完整环境工程原理的知识点归纳总结文档格式.docx
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17、反应器一般主要有三种操作方式，即间歇操作、连续操作和半间歇或半连续操作。
18、反应器设计经常用到四类基本方程：
反应动力学方程、连续方程、热量方程、动量方程。
19、单位时间单位体积反应层中某组分的反应量或生成量称为该组分的反应速率，有时可用反应物浓度减少到初始浓度的1/2时所需要的时间即半衰期来表达。
20、反应器设计经常用到的基本方程主要基于质量恒定原理、能量守恒定律和动量守恒定律，它们都符合“输入=输出+消耗+累积”模式。
21、连续操作中一物料“微元”从反应器入口到出口经历的时间称为停留时间；
单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量称为空间速度，单位为时间的倒数。
22、在实际的反应器中，物料的流动和混合状态十分复杂，为了便于分析和计算，常设想存在两种极端的理想流动状态：
完全混合流
和平推流。
23、吸收操作本质上是混合气体组分从气相到液相的相间传质过程，所用的液体溶剂称为吸收剂，吸收后得到的溶液称为吸收液。
24、吸收操作本质上是混合气体组分从气相到液相的相间传质过程，混合气体中能显著溶于液体溶剂的组分称为溶质，吸收后的气体称为吸收尾气（或净化气）。
25、对于恒温恒容条件下的不可逆单一反应，零级反应的半衰期为t1/2=CAO/2k，
一级反应的半衰期为t1/2=0.693/k。
二、知识点归纳
1、流体的密度
单位kg/m3，单位质量流体所具有的体积，称为流体的比容
单位是kg/m3。
2、某液体的密度
与标准大气压4℃（277K）时纯水密度
的比值，称为相对密度，s表示。
流体的密度与温度和压力相关。
温度对液体密度有一定的影响，温度升高，其密度下降。
3、流体内部任一点处均会受到周围流体对它的作用力，该力的方向总是与界面垂直称为压强，
单位Pa，A是流体的作用面积。
4、压力的表示方法，包括绝对真空：
真空度=大气压力-绝对压力。
大气压力：
表压力=绝对压力-大气压力。
当压力以表压或真空度表示时，应用括号注明，如未加注明，则视为绝对压力。
5、流量：
流体在管内流动时，单位时间内流经管到任一界面的流体量，成为流体的流量。
用流体体积计量称为体积流量；
qv表示单位m3/s。
用流体质量计量称为质量流量，qm表示单位kg/s。
体积流量和质量流量的关系qm=qv·
6、流速：
单位时间内流体在流动方向上所留过的距离，称为流体的流速，以u表示单位m/S，
，A流通截面积。
，d是管道内径，m
7、流体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度随温度升高而增大。
压力变化时，液体的粘度基本不变，气体的粘度随压力的增加而增加。
8、若将液柱的上端面取在容器的液面上，设液面上方的压力为p0，液柱上下端面距离为h，作用于下端的压力为p，则p=p0+
gh
9、静力学基本方程式的讨论：
当溶液面上方的压力p0一定时，精致液体内部任一点压力p的大小与液体本身的密度
和该点距液面的深度h有关。
通常将压力相等的水平面称为等压面；
当液面上方的压力p0变化时，液体内部各点的压力p也发生相应的变化；
10、压力的测量常见的有U形管压差计、倒U形管差计、双液柱微差计和斜管压差计。
11、在流体流动过程中，任一截面上流体的压力、流量、流速等流动参数只与位置有关，而不随时间变化，像这种流动参数只与空间位置有关而与时间无关的流动，称为稳定流动。
