环境工程原理复习资料

第四章、质量传递1、传热过程主要有两种：强化传热、削弱传热2、热传递主要有三种方式：热传导、对流传热、辐射传热3、热传导：通过分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程4、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（流体与固体壁面之间的热传递过程）5、自然对流传热：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产生的传热过程。

6、强制对流传热：由于水泵、风机或其他外力引起流体流动而产生的传热过程。

7、辐射传热的过程：物体将热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一个物体时，又被物体全部或者部分吸收而变成热能。

（不需要任何介质作媒体，可以在真空中传播）8、导热系数：反映温度变化在物体中传播的能力。

9、气体的导热系数随温度的升高而增高，在气体中氢气的导热系数最高。

10、液体的导热系数随温度的升高而减小（水和甘油除外）11、晶体的导热系数随温度的升高而减小（非晶体相反）12、多孔性固体的导热系数与孔隙率、孔隙微观尺寸以及其中所含流体的性质有关，干燥的多孔性固体导热性很差，通常作为隔热材料，但材料受潮后，由于水比空气的导热系数大得多，其隔热性能将大幅度下降，因此，露天保温管道必须注意防潮。

14、对流传热与热传导的区别：对流传热存在流体质点的相对位移，而质点的位移将是对流传热速率加快。

15、影响对流传热的因素：物理特征、几何特征、流动特征16、湍流边界层内，存在层流底层、缓冲层和湍流中心三个区域，流体处于不同的流动状态。

17、传热边界层：壁面附近因传热而使流体温度发生变化的区域（存在温度梯度的区域）18、传热过程的阻力主要取决于传热边界层的厚度19、普兰德数：分子动量传递能力和分子热量传递能力的比值20、对流传热系数大小取决于流体物性、壁面情况、流动原因、流动状况、流体是否相变等21、对流传热微分方程式可以看出，温度梯度越大，对流传热系数越大22、求解湍流传热的对流传热系数有两个途径：量纲分析法并结合实验、应用动量传递与热量传递的类似性建立对流传热系数与范宁摩擦因子之间的定量关系23、自然对流：在固体壁面与静止流体之间，由于流体内部存在温差而造成密度差，是流体在升浮力作用下流动。

24、大空间自然对流传热：固体壁面周围的自然对流不受空间限制或干扰的自然对流传热25、影响冷凝传热的因素：1流体的物性（冷凝液的密度越大，黏度越小，则液膜的厚度越小，冷凝传热系数越大，导热系数增加也有利于传热）2冷凝液膜两侧的温差3蒸气流速和流向4不凝性气体27、间壁传热的计算（特别重要）28、气侧热阻远大于水侧热阻，因此增加气侧对流传热系数，所引起的总传热系数的提高远大于增加水侧的对流传热系数29、热辐射：物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程30、若A=1，表面上的辐射能全部被物体吸收，称绝对黑体，具有最大吸收能力、最大辐射能力若R=1，表面上的辐射全部被反射出去，此时，若入射角等于反射角，称镜体，若反射情况为漫反射，称绝对白体若D=1，表面上的辐射能全部穿透过去，称绝对透明体或者透热体31、物体的吸收率、反射率和穿透率的大小决定于物体的性质、表面状况、温度和投射辐射的波长。

32、气体辐射特点：1不同的气体辐射能力和吸收能力差别很大2、气体的辐射和吸收对波长具有选择性3、气体发射和吸收辐射能发生在整个气体体积内部33、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增大平均温差3提到传热系数（提高流体速度、增强流体的扰动、在流体中加固体颗粒、在气流中喷入固体颗粒、采用短管换热器、防止结垢和及时清除污垢）第五章、质量传递1、在一个含有两种或者两种以上组分的体系中，若某种组分的浓度分布不均匀，就会发生该组分由浓度高的区域向浓度低的区域转移，即发生物质传递现象，这种现象称为质量传质过程，简称传质过程。

2、引起质量传递的推动力主要是浓度差、温度差（热扩散）、压力差（压力扩散）以及电场或者磁场的场强差（强制扩散）等。

3、吸收：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。

4、解吸：将被吸收的气体组分从吸收剂中脱出的过程5、当利用空气作为解吸剂时，称吹脱，利用蒸气为解吸剂称为汽提6、萃取：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。

7、吸附：当某种固体与气体或液体混合物接触时，气体或液体中的某一或某些组分能以扩散的方式从气相或液相进入固相，称吸附。

8、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9、膜分离：天然或人工合成的高分子薄膜为分离介质，当膜的两侧存在某种推动力时，混合物中的某一组分或某些组分可选择性地透过膜，从而与混合物中的其他组分分离。

