环境工程专业 环境工程原理胡洪营

1、环境工程原理总结思考题简要阐述环境净化与污染控制技术原理体系以及在实际工程中实现污染物高效、快速去除 的基本技术路线。答：（1）原理体系：利用稀释隔离、分离、转化等技术原理，通过工程手段，实现污染物的 高效、快速去除。（2）技术路线：通过隔离/分离/转化方式的优选与组合，实现对污染物的高效（去除效率、 能耗）、快速地去除。即通过对装置的优化设计以及对操作方式和操作条件的优化，实现 对介质的混合状态和流体流态的优化和对迁移（物质、能量）和反应速率的强化，从而实 现对污染物的高效（去除效率、能耗）、快速去除。莫执水曾ill拟采用两L：以泪也料进h踪温-已%11两任世群的导熟系教分刖4和去- a知

2、若保温材料厚度相同.为了达到较好的保温效果，成将球材料做在内层*试通过计算式说明原 因，15分）2.解：R * | 汉 | H % + 皿）导热系数为4 N材料在内房同、史令曾I a心=右 当导熟系数.*4的材料在内竖时.“如 ： 令如=以d心一日因为4日+- 乂卜，一&日=人）式，）所以为Mr较好的保温效虬 魏系数为志的材料应放布内流体在直管内流动时，同时发生传热或传质过程。当流速增加致使流态变为湍流时，对流 动和传递过程产生什么影响？当流体流过弯管时，与直管有什么不同？答：流动转化为湍流后，流动阻力增加，传热或传质阻力减少。流体流过弯管时，由于 离心力作用，扰动加剧，使阻力损失增加，传热过

3、程被强化。一般情况下，反应器内的流体流动状态会对反应结果产生影响，为什么？答：流动状态不同，将使反应器内的浓度分布、湿度分布和流速分布不同，可能造成反应 器各“流团”停留时间分布，组分分布和反应速率的不同，直接影响反应过程和传递 过程，从而影响反应的结果。流体沿平壁面流动，当流度增加致使流动状态由层流变为湍流时，试分析流动边界层厚度 的变化以及对流动阻力和传质阻力产生的影响？答：边界层厚度随流速增加而减少；层流变湍流速度梯度变大，摩擦力增加，流动阻力增加；边界层厚度减少，而传质阻力主要集中在边界层，湍流加大了液体的对流，浓度梯 度增大，传质阻力减少。(注：直管中相似，弯管中产生环流，易发生边界

4、层分离，扰 动剧烈，摩擦力增大，流动阻力增大，利于传质)流体沿壁面流动时，有时会出现边界层分离的现象。边界层分离的条件；流动状态对边界层分离和流动阻力的影响。答：(1)边界层分离的条件：存在黏性作用和逆压梯度(2)层流边界层速度变化较湍流小，慢速流体更容易被阻滞。所以，湍流边界层分离比 层流延后。由于湍流边界层分离延后，分离点下移，尾流区较小，所以其形体阻力小。为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么需要防潮？答：多孔材料的空隙中保留大量气体，气体的导热系数小，从而起到保温效果。水的导 热系数较大，如果保温材料受潮，将会增大整体的导热系数，从而使得保温性能降低， 所以要防潮。气温下降，应添加

5、衣服，把保温性能好的衣服穿里面好，还是穿外面好？为什么？答：把保温好的衣服穿里面好，因为保温好的衣服导热系数小，穿在里面，热阻大，热损失 小。双膜理论(P270)相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两侧分别有一层虚拟的气膜 和液膜，溶质分子以稳态的分子扩散连续通过这两层膜；在相界面处，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 相的组成存在平衡关系；在膜层以外，气、液两相流体都充分湍动，不存在浓度梯度，组成均一，没有传质阻力; 溶质在每一相中的传质阻力都集中在虚拟的膜层内。因此，相际传质的阻力就全部集中在两层膜中，故该模型又称为双阻力模型。反应器一般有三种

6、操作方式：间歇操作、连续操作、半间歇操作。间歇操作：没有物料的输入，也没有物料的输出，不存在物料的进与出；连续操作：物料连续输入，连续输出，时刻伴随着物料的流动；半间歇操作：具有间歇操作和连续操作的某些特点。在深层过滤中，流体中的悬浮颗粒随流体进入滤料层进而被滤料层捕获，该过程主要包 括以下三个行为：迁移行为、附着行为、脱落行为。传质总阻力包括 气模阻力和 液膜阻力。吸附平衡三理论：Freundlich 方程、Langmuir方程、BET方程。通常情况下，吸附量随温度的上升而减少，随压力的升高而增大。稳态系统：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。稳态过程的数学特征：a