12、流体在流动时任一截面上的压力、力量、流速等流动参数不及与位置有关，而且与时间有关，像这种流动参数既与空间位置有关又与时间有关的流动，称为不稳定流动。
13、连续性方程：
当流体在流动系统中做稳定流动时，根据质量守恒定律，没单位时间内通过流动系统任一截面的流体质量（质量流量）都应相等，这就是流体流动时的质量守恒。
则物料衡算式qm1=qm2
因
故
14、流体本身具有的能量
（1）内能呢哦能是贮存于物质内部的能量，指物体内部如分子、原子、电子等所含能量总和，其数量的大小取决于流体的状态，因此与流体的温度有关，压力的影响一般忽略。
单位质量（1kg）立体的内能用U表示，单位j/kg。
（2）位能位能是流体储于地球重力场中具有的能量。
若质量为m的立体与基准水平的垂直距离为z，则未能等于质量为m的泪流体在重力场中自基准水平面升举刀高度为z时所作的功即位能=mgz1kg流体的位能则为
15、系统与外界交换的能量：
（1）功
（2）热（3）损失流量。
16、对于稳定流动系统，系统内的能量积累为零，所以按照能量守恒，得
17、伯努利方程的讨论：
（1）理想流体的伯努利
流体流动时不产生流动阻力，则流体的能量损失
，这种流体称为理想流体，这种流体在稳定流动过程中无外功加入（We=0）则：
（2）静止流体伯努利方程
流体是静止的，则u1=u2=0，
，若无外功加入We=0，则：
整理得
（3）可压缩流体伯努利方程
流体密度
应以两截面间流体的平均密度
m来代替。
4.以单位重量流体计算基准的伯努利方程
令
则
He流体所获得的外加功Hf能量损失
18、伯努利方程应用：
（1）作图与确定衡算范围
（2）截面的选取
（3）基准水平面的选取
（4）单位必须统一
应用举例：
（1）确定管道中流体流量
（2）确定设备的相对位置
（3）确定设备的有效功率
（4）确定管路中流体的压力
19、流体的两种流动类型：
（1）层流
（2）湍流
20、流体流动形态的判断：
（1）雷诺数
（2）流体形态的判断：
当Re<
2000时，流体的流动形态在层流；
让Re>
4000时，流动为稳定的湍流；
当Re=2000～4000时，不能确定流动时层流还是湍流，即可能是层流也可能是湍流，为过渡状态。
就湍流而言，Re越大，流体湍流程度越剧烈，流体中的漩涡和流体质点的随机运动就越剧烈。
21、直径d的确定方法通常用当量直径de表示，即：
22、离心泵是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力对液体做工的流体运输机械。
23、离心泵的主要构件有叶轮、泵壳和轴封，有些还有导轮等。
泵壳上有两个接口，一个轴向接吸入管，一个在切向接排出管在吸入管口装有一个单向底阀，在排出关口装有一个调节阀，用来调节流量。
叶轮是离心泵的核心部件，功能是将原动机械的机械能传给液体，使液体的动能和静压能均有所增加。
根据叶轮是否有盖板可以将叶轮分为三种形式，即开式、半开式和闭式（有前盖，效率最大）。
根据叶轮的吸液方式可以将叶轮分为两种即单吸式叶轮与双吸式叶轮。
叶轮上的叶片有前弯叶片，径向叶片和后弯叶片三种。
泵壳：
使叶轮与泵壳之间的流动通道沿着叶轮旋转的方向逐渐增大并将液体导向排出管。
导轮带有前弯叶片，叶片见逐渐扩大的通道使进入泵壳的液体的流动方向逐渐改变，从而减少了能量损失，使动能向静压能的转换更加有效彻底，导轮也是一个转能装置。
轴封装置为了防止泵内液体沿空隙漏出泵外或空气沿相反方向进入泵内。
常见的密封方式有两种即填料函密封和机械密封。
24、离心泵的工作原理：
