环境工程原理重点
环境工程原理重点
第一部分
一、量纲与无量纲
1.量纲：用来描述物体或系统物理状态的可测量性质。
量纲与单位不同，其区别在于，量纲是可测量的性质，而单位是测量
的标准，用这些标准和确定的数值可以定量的描述量纲。
表示：如【长度】或【L】表示长度的量纲，不是具体确定数值的某一长度。
分类：基本量（质量M、长度L、时间t、温度T）和导出量。导出量量纲可用基本量量纲组合形式表示。
2. 无量纲准数：由各种变量和参数组合而成的没有单位的群数。无量纲准数实
际上量纲为1，其数值与所选单位制无关，但组合群数单位统一。
雷诺数Re：惯性力与黏性力之比，用于判断流体的流动状态。定义式：
Re=ρu L/μ（ρ：密度，kg/m3；u：流速，m/s；μ：黏度，kg/(m·s)）二、常用物理量及其表示方法
（一）浓度
1.质量浓度：ρ A =m A/V（ρA：组分A的质量浓度，kg/m3；m A：混合物中组
分A的质量，kg；V：混合物的体积，m3）
2.物质的量浓度：c A=n A/V（c A：组分A的物质的量浓度，kmol/m3；n A：混合
物中组分A的物质的量，kmol）
3.两者关系：c A=ρA/M A（M A：组分A的摩尔质量，kg/kmol）
4.质量分数：x mA=m A/m(x mA：组分A的质量分数；m：混合物的总质量，kg)
5.理想气体状态方程：pV A=n A RT（p：混合气体的绝对压力，Pa；V A：组分A
的体积，m3；n A：组分A的物质的量，mol；
R：理想气体常数，8.314 J/（mol·K）；T：
混合气体的绝对温度，K）
6.摩尔分数：x A=n A/n（x A：组分A的摩尔分数；n：混合物总物质的量，mol）
7.质量比：混合物中某组分的质量与惰性组分质量的比值。以X mA表示。
X mA=m A/(m-m A) (X mA：组分A的质量比，量纲为1；m-m A：
混合物中惰性物质的质量，kg) 摩尔比：混合物中某组分的物质的量与惰性组分物质的量的比值。以X表示。
X A=n A/（n-n A）(X A：组分A的摩尔比，量纲为1；n-n A：
混合物中惰性组分的物质的量，mol) （二）流量：q V=V/t（m3/s）——体积流量q m=Vρ/t（kg/s）——质量流量
q m=q vρ
（三）流速：u m=q v/(πd2/4)（m/s）（经常使用圆形管，d为内径）
（四）通量：单位时间内通过单位面积的物理量。表示传递速率的重要物理量。
三、热量衡算方程：△E’=∑HP-∑HF+Eq （∑HF：单位时间输入系统的物料
的焓值总和，即物料带入的能量总和，kJ/s；∑H P：单位时间输出系统的
物料的焓值总和，及物料带出的能量总和，kJ/s；E q：单位时间系统内部
物料能量的积累，kJ/s；△E’：单位时间系统内部总能量的变化，kJ/s）
四、流体流动（u m2/u m1=(d1/d2)2——圆形管道）
1.机械能衡算方程设计的能量分为两类：1）机械能：包括动能、位能及静压能。
在流体流动过程中可以相互转变，也可转变为热和内能；2）内能和热：不能直接转变为机械能而用于流体的输送。
2.方程：1/2△u m2+g△z+△p/ρ=-W e-∑h f
3.伯努利方程：1/2△u m2+g△z+△p/ρ=0
4.雷诺数：Re=ρu L/μ（圆管内：Re<2000时，流动总是层流，成为层流区；
当Re>4000时，一般出现湍流，称为湍流区）
5.牛顿黏性定律：τ=-μ·du x/dy (τ：剪切应力，N/m2;μ：动力黏性系数，简
称黏度，Pa·s；du x/dy：垂直于流动方向的速度梯度，或称剪切变形速率，s-1)该定律指出，相邻流体层之间的剪切应力τ与该处垂直于流动方向的速度梯度du x/dy成正比。适用于层流运动。
6.黏度：ν=μ/ρ（ν：流体运动黏度，m2/s；ρ：流体密度，kg/m3）