10、膜分离技术包括反渗透、电渗析、超滤、纳滤11、传质机理包括：分子扩散（由分子的微观运动引起的物质扩散）和涡流扩散（使流体介质处于运动状态，当流体处于湍流状态时，在垂直于主流方向上，除了分子扩散外，更重要的是由流体质点强烈掺混所导致的物质扩散）12、分子扩散的规律可用费克定律描述（扩散通量与浓度梯度成正比，负号表示组分A向浓度减小的方向传递）13、分子扩散系数：扩散物质在单位浓度梯度下的扩散速率，表征物质的分子扩散能力，扩散系数大，则表示分子扩散快14、低密度气体、液体和固体的扩散系数随温度的升高而增大，随压力的增加而减少15、分子传质发生在静止的流体、层流流动的流体以及某些固体传质过程16、静止流体中的质量传递有两种典型情况：单向扩散（只有从气相向液相传递，而没有物质从液相向气相作相反方向的传递）、等分子反向扩散17、N B=0,表示组分B在单向扩散中没有净流动，所以单向扩散也称为停滞介质中的扩散18、组分A通过停滞组分B扩散时，浓度分布曲线为对数型19、对于双组分气体混合物，组分的扩散系数在低压下与浓度无关，在稳态扩散时，气体的扩散系数及总浓度均为常数20、等分子反向扩散：在一些双组分混合体系的传质过程中，当体系总浓度保持均匀不变时，组分A在分子扩散的同时伴有组分B向相反方向的分子扩散，且组分B扩散的量与组分A 相等，这种传质过程为等分子反向扩散21、等分子反向扩散过程中没有流体的总体流动，组分A的物质的量浓度分布为直线22、漂移因子：因总体流动而使组分A传质通量增大的因子23、扩散控制过程：当化学反应的速率大大快于扩散速率时，扩散决定过程24、反应控制过程：当化学反应的速率远远慢于扩散速率时，化学反应决定过程25、对流传质（对流扩散）：运动着的流体与相界面之间发生的传质过程26、湍流边界层包括：层流底层、湍流核心区、过渡区27、传质边界层：具有浓度梯度的流体层28、施密特数是分子动量传递能力和分子扩散能力的比值29、对流传质系数体现了对流传质能力的大小，与流体的物理性质、界面的几何形状以及流体的流动状况等因素有关第六章、沉降1、沉降基本机理：含有颗粒物的流体（水或气体）置于某种力场（重力场、离心力场、电场或者惯性场）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析2、重力沉降和惯性沉降：利用待分离的颗粒与流体之间存在密度差，在重力或离心力的作用下使颗粒和流体之间发生相对运动3、电沉降：将颗粒置于电场中使之带电，并在电场力的作用下使带电颗粒在流体中产生相对运动4、惯性沉降：颗粒物与流体一起运动，由于在流体中存在某种障碍物的作用，流体产生绕流，而颗粒物由于惯性偏离流体5、扩散沉降：微小粒子布朗运动过程中碰撞在某种障碍物上，从而与流体分离6、颗粒的比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积7、层流区:Re p <2,斯托克斯公式（小计算）8、紊流区：103 <Re p< 2*105 (小计算)9、沉降速度的计算：1试差法2摩擦数群法3无量纲判据K11、旋风分离器用于气体非均相混合物分离的设备，旋流分离器用于液体非均相混合物分离12、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，离心分离因数是离心分离设备的重要性能标志13、旋风分离器主要用于除气体中粒径在5um以上的粉尘14、旋风分离器能完全去除的最小颗粒粒径（临界直径）是旋风分离效率高低的重要标志，临界直径越小，分离效果越高15、总效率来表示旋风分离器的分离效果16、d50是粒级效率为50%时的颗粒直径，称为分割粒径17、与旋风分离器比较，旋流分离器的特点是：1形状细长，直径小，圆锥部分长，有利于颗粒的分离2中心经常有一个处于负压的气柱，有利于提高分离效果18、离心沉降机主要用于悬浮液的固液分离19、电沉降:荷电颗粒所受的作用力主要是静电力、流体阻力20、惯性沉降：利用这种由惯性力引起的颗粒与流线的片里，使颗粒在障碍物上沉降的过程第七章、过滤1、过滤过程：混合物中的流体在推动力的作用下通过过滤介质时，流体中的固体颗粒被截留，而流体通过过滤介质，从而实现流体与颗粒物的分离2、表面过滤：采用过滤介质的孔一般比待过滤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，此时沉积的滤饼也起过滤作用，通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢、滤饼层容易形成的情况下3、深层过滤：通常发生在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，过滤介质层的空隙大于待过滤流体中的颗粒物的粒径4、过滤基本方程（恒压、恒速重要计算）5、K（过滤常数）反映了悬浊液的过滤特性，与悬浮液浓度、滤液黏度以及滤饼层的颗粒性质和可压缩性有关，其值需要通过实验测定6、对于指定悬浮液的恒压过滤，K为常数，恒速过滤是指在过滤过程中过滤速度保持不变，滤液量与过滤时间成正比，在恒速过滤过程中，过滤压差随时间而变化，所以恒速过程方程中的过滤常数K也随时间t变化7、过滤常数K和q e的测定：这些常数不仅与过滤悬浮液的浓度和性质有关，而且过滤条件有关，因此一般需要由实验确定，恒压过滤积分方程改写为，在恒压过滤条件下，t/q与q之间具有线性关系，其直线的斜率为1/K，截距为2q e/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滤液量，即可根据上式求得过滤常数K与q e8、压缩指数s：根据K与P之间的关系式，两边取对数，得可见，与之间为线性关系，因此，在不同压差下进行恒压实验，求出不同压差下的K，再根据上式，即可求出滤饼层的压缩指数s9、洗涤过程确定的主要参数是洗涤速度和洗涤时间10、洗涤速度：单位时间通过单位洗涤面积的洗涤量11、间歇式过滤机的每一个循环包括三个过程：过滤、洗涤、拆装、卸渣、清理等辅助工作12、深层过滤：利用过滤介质间的间隙进行的过滤的过程，固体颗粒为过滤介质（石英砂、无烟煤）13、筛过物：尺寸小于筛孔的颗粒通过筛下落筛留物：尺寸大于筛孔的颗粒则留在筛上14、孔隙率的大小反应了床层中颗粒的疏密程度及其对流体的阻滞程度15、流体通过颗粒床层的速度与两个方面的原因密切相关：1促使流体流动的推动力2阻碍流体流动的因素16、深层过滤过程主要包括以下几个行为：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）附着行为脱落行为（当颗粒与滤料表面的结合力较弱时，附着在滤料上的颗粒物有可能从滤料表面脱落下来）17、影响附着颗粒脱落的主要因素有流体对附着颗粒的剪切作用和运动颗粒对附着颗粒的碰撞作用。