application 07 过滤 Filter
《环境工程学》课件
污水处理
水质监测
水资源管理
通过物理、化学和生物方法，
使用先进的监测技术，确保水
制定合理的水资源管理策略，
将污水处理为可安全排放或回
体质量符合规定标准，并采取
确保公众和工业活动有足够的
收利用的水源。
相应措施进行调整。
可靠水源。
噪声和空气污染治理工程
1
噪声控制
采取有效措施减少噪音对人类健康和环
空气污染治理
废物处理
采用合理的处理方法，确保废物对环境和人类健康的影响降到最低。
环境影响评价与可持续发展
环境影响评价是一种评估计划、项目或政策对生态和社会环境的影响的方法。
我们要考虑物种多样性、土地利用、空气质量等因素。可持续发展的目标是
在满足当前需求的同时，不损害子孙后代满足其需求的能力。
未来环境工程技术发展趋势
2
境的影响，例如隔音材料和城市规划。
开发和应用技术，减少工业和交通产生
的有害气体排放，改善空气质量。
3
环境影响评估
评估建设项目对环境的潜在影响，并提
出适当的环保对策。
固体废弃物管理工程
废物分类
将废物进行分类处理，以便进行回收、处理或处置。
资源回收
通过回收再利用，将废物转化为可再生资源，减少对自然资源的依赖。量
发展可再生能源技术，减少对化
利用物联网和智能技术，提高城
推动废物减量和资源回收，减少
石燃料的依赖。
市的环境管理效率。
对自然资源的消耗。
《环境工程学》PPT课件
欢迎来到《环境工程学》PPT课件！在本课程中，我们将介绍环境工程学的
基本概念，解释环保意识的重要性，并探讨水污染控制工程、噪声和空气污
水质监测
水资源管理
通过物理、化学和生物方法，
使用先进的监测技术，确保水
制定合理的水资源管理策略，
将污水处理为可安全排放或回
体质量符合规定标准，并采取
确保公众和工业活动有足够的
收利用的水源。
相应措施进行调整。
可靠水源。
噪声和空气污染治理工程
1
噪声控制
采取有效措施减少噪音对人类健康和环
空气污染治理
废物处理
采用合理的处理方法，确保废物对环境和人类健康的影响降到最低。
环境影响评价与可持续发展
环境影响评价是一种评估计划、项目或政策对生态和社会环境的影响的方法。
我们要考虑物种多样性、土地利用、空气质量等因素。可持续发展的目标是
在满足当前需求的同时，不损害子孙后代满足其需求的能力。
未来环境工程技术发展趋势
2
境的影响，例如隔音材料和城市规划。
开发和应用技术，减少工业和交通产生
的有害气体排放，改善空气质量。
3
环境影响评估
评估建设项目对环境的潜在影响，并提
出适当的环保对策。
固体废弃物管理工程
废物分类
将废物进行分类处理，以便进行回收、处理或处置。
资源回收
通过回收再利用，将废物转化为可再生资源，减少对自然资源的依赖。量
发展可再生能源技术，减少对化
利用物联网和智能技术，提高城
推动废物减量和资源回收，减少
石燃料的依赖。
市的环境管理效率。
对自然资源的消耗。
《环境工程学》PPT课件
欢迎来到《环境工程学》PPT课件！在本课程中，我们将介绍环境工程学的
基本概念，解释环保意识的重要性，并探讨水污染控制工程、噪声和空气污
《环境工程学》课件
总结词：固体废物处理与资源化技术是环境工程学中重要的实践领域，通过合理处理和资源化利用固体废物，减少环境污染和资源浪费。
总结词：土壤污染修复技术是环境工程学中重要的实践领域，通过物理、化学和生物方法修复被污染的土壤，降低土壤中有毒有害物质的含量，恢复土壤生态功能。
PART
04
环境工程学的挑战与未来发展
THANKS
感谢观看
REPORTING
总结词
土壤污染修复原理包括挖掘、置换、淋洗、热解吸等方法，去除土壤中的有害物质；同时利用化学氧化还原、生物降解等手段，降低污染物在土壤中的浓度，实现土壤的净化与恢复。在修复过程中，还需注意对地下水和地表水的保护，防止二次污染的发生。
详细描述
PART
03
环境工程学的技术与实践
REPORTING
总结词
