环境工程原理要点环境工程原理要点.doc

第一章 绪论 1、环境净化与污染控制技术原理： 稀释：降低污染物浓度的一种方法，以减轻污染物对生物和人体的短期毒害作用。 隔离：将污染物或者是污染介质隔离，从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染进一步扩大。 分离：利用污染物与污染介质或其他污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。 转化：利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。 第二章 质量衡算 1、当系统中流速、压力、密度等物理量只是位置的函数，而不随时间变化，称为稳态系统；当上述物理量不仅随位置变化，而且随时间变化时，则称为非稳态系统。稳态过程的数学特征是： ，即物理量只是空间坐标的函数，与时间t无关。 2、质量平衡关系式：输入速率-输出速率+转化速率=积累速率；即； 稳态非反应系统： 第三章 流体流动 1、层流：当流体流速较小时，处于管内不同径向位置的流体微团各自以确定的速率沿轴向分层运动，层间流体互不掺混，不存在径向流速，这种流动形态称为层流或滞流。稳态流动下，流量不随时间变化，管内各点的流速也不随时间变化。 2、紊流：当流体流速增大到某个值之后，各层流体相互掺混，应用激光测速仪可以检测到，此时流体流经空间固定点的速率随时间不规则地变化，流体微团以较高的频率发生各个方向的脉动，这种流动形态称为湍流或紊流。脉动是湍流流动最基本的特征。 3、雷诺数：流体的流动状况不仅与流体的流速u有关，而且与流体的密度ρ、黏度μ和流道的几何尺寸有关。雷诺将这些因素组成一个量纲为1的数，用以判别流体的流动形态，称为雷诺数Re，即。 式中：u——特征速度，m/s； L——特征尺寸，对于圆管，常采用管内径d，m。 雷诺数综合反映了流体的物理属性、流场的几何特征和流动速率对流体运动特征的影响。流动状态转变时的雷诺数称为临界雷诺数，小于临界雷诺数时，流动为层流。 对于圆管内的流动，当Re＜2000时，流动总是层流，称为层流区；当Re＞4000时，一般出现湍流，称为湍流区；当2000＜Re＜4000时，有时出现层流，有时出现湍流，与外界条件有关，称为过渡区。 第四章 热量传递 1、导热：是指依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞而产生热量传递的方式。物体各部分之间无宏观运动。 热对流：指由于流体的宏观运动，冷热流体相互掺混而发生热量传递的方式。质点之间发生相对位移，并且对流必然伴随着导热。 热辐射：是一种通过电磁波传递能量的过程。物体由于热的原因而放出辐射能的现象，称为热辐射。辐射传热不需要任何介质作媒介，它可以在真空中传播，这是辐射传热与热传导和对流传热的不同之处。 2、傅里叶定律：；式中：Q——y方向上的热量流量，也称为传热速率，W； q——y方向上的热量通量，即单位时间内通过单位面积传递的热量，又称为热流密度，W/m2； λ——导热系数，W/（m·K）；——y方向上的温度梯度，K/m；A——垂直于热流方向的面积，m2； 该定律表明热量通量与温度梯度成正比，负号表示热量通量方向与温度梯度的方向相反，即热量是沿着温度降低的方向传递的。为热量传递的推动力。 3、单层平壁的热传导 根据傅里叶定律，有； 4、多层平壁的热传导 n层平壁： 5、圆管壁的热传导 单层圆管壁：，稳态导热时，将上式积分整理后得；多层圆管壁： 6、对流传热的机理 在层流情况下，流体层与层之间无流体质点的宏观运动，在垂直于流动方向上，热量的传递通过导热进行。实际上，在传热过程中，因流体的流动增大了壁面处的温度梯度，使得壁面处的热量通量较静止时大，因此，与静止流体的热传导相比，层流流动使传热增强。 在湍流边界层内，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。在靠近壁面的层流底层中，只有平行于壁面的流动，热量传递主要靠导热进行，符合傅里叶定律，温度分布几乎为直线，且温度分布曲线的斜率较大；在湍流中心，与流动垂直方向上存在质点的强烈运动，热量传递主要依靠热对流，导热所起的作用很小，温度梯度较小，温度分布曲线趋于平坦；在缓冲层中，垂直于流动方向上的质点的运动较弱，对流与导热的作用大致处于同等地位，由于对流的作用，温度梯度较层流底层小。 7、影响对流传热的因素 （1）物理特征：流体的物理性质将影响到传热。通常情况下，流体的密度ρ或比热容Cp越大，流体与壁面间的传热速率越大；导热系数λ越大，热量传递越迅速；流体的黏度μ越大，越不利于流动，因此会削弱流体与壁面的传热。 （2）几何特征：包括固体壁面的形状、尺寸、方位、粗糙度、是否处于管道进口段，以及是弯管还是直管等。这些因素影响流