在离心力的作用下液体被迫从叶轮中心向叶轮外缘运动，吸入口因液体空出而程负压态，这样在吸入管两端就形成了一定的压差，即吸入液面压力与泵吸入口压力之差，只要压差过大，液体就会被吸入泵体内这就是离心泵的吸液原理；
被叶轮甩出的液体，在从中心向外缘运动的过程中，动能与静压能均增加了，流体进入泵壳后，泵壳内逐渐增大的蜗形通道既有利于减少阻力损失，又有利于部分动能转化为静压能，达到泵出口时压力里达到最大，禹是液体被压出离心泵，之就是离心泵的排液原理。
因为泵体内充满气体而造成离心泵不能吸液（空转）的现象称为气缚现象
离心泵的主要性能参数有送液能力，扬程、功率和效率等。
离心泵铭牌上的流量是离心泵在最高效率下的流量，称为设计流量或额定流量。
离心泵铭牌上的扬程是离心泵的额定流量下的扬程。
离心泵的扬程与被输送液体的升扬高度（被输送液体在输送过程被提升的高度）是不同的，前者是泵做功，后者由输送人物决定的几何高度。
离心泵铭牌上的轴功率是离心泵在最高效率下的轴功率。
离心泵铭牌上列出的效率是一定转速下的最高效率。
离心泵的特性曲线：
（1）扬程—流量曲线扬程随流量的增加而减少
（2）轴功率—流量曲线轴功率随流量的增加而增加
（3）效率—流量曲线离心泵在流量为零时，效率为零，随着流量的增加，效率也增加，当流量增加到某一数值后，在增加效率会下降。
性能曲线是在293K和98.1kPa下以清水作为介质测定的。
被输送液体在泵体内气化在液化而造成离心泵不能正常工作的现象叫做离心泵的气蚀现象。
气蚀的危害：
发生气蚀时会产生噪声和引起震动，流量、扬程及效率均会迅速下降，严重时不能吸液。
避免气蚀的方法就是研制泵的安装高度。
离心泵的工作点是泵的特性曲线和管路提醒曲线的交点M。
离心泵的流量调节方法：
（1）通过阀门调节：
改变泵出口阀门的开度
（2）改变转速
（3）改变叶轮直径
离心泵的操作要点：
（1）灌泵：
启动前，使泵体内充满被输送液体的操作，用来避免气缚现象
（2）预热
（3）盘车
（4）开车：
开车时，要先关闭出口阀，在起动电机。
注意，关闭出口阀运转的时间应尽可能短，以免泵内液体因摩擦而发热发生气蚀现象。
（5）调节流量缓慢的打开出口阀，调节到指定流量
（6）检查
（7）停车：
停车时，要先关闭出口阀，在关电机，一面高压倒灌，造成叶轮反转。
往复泵有自吸作用，因此不需要灌泵。
操作顺序先打开空阀、进口阀、出口阀及旁阀等在启动电机。
齿轮泵适应输送高粘度及膏状液体。
25、沉降与过滤是分离非均相物系常用的两种操作。
混合物可分为两大类即均相混合物和非均相混合物。
沉操作时靠重力的作用，利用分离物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程，在重力的作用下，发生的沉降过程成为重力沉降。
沉降速度公式：
计算自由沉降速度的公式有两个条件：
意识容器的尺寸远远大于颗粒的尺寸，否则器璧会对颗粒的沉降有明显的阻滞作用；
二是颗粒不可过分细小，否则由于流体分子的碰撞将使颗粒发生布朗运动。
沉降速度的计算：
1.试差法
2.用无量纲数群K值判断流型
则：
K大于2.62小于69.1沉降在过渡区。
Re<
1在滞流区。
颗粒沉降而分离出的条件是
整理得
26、降尘室特点结构简单流动阻力小但体积庞大属于低效率设备。
在滞留沉降区，同一颗粒在同介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值为Kc就是粒子所在位置的惯性离心力场强度与重力场强度之比称为离心分离因数。
标准旋风分离器主题上部为圆筒形，下部为圆锥形。
工作过程：
含尘气体由圆筒上部的进气管沿切向进入，受器壁的结束乡下螺旋运动。