固体废物处理原理是环境工程学中的重要环节，主要涉及对固体废物的减量、资源化和无害化处理。
总结词
固体废物处理原理包括物理、化学和生物处理方法。通过破碎、压缩、焚烧、微生物分解等手段，实现固体废物的减量化和资源化；同时采取防渗漏、覆盖等措施，减少二次污染，保护土壤和地下水。
详细描述
土壤污染修复原理是对已污染的土壤进行治理和恢复的过程，主要采取的措施包括物理、化学和生物修复技术。
REPORTING
随着工业化和城市化进程的加速，环境污染问题日益突出，环境工程学面临着巨大的挑战。
环境污染严重
人口增长和经济发展导致资源需求量不断攀升，环境工程学需要解决资源高效利用和循环利用的问题。
资源短缺
随着科技的不断进步，环境工程学需要不断更新技术、设备和工艺，以适应新的环保需求。
技术更新换代
虽然国家已经出台了一系列环保法律法规，但仍然存在不完善、不健全的问题，需要环境工程学做出相应的应对。
环境工程学原理课件
第六章：环保法规和标准
环保法规的分类和内容 环保标准的分类和含义 环保法规和标准对环保工程的影响
介绍环保法规的分类和内容，如大气污染防治法 和水污染防治法等。
解释环保标准的分类和含义，如排放标准和水质 标准等。
分析环保法规和标准对环保工程的影响和指导作 用，如规范了环境污染治理和工程设计。
结尾
通过学习环境工程学原理，我们能够更好地了解和应对环境污染问题。 展望环保的未来发展与趋势，共同努力构建美丽的地球家园。
探讨环境污染的主要来源，如工业排放、交通尾气等，并分析其对环境的影响。
环境治理的概念和目标
介绍环境治理的概念和目标，包括保护环境、减少污染、提高环境质量等。
第二章：水污染与治理
1
水污染类型及特征
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
讨论水污染的不同类型，如有机污染物、重金属等，并解释其特征和危害。
2
水污染控制和治理方法
介绍水污染的控制和治理方法，如生物处理、化学处理和物理处理等。
3
水资源管理与保护
探讨水资源的管理和保护方法，如节水措施、水资源评估和保护政策等。
第三章：大气污染与治理
大气污染的形成和发展
解释大气污染的形成原因，如工 业排放、汽车尾气和燃煤等，并 分析其对环境和健康的影响。
大气污染控制和预防方法
介绍大气污染的控制和预防方法， 包括废气净化技术和排放标准等。
大气污染对人类健康和生 态环境的影响
分析大气污染对人类健康的影响， 如呼吸系统疾病和心血管疾病， 并探讨其对生态环境造成的危害。
第四章：土壤污染与治理
1 土壤污染的特点和分类
阐述土壤污染的特点和不同类型，如重金属污染、农药残留等。
2 土壤污染的来源和影响
环境工程原理课件
第2页/共48页
一、解吸方法
（2）减压解吸 （3）加热解吸 （4）加热－减压解吸
第3页/共48页
二、气提解吸的计算
V Y1
L X1
推动力＝Y*-Y=X-X*
全塔物料衡算：
解吸塔
VB(Y1-Y2)=Ls(X1-X2) 操作线方程：
Y
Ls VB
X
Y1
Ls VB
X1
V Y2 L X2
第4页/共48页
第36页/共48页
2.板式塔应具备的功能
① 在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分 的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的 相际接触表面，减小传质阻力；
② 在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供 最大的传质推动力。
第37页/共48页
3.筛板塔的结构
气相通道 溢流堰 降液管
第38页/共48页
第19页/共48页
（2）填料类型