温度对黏度的影响较大，由于内聚力是影响黏度的主要因素，因此，对于液体，当温度升高时，分子间距离增大，吸引力减小，因而使速度梯度
所产生的剪切应力减小，即黏度减小；对于气体，由于气体分子间距大，内聚力很小，所以黏度主要是由气体分子运动动量交换的结果所引起的，温度升高，分子运动加快，动量交换频繁，所以黏度增加。
7.流动状态对剪切应力的影响：流动的剪切应力除了由分子运动引起外，还由
质点脉动引起。由于质点脉动对流体之间的相互影响远大于分子运动，因此剪切应力将大大增加。
8.阻力损失起因：黏性流体的内摩擦造成的摩擦阻力和物体前后压强差引起的
形体阻力。
损失影响因素：1）雷诺数大小；2）物体形状；3）物体表面粗糙度
9.范宁公式：△p f=λ·l/d·ρu m2/2(摩擦系数λ是流体的物性和流动状态的函
数，量纲为1)——摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度ε/d的关系
P82（P113,3.5,3.12）
10.局部阻力损失：h f=ξu m2/2（ξ：局部阻力系数，无量纲，ξ=λl/d）
11.流体测量计：1）测速管；2）孔板流量计；3）文丘里流量计；4）转子流量计
五、热量传递
1.热量传递的方式：1）导热；2）热对流；3）热辐射
2.傅立叶定律：q=Q/A=-λdT/dy (Q：传热速率，W；q：热流密度，W/m2；
λ：导热系数，W/(m·K)；dT/dy：热度梯度，
K/m；A：垂直于热流方向的面积，m2)
3.普兰德数：Pr=ν/a=μc p/λ
运动黏度ν越大，表明该物体传递动量的能力越大，流速受影响的范围越广，即流动边界层增厚；导热系数a越大，热量传递越迅速，温度变化范围越大，即传热边界层增厚。
4.保温层的临界直径：d c=2λ/α（d c：临界直径；λ：导热系数；α：对流传热系数）保温层的临界厚度：0.5（d c-d1）(d1：保温层内径)
5.热辐射：物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程。不需要媒介。
6.辐射传热：物质之间相互辐射和吸收辐射能的传热过程。
7.黑体：落在物体表面的辐射能全部被物体吸收，这种物体称为绝对黑体。黑体
具有最大的吸收能力，也具有最大的辐射能力。λm T=常数=2.9×10-3 8.灰体：物体能以相同的吸收率吸收所有波长范围的辐射能，则物体对投入辐射
的吸收率与外界无关，这种物体成为灰体。
六、质量传递
1.传递机理：1）分子扩散；2）涡流扩散
2.费克定律：N Az=-D AB·dc a/dz （N Az：扩散通量或扩散速率，kmol/（m2·s）；
c A：组分A的物质的量，kmol/m3；D AB：组分A在组分B中进行扩散的分子
扩散系数，m2/s）
3.施密特数：S C=ν/D AB
传递边界层厚度δc与流动边界层厚度δ一般并不相等，他们的关系取决于S C。S C是分子动量传递能力和分子扩散能力的比值，表示物性对传质的影响，代表了壁面附近速率分布与浓度分布的关系。
第二部分
一、沉降
1.污染体系分为均相和非均相；分离技术分为传质分离（均相）和机械分离（非
均相）。
2.沉降分离主要用于颗粒物从流体中的分离。
其原理是将含有颗粒物的流体（水或气体）至于某种力场（重力场、离心力场、电场或惯性场）中，使颗粒物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，从而实现颗粒物与流体的分离。
沉降分离包括重力沉降（重力）、离心沉降（离心力）、电沉降（电场力）、惯性沉降（惯性力）和扩散沉降（热运动）。
3．颗粒流体阻力由形状阻力和摩擦阻力组成。
4. 重力沉降受重力、浮力和阻力；离心沉降受离心力和周围流体浮力。
5. 层流区：Re p≤2，u t=1/18·（ρp-ρ）/μ·gd p2 (斯托克斯（Stokes）公式)