在惯性离心作用下，颗粒被抛向器璧与气流分离，在沿着壁面落至锥底的排灰口。
净化后的气体在中心轴附近范围内有下而上作螺旋运动，最后由顶部排气管排出。
临界粒径：
所谓临界粒径是指理论上的旋风分离器中能完全分离迟来的最小颗粒直径用dc表示。
临界粒径是判断分离效率高低的重要参数：
临界粒径愈小，说明旋风分离器的分离效率愈高。
分离效率随旋风分离器尺寸加大而减小。
分离效率有两种表示方法：
一是总效率
是指进入旋风分离器的全部颗粒中被分离力下来的颗粒的质量分数即
二是粒子效率
是指定径粒d的颗粒被分离下来的质量分数则：
i指在第i段范围的颗粒。
d50是粒级效率恰好是50%的颗粒直径称为分割直径。
旋风分离器形式、确定其主要尺寸的依据有三个方面：
一是含尘气体的处理量（生产能力）；
二是允许的压强降；
三是要求达到分离效率。
27、过滤是在外力作用下，使悬浮液重的液体通过多孔介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上。
从而实现固、液分离操作。
根据滤饼的颗粒特性将滤饼分为不可压缩和可压缩两类。
过滤通过饼层的流动特性的特点：
（1）由于构成饼层的颗粒尺寸通常很小，形成的滤液通道不仅细小曲折，而且互相交联，形成不规则的网状结构；
（2）随着过滤操作的进行，滤饼厚度不断增加而使流动阻力逐渐增大，因而过滤属于不稳定操作；
（3）细小而密集的颗粒层提供了很大的液固接触表面，对滤液的流动产生很大阻力，流速很小，滤液通过饼层的流动多属于滞留流动的范围。
28、利用气体混合物中各组分在同一液体（溶剂）中溶解度差异分离混合物的操作称为气体吸收。
采用吸收操作实现气体混合物的分离必须解决下列问题：
（1）选择合适的溶剂，使之能选择性地溶解某个（或某些）被分离组分；
（2）提供适当的传质设备以实现气液两相的接触，使被分离组分得以自气相转移至液相（吸收）或相反（解吸）；
（3）溶质再生，即脱除溶解于其中的被分离组分以便循环使用。
吸收操作通常有以下几种分类方法：
（1）物理吸收与化学吸收
（2）单组分吸收与多组分吸收
（3）等温吸收与非等温吸收
（4）地组成吸收与高组成吸收。
29、不同气体在不同温度下，在水中平衡溶解度的曲线可知：
（1）不同性质的气体在同一温度和分压条件下，溶解度各不相同；
（2）气体的溶解度与温度有关，一般来说谁这温度升高溶解度下降；
（3）温度一定时，溶解度随溶质分压升高而增大，在吸收系统中，增大气相总压，组分的分呀会升高，溶解度也会随之加大。
30、亨利定律：
（1）当液相组成用摩尔分数表示则液相上方气体中溶质的分压与其在液相中的摩尔分数之间关系是
E随物系特性及温度而变，难容气体的E值很大，易容气体的E值很小；
（2）若溶质在气相与液相的组成分别用摩尔分数y及x表示即ye=mx，m大溶解度小难容温度上升m上升压强上升m下降；
（3）若用体积摩尔浓度c表示溶质在液相中的组成即
，H大溶解度大易容温度上升H下降；
（4）在吸收计算中，为了方便起见常采用摩尔比Y及X分别表示气、液两相的组成，摩尔比的定义是
，
当溶液很稀时，平衡关系可及时表示为
31相平衡与吸收过程的关系：
（1）判别过程的方向
（2）指明过程的极限
（3）计算过程的推动力。
32、气相、液相吸收过程两相间的物质是如何传递的，它的步骤：
（1）溶质由气相主体传递到相界面，即气相内物质传递；
（2）溶质在界面上溶解，由气相转入液相，即界面上发生溶解过程；
（3）溶质自界面被传递到液相主体，即液相内物质传递。
33、分子扩散：
由分子无规则热运动而引起的物质传递现象。
对流扩散：
在湍流主体中，凭借流体质点的湍动于漩涡而引起的物质传递现象称为涡流现象。