常用的填料可分为两大类：散装填料和规整填料。 散装填料由实心的固体块、中空的环形填料、表面开口 的鞍形填料等，其常用的构造材料包括陶瓷、金属、塑 料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、玻璃、石墨。陶瓷填料耐 腐蚀，但易碎，空隙率小；金属填料比表面积及空隙率 大，通量大，效率高，但不锈钢价贵，普通钢易腐蚀； 塑料填料比表面积大，空隙率较高，但不耐高温。
第43页/共48页
第七节 吸收气态污染物的工艺装置
（1）富液的处理 （2）除尘 （3）烟气的预冷却 （4）结垢与堵塞 （5）除污雾 （6）气体的再加热
第44页/共48页
锅炉
AH
EPS
脱硫风机
引风机
吸收塔
烟囱
除雾器 氧化风机
石灰石
球磨机
石灰石磨
粉系统
一、解吸方法
（2）减压解吸 （3）加热解吸 （4）加热－减压解吸
第3页/共48页
二、气提解吸的计算
V Y1
L X1
推动力＝Y*-Y=X-X*
全塔物料衡算：
解吸塔
VB(Y1-Y2)=Ls(X1-X2) 操作线方程：
Y
Ls VB
X
Y1
Ls VB
X1
V Y2 L X2
第4页/共48页
第36页/共48页
2.板式塔应具备的功能
① 在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分 的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的 相际接触表面，减小传质阻力；
② 在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供 最大的传质推动力。
第37页/共48页
3.筛板塔的结构
气相通道 溢流堰 降液管
第38页/共48页
第19页/共48页
（2）填料类型
常用的填料可分为两大类：散装填料和规整填料。 散装填料由实心的固体块、中空的环形填料、表面开口 的鞍形填料等，其常用的构造材料包括陶瓷、金属、塑 料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、玻璃、石墨。陶瓷填料耐 腐蚀，但易碎，空隙率小；金属填料比表面积及空隙率 大，通量大，效率高，但不锈钢价贵，普通钢易腐蚀； 塑料填料比表面积大，空隙率较高，但不耐高温。
第43页/共48页
第七节 吸收气态污染物的工艺装置
（1）富液的处理 （2）除尘 （3）烟气的预冷却 （4）结垢与堵塞 （5）除污雾 （6）气体的再加热
第44页/共48页
锅炉
AH
EPS
脱硫风机
引风机
吸收塔
烟囱
除雾器 氧化风机
石灰石
球磨机
石灰石磨
粉系统
环境工程学原理课件
为满足除尘或悬浮物要求， t停t沉
h
t停t沉ului t
V qV
即： qV
Vut h
utlb
流体中直径为dc的颗粒完全去除的条件。
第二节 重力沉降
本节思考题
(1)简要分析颗粒在重力沉降过程中的受力情况。 (2)层流区颗粒的重力沉降速度主要受哪些因素影响？ (3)影响层流区和湍流区颗粒沉降速度的因素有何不同，
第二节 重力沉降
二、沉降速度的计算
1.试差法
假设沉降属于某一区域—计算颗粒沉速—按求出的颗粒 沉降速度ut计算ReP，验证ReP是否在所属的假设区域。如果在， 假设正确；否则，需要重新假设和试算。
2. 摩擦数群法
CD与ReP的关系曲线中，由于两坐标都含有未知数ut， 进行适当的转换，使其两坐标之一变成不包含ut的已知数群， 则可以直接求解ut。
• 该阻力由两部分组成：形状阻力和摩擦阻力。 • 流体阻力的方向与颗粒物在流体中运动的方向相反，其大小与
流体和颗粒物之间的相对运动速度u、流体的密度、黏度以
及颗粒物的大小、形状有关。 • 对于非球形颗粒物，这种关系非常复杂。
第一节 沉降分离的基本概念
对于球形颗粒，流体阻力的计算方程：
FD
CD AP
Fg
Fb
m
du dt
（6.2.3）
阻力（曳力）FD
FD
CD AP
u2
2
第二节 重力沉降
达到平衡时：
Fg Fb FD 0
π 6
d
3 P
P
g
π 6
d
3 P
