环境工程原理总结201111

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」沉。停三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Ap无关；对可压缩滤饼，r与Ap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m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，在同样的反应条件下，达到同样的转化率，所需全混流连续反应器的体积有何不同？对一简单不可逆反应，在反应器总有效体积和反应条件不变的条件下，随着全混流反应器的级数的增加，反应物的转化率如何变化？转化率的极限值是什么？多级全混流反应器的解析计算法多级全混流反应器的图解计算法第三节平推流反应器一个实际规模反应器什么条件下可视为平推流反应器■对于不可逆液相反应，利用间歇反应器和理想平推流反应器进行反应操作时的基本方程有何异同？简要分析其理由。与间歇反应器相比，对于同一反应，在同样的反应条件下，达到同样的转化率，所需平推流反应器的体积相同。如何解释这种现象？循环反应器有哪几种典型的操作方式？第十四章非均相化学反应器第一节固相催化反应器催化反应基本特征固相催化反应过程一般可概括为哪些步骤？固相催化反应基本特点固相催化反应的本征动力学过程包括哪些步骤在进行本征动力学速率方程的实验测定中，如何消除外扩散和内扩散的影响？催化剂有效系数的基本定义及用途催化西勒模数如何影响催化剂的有效系数球形催化剂有效系数的主要因素及其产生的影响第二节气液相反应器气－液相反应的本征反应速率方程气－液相瞬间反应的基本特点气－液相瞬间反应的增强系数的物理意义气－液相快速反应的基本特点■气一液慢速反应的基本特点第十五章微生物反应器第一节微生物与微生物反应微生物反应一般可分为几类反应微生物反应中的基质的作用微生物反应的产物有哪几类有机物的微生物分解反应中产生的能量的用途第二节微生物反应的计量关系♦计量学限制性基质♦生长速率限制性基质细胞产率系数的用途有效电子如何计算代谢产物的产率系数第三节微生物反应动力学微生物的比生长速率Monod方程中的最大比生长速率和饱和系数的表达