7、=0 a t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。非稳态过程的数学特征：a壬0 a t根据传热机理不同，热的传递主要有那几种方式？并简要分析其传热机理。（1）热传导机理：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。（2）对流传热机理：液体中质点发生相对位移而引起的热量的传递过程，仅发生在液体和气体中。通 常认为是流体与固体壁面之间的热传递过程。（3）辐射传热机理：物体由于热的原因而发生辐射能的过程（通过电磁波来传递能量）。传热距离越大，传热壁面和导热系数越小，则导热系数热阻越大，热传导速率越小。传热速率=传热推动力/导热热阻与重力沉

8、降比，离心沉降有什么特点？沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心；离心力随颗旋转半径变化而变化，而重力沉降则是不变的；离心沉降在数值上远大于重力沉降，比重力沉降有效。过滤按过滤机理可分为：表面过滤：采用过滤介质的孔比过滤流体中的固体颗粒的粒径小，过滤时固体颗粒被过滤 介质截留，在表面积累成滤饼。（慢滤池）深层过滤：由固体颗粒堆积而成的过滤介质层通常较厚，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。（快滤池）。吸收过程类型：按溶质和吸收剂之间发生的作用，可分为物理吸收和化学吸收；物理吸收：在吸收剂中的溶解度大而被吸收；化学吸收：溶质与吸收剂发生化学反应而被吸收。（液相

9、的传质阻力远远大于气相的传质阻力，属于液膜控制的传质过程，采用化学吸收过程 可以消除液相传质阻力，大大提高传质速率:对于气膜控制的吸收过程，一般采用物理吸收。） 按混合气体中被吸收组分的数目：可分为单组分吸收和多组分吸收； 按吸收过程中温度是否变化：可分为等温吸收和非等温吸收。化学吸收特点：加快溶质传质速率，增加吸收剂的吸收容量。溶质的气相分压只与溶液 中物理溶解态的溶质平衡，因此，气相分压一定时，化学吸收可以吸收更多的溶质；溶质在 液相扩散中途就发生反应而消耗，是扩散有效膜减少，传质阻力减小，且界面液相浓度降低 增加了传质推动力，使化学传质速率增加。常用吸附剂主要特性吸附容量大：吸附过程发生

10、在吸附剂表面，吸附容量取决于吸附剂表面积大小；选择性强；稳定性好：在较高温度下解吸再生其结构不会发生太大的变化；适当的物理特性：具有良好的流动性和适当的堆积密度，对流体的阻力较小。价廉易得。常见吸附剂非极性：活性炭活性炭纤维炭分子筛极性：硅胶活性氧化铝沸石分子筛知识重点：物理量：由数值和计量单位两部分表示出来，物理量二数值X计量单位。mP = -A质量浓度：单位体积 混合物中某组分的A的质量A V ；n 物质的量浓度：单位体积 混合物中某组分的物质的量 七亍;m 质量分数：混合物中某组分的质量与混合物总质量之比与Am ；nx = a 摩尔分数：混合物中某组分的物质的量 与混合物总物质的量 之比

11、A n ；质量比：混合物中某组分的质量 与惰性组分质量 之比XmAmAm mA；nAnnA；摩尔比：混合物中 某组分的物质的量 与 惰性组分物质的量 之比流量：单位时间流过流动截面的流体体积；流速：单位时间内流体在 流动方向上 流过的距离。衡算系统：分析各种与质量传递和转化有关的过程时，首先确定一个用于分析特定区域， 及衡算空间范围。沉降分离:含有颗粒物的流体至于某种立场中，使颗粒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，从而实现颗粒与流体的分离。临界直径：在旋风分离器中能从气体中全部分离出来的最小颗粒直径。用de表示。密度的量纲：:密度、p 、上区7过滤：分离液体和气体非均匀相混合物的常用方法。吸收：依据混合气体各组分在统一液体溶剂中的物理溶解度的不同，而将气体混合物分离 的操作过程。吸附分离：通过多孔固体物料与某一混合组分体系接触，有选择地使体系中的一种或多种 组分附着于固体表面，从