g
CD
π 4
d
2 P
h
t停t沉ului t
V qV
即： qV
Vut h
utlb
流体中直径为dc的颗粒完全去除的条件。
第二节 重力沉降
本节思考题
(1)简要分析颗粒在重力沉降过程中的受力情况。 (2)层流区颗粒的重力沉降速度主要受哪些因素影响？ (3)影响层流区和湍流区颗粒沉降速度的因素有何不同，
第二节 重力沉降
二、沉降速度的计算
1.试差法
假设沉降属于某一区域—计算颗粒沉速—按求出的颗粒 沉降速度ut计算ReP，验证ReP是否在所属的假设区域。如果在， 假设正确；否则，需要重新假设和试算。
2. 摩擦数群法
CD与ReP的关系曲线中，由于两坐标都含有未知数ut， 进行适当的转换，使其两坐标之一变成不包含ut的已知数群， 则可以直接求解ut。
• 该阻力由两部分组成：形状阻力和摩擦阻力。 • 流体阻力的方向与颗粒物在流体中运动的方向相反，其大小与
流体和颗粒物之间的相对运动速度u、流体的密度、黏度以
及颗粒物的大小、形状有关。 • 对于非球形颗粒物，这种关系非常复杂。
第一节 沉降分离的基本概念
对于球形颗粒，流体阻力的计算方程：
FD
CD AP
Fg
Fb
m
du dt
（6.2.3）
阻力（曳力）FD
FD
CD AP
u2
2
第二节 重力沉降
达到平衡时：
Fg Fb FD 0
π 6
d
3 P
P
g
π 6
d
3 P
g
CD
π 4
d
2 P
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二节 重力沉降
将颗粒沉速计算式（6.2.5)进行变换得到CD计算式：
ReP2
CD
4dP(P )g 3ut2
ReP2
ReP
dPut
CDReP2 4dP3(3P2)g
（6.2.9）
不包含沉降速度ut的摩擦数群。
无因次，也是ReP的函数。
CD与ReP的关系曲线转换成
C
D
R
e
2 P
与ReP的关系曲线。
• 传质分离：均相混合体系 • 平衡分离过程（借助分离媒介，如溶剂或吸附 剂等，使均相混合体系变成两相系统） • 速率分离过程（在某种推动力下，利用各组分 扩散速率的差异实现组分分离）
第II篇 分离过程原理
本篇的主要内容 第六章 沉降 第七章 过滤 第八章 吸收 第九章 吸附 第十章 其他分离过程
ut 1.74
(P )gdP
（6.2.8）
牛顿（Newton）公式
第二节 重力沉降
上述式子有何意义？
• 了解影响颗粒沉速的因素（颗粒粒径……） • 在已知的颗粒粒径ห้องสมุดไป่ตู้件下求沉降速度 • 由颗粒沉降速度求颗粒粒径
……水处理中的沉降实验 • 由颗粒沉降速度求液体黏度
……落球法测定黏度
第二节 重力沉降
第 II 篇
分离过程原理
第II篇 分离过程原理
✓为什么要学习分离过程？ ✓在环境领域哪些问题涉及分离过程？ ✓分离有什么手段？ ✓本篇主要讲授内容。
第II篇 分离过程原理
问题的出现？
混合体系
• 自然界是混合体系。在生活和生产 过程中常常会遇到对混合体系中的 物质进行分离的问题。
• 在环境污染防治领域，研究对象都 是混合体系（非均相和均相）。
相对运动
电场
惯性力场
固体颗粒物
液珠
沉降表面：器底、 器壁或其他表面
重力沉降 离心沉降 电沉降 惯性沉降 扩散沉降
第一节 沉降分离的基本概念 沉降过程类型与作用力
沉降过程 作用力
特征
重力沉降 离心沉降 电沉降 惯性沉降 扩散沉降
重力 离心力 电场力 惯性力 热运动
沉降速率小，适用于较大颗粒分离 适用于不同大小颗粒的分离 带电微细颗粒（<0.1 m）的分离 适用于10～20 m以上粉尘的分离 微细粒子（<0.01 m）的分离
第II篇 分离过程原理
分离在环境污染防治中的作用
• 将污染物与污染介质或其他污染物分离开来，从 而达到去除污染物或回收利用的目的。
• 如在给水处理中需要从水源水中分离去除各种浊 度物质、细菌等。
• 在废气净化中，也需要分离废气中的粉尘等。