对流扩散指的是湍流主体与相界面的分子扩散与涡流扩散两种传质作用的总和。
对流扩散不仅靠分子本身的扩散作用，还借助主流流体的携带作用。
对流扩散速率比分子扩散速率大得多，对流扩散速率主要取决于流体的湍流程度。
34、双膜理论的基本论点：
（1）相互接触的气液两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一有效滞流膜层，分别称为气膜、液膜。
吸收质以分子扩散的方式通过此二膜层；
（2）在相界面外，气液两相达到平衡
（3）在膜层以外的气、液两相中心区，由于流体充分湍流，吸收质浓度是均匀的，即亮相中心区浓度梯度皆为零，全部浓度变化几种在两相有效膜内。
35、对于易溶气体，吸收速率主要取决于气膜阻力，液膜阻力可以忽略。
该吸收过程为气膜控制。
相反，难溶气体则可以忽略气膜阻力，而只考虑液膜阻力，吸收过程为液膜控制。
介入易溶与难溶之间的气体，吸收过程为双膜控制。
36、在塔内任一截面上，溶质在气相中德实际浓度总是高于其接触的液相平衡浓度，所以吸收操作线必位于平衡线上方。
反之，若操作线位于平衡线下方，则进行解吸（脱吸）过程。
37、操作线的斜率L/V称为“液气比”，是溶剂与惰性气体摩尔流量的比值。
它反映单位气体处理量的溶剂耗用量大小。
在此V值应经确定，故减少溶剂用量L，操作线的斜率就要变小，点B便沿水平线Y=Y`向右移动，其结果是使出塔吸收液的浓度加大，而吸收推动力相应减小。
若溶剂用量减小到恰使点B一至Y=Y`与平衡线的检点B*时，X1=Xe1.意即塔底流出的吸收液与刚进它的混合气达到平衡，这是理论上吸收液所能达到的很高浓度，但此时过程的推动力已变为零，因而需要无限大的相际传质面积。
38、吸收剂的入口条件包括流量L、温度T、含量X2三大要素。
增大溶剂用量，操作线斜率增大，出口气体含量下降，平均推动力增大；
降低溶剂温度，气体溶解度增大，平衡常数减小，平衡线下移，平均推动力增大；
降低溶剂入口含量，液相入口处推动力增大，全塔平均推动力亦随之增大。
39、解吸方法：
（1）气提解吸
（2）减压解吸
（3）加热解吸
（4）加热-减压解吸。
40、在工程上往往是先升温再就爱你呀至常压，最后再采用气提法解吸。
称为吸收因子，它是操作线斜率与平衡线斜率的比值，无量纲。
填料吸收塔中德填料可分为两大类：
整砌（规则排列）填料和乱堆（散装）填料。
41、选择吸收剂考虑以下方面：
（1）溶解度要大，以提高吸收速度并减少吸收剂的用量；
（2）选择性要好，对溶质组分以外其他组分的溶解度要很低或基本不吸收；
（3）挥发度要低，以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失；
（4）操作温度下吸收剂应具有较低的粘度，且不易产生泡沫，以实现吸收塔内良好的气流接触状况；
（5）对设备腐蚀性小或无腐蚀性，尽可能无毒；
（6）另外要考虑价廉、易得、化学稳定性好，便于再生，不易燃烧等经济和安全因素。
42、吸附是利用某些多孔性固体具有能够从流体混合物中选择性地在其表面上凝聚一定的能力，使混合物中各组分分离的过程。
吸附可分为物理吸附与化学吸附。
物理吸附特征为：
（1）吸附质和吸附剂间不发生化学反应，低温就能进行；
（2）吸附一般没有选择性，对各物质说，只不过是分子间力的大小不同，与吸附剂分子间力大的物质首先被吸附；
（3）吸附为芳儿反应，因此低温有利于吸附，吸附过程所放出的热量称为该物质在此吸附表面上的吸附热；
