环境工程原理总结11.docx

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环境工程原理总结11

第I篇环境工程原理基础

第二章质量衡算与能量衡算

第二节质量衡算

◆质量衡算的三个要素：

划定衡算系统；确定衡算对象；确定衡算基准；

◆稳态系统和非稳态系统的特征

当系统中流速、压力、密度等物理量只是位置的函数，不随时间变化，称稳态系统；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，称非稳态系统。

◆质量衡算的基本关系式：

见（2.2.4）p29

第三节能量衡算

◆封闭系统和开放系统

封闭系统：

与环境没有物质交换的系统

开放系统：

与环境既有物质交换又有能量交换的系统

第四章热量传递

第一节热量传递的方式

◆根据传热机理的不同，热的传递三种方式的特点

1、热传导：

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传递过程。

在气态、液态和固态物质中都可以发生，但传递的方式和机理不同。

气体的热量传递方式：

不规则热运动时相互碰撞

固体的热量传递方式：

两种方式：

晶格振动、自由电子迁移

液体的热量传递方式：

分子振动、分子间的相互碰撞

2、对流传热：

流体中质点发生相对位移引起的热量传递过程，仅发生在液体和气体中。

对流与热传导的区别：

流体质点的相对位移。

自然对流传热

强制对流传热

3、辐射传热：

物体由于热的原因而发出辐射能的过程。

能量传递的同时又有能量的转化，不需要任何介质作媒介。

第二节热传导

◆傅立叶定律的意义和适用条件

意义：

见（4.2.2）

适用条件：

平壁和圆管壁的稳态热传导

◆多孔材料具有保温性能

◆若采用两种导热系数不同的材料为管道保温，分析应如何布置效果最好。

第三节对流传热

◆对流传热的机理、传热阻力的分布及强化传热的措施

机理：

流体中质点发生相对位移引起的热量传递过程，仅发生在液体和气体中。

传热阻力的分布：

层流底层（热传导）、缓冲层（热传导、对流传热）、湍流中心（对流传热）

强化传热的措施：

减小层流底层

◆影响对流传热的因素：

物性特征；几何特征；流动特征

◆保温层的临界直径和保温层的临界厚度。

什么情况下保温层厚度增加反而会使热损失加大（保温层外径小于临界直径）？

保温层的临界直径由什么决定（导热系数与对流传热系数的比值）？

◆间壁传热热阻包括哪几部分？

若冷热流体分别为气体和液体，要强化换热过程，需在哪一侧采取措施？

（1）两侧流体的对流传热热阻、污垢热阻、间壁导热热阻。

（2）在气侧采取措施。

因气侧热阻远大于液体侧热阻。

第四节辐射传热

◆分析热辐射对固体、液体和气体的作用特点。

◆比较黑体和灰体的特性及其辐射能力的差异。

◆温度对热辐射和辐射传热的影响（四次方定律）。

◆克希霍夫定律：

物体的辐射能力和吸收率的比值恒等于同温度下黑体的辐射能力，并且只和温度有关。

第五节换热器

◆列管式换热器什么是管程、壳程。

当气体和液体换热时，气体宜通入哪一侧？

气体宜走壳程

◆强化换热器传热过程的途径

根据传热基本方程，可通过增加传热面积、增大传热系数和推动力来强化传热。

具体措施包括：

（1）采用小直径管、异形表面、加装翅片等；

（2）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）提高流体的速度，增强流体的扰动，采用短管换热器，防止结垢和及时清除污垢等。