第II篇 分离过程原理
分离过程的分类？
• 机械分离：非均相混合体系（两相以上所组成的 混合物）
（1）层流区：ReP2 CD=24/ReP
ut
1 P 18
gdP2
(6.2.6)
斯托克斯（Stokes）公式
第二节 重力沉降
（2）过渡区：2<ReP<103
CD
18.5
R
e
0 P
.6
ut 0.27
(P)gdPReP0.6
（6.2.7）
艾仑(Allen)公式
（3）湍流区：103<ReP<2105 CD = 0.44
• 该阻力由两部分组成：形状阻力和摩擦阻力。 • 流体阻力的方向与颗粒物在流体中运动的方向相反，其大小与
流体和颗粒物之间的相对运动速度u、流体的密度、黏度以
及颗粒物的大小、形状有关。 • 对于非球形颗粒物，这种关系非常复杂。
第一节 沉降分离的基本概念
对于球形颗粒，流体阻力的计算方程：
FD
CDAP
二、沉降速度的计算
1.试差法
假设沉降属于某一区域—计算颗粒沉速—按求出的颗粒 沉降速度ut计算ReP，验证ReP是否在所属的假设区域。如果在， 假设正确；否则，需要重新假设和试算。
2. 摩擦数群法
CD与ReP的关系曲线中，由于两坐标都含有未知数ut， 进行适当的转换，使其两坐标之一变成不包含ut的已知数群， 则可以直接求解ut。
u2
2
（6.1.10）
CD:阻力系数，是雷诺数的函数。 AP：颗粒的投影面积
CD f(ReP)
ReP
ud P
（6.1.11） 颗粒的雷诺数
第一节 沉降分离的基本概念
层流区 过渡区 湍流区
第一节 反应器与反应操作
本节思考题
(1)简述沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征。 (2)简要说明环境工程领域哪些处理单元涉及沉降分离过程。 (3)颗粒的几何特性如何影响颗粒在流体中受到的阻力？ (4)不同流态区，颗粒受到的流体阻力不同的原因是什么？ (5)颗粒和流体的哪些性质会影响到颗粒所受到的流体阻力，怎
第一节 沉降分离的基本概念
在环境领域沉降原理如何利用？
• 水与废水处理： 各种颗粒物（无机砂粒、有机絮体……）的沉降 密度较小絮体的上浮 油珠的上浮
• 气体净化： 粉尘、液珠……
第一节 沉降分离的基本概念
二、流体阻力与阻力系数
• 当某一颗粒在不可压缩的连续流体中做稳定运行时，颗粒会受 到来自流体的阻力。
CDRe2P CDReP－1（不包含颗粒直径的摩擦数群）
第二节 重力沉降
由颗粒直径计算沉降速度
由颗粒直径和其他参 数，计算摩擦数群。
由左图
C
D
R
e
2 P
-ReP的
关系曲线，查出相应
的ReP值。
根据ReP的定义反算出ut
ut
R eP dP
（6.2.10）
如何由沉降速度计算颗粒直径？
Fg
Fb
m
du dt
（6.2.3）
阻力（曳力）FD
u2
FD CDAP 2
第二节 重力沉降
达到平衡时：
Fg Fb FD0
π 6dP 3 Pg6 πdP 3 gC Dπ 4dP 2(2 ut2)0
ut
4(P )dPg 3CD
(6.2.5)
ut——颗粒终端沉降速度（terminal velocity）
第六章 沉降
第六章 沉降
本章主要内容
第一节 沉降分离的基本概念 第二节 重力沉降 第三节 离心沉降 第四节 其他沉降
第一节 沉降分离的基本概念
本节的主要内容
一、沉降分离的一般原理和类型 二、流体阻力与阻力系数
第一节 沉降分离的基本概念
一、沉降分离的一般原理和类型
流体： 液体 气体
重力场
离心力场
么影响。
第二节 重力沉降
本节的主要内容
一、重力场中颗粒的沉降过程 二、沉降速度的计算 三、沉降分离设备
第二节 重力沉降
一、重力场中颗粒的沉降过程
假设球形颗粒粒径为dP、质量为m。沉速如何计算？
浮力Fb 重力Fg
Fb
π 6
d
3 P
g
Fg
π 6
dP3P g
（6.2.2） （6.2.1）
根据牛顿第二定律，颗粒 将产生向下运行的加速度