（4）吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当系统温度升高或流体中吸附质浓度（或分压）降低时，吸附质能很容易地从固体表面逸出，而不改变吸附质原来性状；
（5）吸附速率快，几乎不要活化能。
化学吸附特征为：
（1）吸附有很强的选择性，仅能吸附参与化学反应的某些物质；
（2）吸附速率较慢，需要一定的活化能，达到吸附平衡需要的时间长；
（3）升高温度可以提高吸附效率，宜在较高温度下进行。
43、再生方法有加热解吸再生、降压或真空解吸再生、置换再生、溶剂萃取再生、化学氧化（生物）再生。
44、吸附剂的基本特征:
1.大得比表面积；
2.具有良好的选择性；
3.吸附容量大；
4.具有良好的机械强度和均匀的颗粒尺寸；
5.有良好的热稳定性及活血稳定性；
6.有良好的再生性能。
45、影响吸附的因素：
1.操作条件（低温有利于物理吸附，升温有利于化学吸附。
温度对气相吸附的影响比对液相吸附的影响大。
对于气体吸附，压力增加有利于吸附，压力降低有利于解吸。
）；
2.吸附剂的性质；
3.吸附质的性质与浓度（相对分子质量越大、分支极性越强、溶解度越小，越易被吸附。
吸附质浓度越高，吸附量越少。
4.吸附剂的活性；
5.接触时间；
6.吸附剂的性能。
46、溶质的溶解度越小，吸附量越大；
温度越高，吸附量越低。
47、通常吸附质被吸附剂吸附的过程分三步：
1.吸附质从流体主体通过吸附剂颗粒周围的滞流膜层以分子扩散与对流扩散的形式传递到吸附剂颗粒的外表面，成为外扩散过程；
2.吸附质从吸附剂颗粒在外表面通过颗粒上的微孔扩散进入颗粒内部，到达颗粒的内部表面，称为内扩散过程；
3.在吸附剂的内表面上吸附质被吸附剂吸附，称为表面吸附过程。
48、液-液萃取是分离均相液体混合物的一种单元操作，又称溶剂萃取，简称萃取或抽提，它是利用液体混合物中各组分在所选定的溶剂中溶解度的差异而使各族组分分离的操作。
完整的液-液萃取过程可分为：
1.原料液与萃取剂充分混合，使溶质由原溶剂中转溶到萃取剂中；
2.萃取相和萃余相的分离；
3.回收萃取相和萃余相中的萃取剂，使之循环使用，同时到的产品。
萃取操作的特点：
1.萃取分离液体混合物的依据是利用混合物中各组分在萃取剂中放入溶解度的差异；
2.萃取过程本身并未直接完成分离任务，而是将较难分离的液体混合物，借助萃取剂的作用，转化为较易分离的液体混合物；
3.萃取过程是溶质从一个液相转移到另一个液相的相际传质的过程，所以要求两相必须具有一定的密度差，以利于相对流动与分层。
按原料液和萃取剂的接触方式分两类：
单级式接触萃取和连续性接触萃取。
三角形相图：
xA、xB、xS表示溶质A、原溶剂B和萃取剂S的质量分数。
三角形的三个顶点分别表示三个纯组分习惯上以三角形上方顶点A表示纯溶质，三角形左下方顶点B表示纯原溶剂，右下方顶点表示纯萃取剂S。
三角形中任一条边上的任一点，表示该边两端点所代表的组分所组成的二元混合液，不含第三组分。
三角形内任意点代表一个三元混合液。
萃取操作中各组分的互溶性，可将三元物质分为以下三种情况：
1.溶质A可完全溶于B及S，但B与S不互溶；
2.溶质A可完全溶于B及S，但B与S为部分互溶；
3.溶质A可完全溶于B，但A与S、B与S为部分互溶。
溶解度曲线将三角形分为两个区域，曲线以内的区域为两相区，只要三元物质的组成点落在此区域内，混合液分成两个液相；
曲线以外的区域为均相区（或单相区），在此区域内的混合液为一均匀的液相。
49、分配系数kA表示了溶质在两个平衡液相中的分配关系。
kA值越大，萃取分离的效果越好。
50、互溶度对萃取操作
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