第五章质量传递

第一节环境工程中的传质过程

第二节质量传递的基本原理

◆分子扩散和涡流扩散？

◆费克定律的物理意义和适用条件

分子扩散

◆湍流流动中组分的传质机理。

（见5.2.6）

第三节分子传质

◆单向扩散、等分子反向扩散

◆街面上有化学反应的稳定传质

第四节对流传质

◆对流传质的机理和传质阻力的分布。

◆传质边界层的范围的确定？

传质边界层与流动边界层的关系。

◆对流传热和对流传质的区别。

对流传质存在两种情况。

◆影响对流传质速率的因素和强化传质的措施。

第II篇分离过程原理

第六章沉降

第一节沉降分离的基本概念

◆沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征

◆颗粒的几何特性如何影响颗粒在流体中受到的阻力。

流体阻力：

形状阻力和摩擦阻力。

◆不同流态区，颗粒受到的流体阻力不同。

不同流态区雷诺数不同影响的阻力系数不同。

◆颗粒和流体的哪些性质会影响到颗粒所受到的流体阻力。

第二节重力沉降

◆颗粒在重力沉降过程中的受力情况。

◆层流区颗粒的重力沉降速度主要影响因素。

沉降速度的计算方法。

◆影响层流区和紊流区颗粒沉降速度的因素有何不同。

◆沉降速度的计算方法；试差法、摩擦数群法、无量纲判据法

◆决定降尘室除尘能力的主要因素，t停≥t沉。

◆通过重力沉降过程可以测定颗粒和流体的哪些物性参数：

沉降速度，颗粒粒径。

第三节离心沉降

◆离心沉降和重力沉降的主要区别。

分析沉降方向、沉降速度变化和大小。

◆同一颗粒的重力沉降和离心沉降速度的关系如何。

离心分离因数。

◆旋风分离器的主要分离性能指标。

◆旋风分离器和旋流分离器特点有何不同。

◆离心沉降机和旋流分离器的主要区别。

第四节其他沉降

◆影响电沉降速度；

◆惯性沉降的作用原理，主要受哪些因素的影响。

第七章过滤

第一节过滤操作的基本概念

◆表面过滤和深层过滤的主要区别

第二节表面过滤的基本理论

◆表面过滤的过滤阻力的组成

◆表面过滤的过滤速度与推动力和阻力的关系

◆过滤常数K与影响因素（K反映了悬浊液的过滤特性。

影响因素：

悬浮液浓度、滤液粘度、滤饼层的颗粒性质和可压缩性）

◆滤饼层比阻r的影响因素（r表示滤饼层结构特性的参数。

对不可压缩滤饼r与Δp无关；对可压缩滤饼，r与Δp有关）

◆过滤介质的比当量滤液体积（qe=Ve/A）的物理意义:

表示过滤介质的单位面积虚拟滤液量。

◆恒压过滤和恒速过滤的主要区别

◆过滤常数K、过滤介质的比当量滤液量qe和压缩指数s

◆洗涤过程和过滤过程的关系

◆间歇式过滤机和连续式过滤机异同点（过滤、洗涤、卸饼、清洗）

第三节深层过滤的基本理论

◆混合颗粒和颗粒床层的几何特性（粒度分布、混合颗粒的平均粒径）

◆混合颗粒的平均粒径和颗粒床层的当量直径定义

◆流体通过颗粒床层的实际流速与哪些因素有关，与空床流速的关系（7.3.9）

◆深层过滤的过滤速度与推动力和阻力的关系如何表示（7.3.12）

◆悬浮颗粒在床层中的运动包括哪些主要行为（迁移行为、附着行为、脱落行为）

◆流体在深层过滤中的水头损失如何变化，主要存在哪些变化情况（7.3.14）

◆如何防止滤料表层的堵塞

第八章吸收

第一节吸收的基本概念

◆简述吸收的基本原理和过程。

◆吸收的主要类型

第二节物理吸收

◆亨利定律

◆如何通过相平衡曲线判断传质方向，其物理意义何在。

◆举例说明如何改变平衡条件来实现传质极限的改变。

传质过程的极限状态是平衡状态。

通过增加塔高、较少处理气体的量、增加吸收剂的量，可降低出塔气体中污染物浓度。

◆吸收过程有哪几个基本步骤。

◆双膜理论的基本论点

◆吸收速率与传质推动力和传质阻力的关系

◆吸收的传质阻力由哪几个部分组成

◆气体性质对传质阻力的影响

第三节化学吸收

◆化学吸收与物理吸收的主要区别

◆化学反应对吸收过程的影响

◆化学吸收的气液平衡和化学反应平衡

◆化学吸收中传质速率

◆化学反应速率的不同如何影响化学吸收

◆化学吸收的适用范围

第四节吸收设备的主要工艺计算

◆吸收塔中气液两相的流动方式有几种，各有什么优缺点

◆板式塔和填料塔的主要区别

◆最小吸收剂用量如何确定（8.4.6），吸收剂用量的确定应遵循什么原则

◆传质单元的意义，传质单元数和传质单元高度与哪些因素有关

第九章吸附

第一节吸附分离操作的基本概念

◆简述吸附分离的基本原理

第二节吸附剂

第三节吸附平衡

◆吸附平衡。

平衡吸附量

◆等温吸附线，温度对吸附是如何影响的。

◆Freundlich方程的形式和适用范围

◆Langmuir方程的基本假设，方程的形式和适用范围，方程式中的常数如何求解

◆BET方程的物理意义

第四节吸附动力学

◆吸附过程基本步骤。

◆吸附过程可能的控制步骤

◆吸附剂颗粒外表面、内表面扩散速率方程的物理意义

第五节吸附操作与吸附穿透曲线

◆接触过滤吸附中，单级吸附、多级吸附和多级逆流吸附的平衡线和操作线关系

◆接触过滤多级错流吸附最小吸附剂用量（9.5.6）

◆固定床吸附中，床层可以分为几个区域，各区域的特点（传质区、饱和区、未用区）

◆固定床吸附从开始到完全失去吸附能力的变化过程

◆固定床吸附的穿透曲线，穿透点、终点、剩余吸附量和饱和吸附量

◆固定床吸附过程的穿透时间

◆动态吸附量和静态吸附量差别，受哪些主要因素的影响

第十章其他分离过程

第一节离子交换

◆离子交换树脂的结构特点

◆影响离子交换树脂选择性的因素

◆离子交换过程主要步骤，可能的控制步骤

◆离子交换速度的控制步骤

◆影响离子交换速度因素

第三节膜分离

◆膜分离过程的类型、推动力和特点

◆膜组件有哪些主要形式。

◆决定膜分离渗透性的主要因素

◆膜分离的选择性的表示参数

◆多孔模型和溶解-扩散模型的基本假设

◆渗透现象，反渗透条件

◆反渗透和纳滤机理基本理论

◆浓差极化现象的发生及对膜分离过程影响

◆凝胶层的形成过程及对膜分离的影响

◆电渗析中浓差极化的形成过程、极限电流密度的出现及其影响。

第III篇反应工程原理

第十一章反应动力学基础

第一节反应器与反应操作

◆反应器的一般特性主要指哪几个方面

◆间歇操作、连续操作和半连续操作各自特点

◆空间时间和空间速度的物理意义

◆根据反应物料的流动与混和状态，反应器可分为哪些类型

◆反应器设计的基本内容？

用到哪几类基本方程？

第二节反应的计量关系

⏹膨胀因子

⏹是简单反应和复杂反应、可逆反应

⏹均相内反应和界面反应

⏹对于连续反应器，某一关键组分的转化率的一般定义

⏹对于实际规模的化学反应器，影响某一关键组分的转化率的主要因素

第三节反应动力学

◆反应级数的大小能否反映反应速率的大小

◆某一化学反应的速率常数是否与反应物的浓度有关？

催化剂能否改变速率常数的大小？

第十二章反应动力学的解析方法

第一节动力学实验及实验数据的解析方法

⏹动力学实验的主要目的

⏹对反应器进行物料衡算时，一般应注意哪些问题？

第二节间歇反应器的解析

◆利用间歇反应器进行动力学实验的一般步骤。

◆试用流程图表达间歇动力学实验数据的积分解析法

◆试用流程图表达间歇动力学实验数据的微分解析法

第三节连续反应器的解析

⏹稳态状态下槽式连续反应器内的组分组成和转化率随时间是否变化

⏹试用流程图表达利用槽式连续反应器进行动力学实验的一般步骤。

⏹试用流程图表达利用积分平推流反应器进行动力学实验的一般步骤。

⏹试用流程图表达利用微分反应器进行动力学实验的一般步骤。

⏹积分反应器和微分反应器用于动力学实验时，各有什么特点？

第十三章均相化学反应器

第一节间歇与半间歇反应器

⏹影响均相连续反应器中反应物转化率的主要因素

⏹间歇反应器的一般操作方式

⏹半间歇反应器操作方式

⏹半间歇反应器与间歇反应器异同点

第二节完全混合流反应器

◆全混流连续反应器的一般操作方式

◆与间歇反应器相比，对于同一反应，在同样的反应条件