过渡区：2 湍流区：103 6. 沉降速度的计算方法有：试差法、摩擦数群法、无量纲判据K。 7. 与重力沉降比，离心沉降有如下特征：P224（了解，不考） 8. 旋风分离器针对气体非均相混合物，旋流分离器针对液体非均相混合物。9．离心沉降机主要用于悬浮液的固、液分离。 二、过滤 1.按过滤机理可分为表面过滤和深层过滤；按促使流体流动的推动力可分为重 力过滤、真空过滤、压力差过滤和离心过滤。 2.表面过滤通常发生在过滤液体中颗粒浓度较高或过滤速度较慢，滤饼层容易 形成的条件下；深层过滤现象通常发生在以固体颗粒为过滤介质的操作中。 3.表面过滤的过滤阻力由过滤介质和过滤层的阻力组成。 4.恒压过滤：V2+2VV e=KA2t；q2+2qq e=Kt 化简为V2=Kat；q2=Kt 恒速过滤：V2+VV e=K/2·A2t；q2+qq e=K/2·t 化简为V2=K/2·A2t；q2=K/2·t 5.深层过滤速度与阻力和推动力的关系：u=△p/(μrL)=△p/（μR）（r、R：阻 力；△p：推动力） 6.悬浮颗粒的运动包括的主要行为有：迁移行为、附着行为和脱落行为。 7.迁移行为的作用力包括：1）扩散作用力（布朗运动）；2）重力沉降；3）流 体运动作用力（惯性力） 附着行为的作用力包括：静电斥力、静电引力和范德华引力 脱落行为的作用力包括：剪切作用和碰撞作用 8.水头损失变化图P257 三、吸收 1.吸收是依据混合气体各组分在同一种液体溶剂中的物理溶解度（或化学反应 活性）的不同，而将气体混合物分离的操作过程。 按溶质和吸收剂之间发生的作用吸收分为：物理吸收和化学吸收 按混合气体中被吸收组分的数目吸收分为：单组份吸收和多组分吸收 按在吸收过程中温度是否会变化吸收分为：等温吸收和非等温吸收 2.亨利定律：p A*=Ex A（p A：组分A在气相中的平衡分压，Pa；x A：溶质A在 液相中的摩尔分数；E：亨利系数，Pa） 3.溶质在气、液两相中如果不是处于平衡状态，必然要从一相传递到另一相， 使气、液两相逐渐达到平衡，溶质传递的方向就是系统趋于平衡的方向。 4.吸收过程的传递基本步骤：1）溶质由气相主体传递至气、液两相界面的气相 一侧，即气相内的传递；2）溶质在两相界面由气相溶解于液相，即相际传递； 3）溶质由相界面的液相一侧传递至液相主体，即液相内的传递。 5.双模理论的基本论点：1）相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面， 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；2）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；3）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，故该模型又称双阻力模型。 6.气相总传质速率方程：N A=K G(p A-p A*) 液相总传质速率方程：N A=K L(c A*-c A)，1/K L=H/k G+1/k L 7.传质总阻力包括气膜阻力和液膜阻力，即1/K L=H/k G+1/k L或 1/K G=1/k G+1/Hk L 8.化学吸收除了溶质组分在气、液两相之间的相平衡关系之外，还有溶质在液 相中的化学反应平衡关系。 四、吸附 1.吸附分离操作是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，从而实现特定组分分离的操作过程。 2.按作用力性质吸附分为：物理吸附和化学吸附 按吸附剂再生方法分为：变温吸附和变压吸附 按原料组成吸附可分为：大吸附量分离和杂志去除 按分离机理吸附可分为：位阻效应、动力学效应和平衡效应 3.常用的吸附剂有：活性炭、活性炭纤维、炭分子筛、硅胶、活性氧化铝和沸 石分子筛 4.在一定条件下吸附剂与吸附质接触时，吸附质会在吸附剂上发生凝聚，与此 同时，凝聚在吸附剂表面的吸附质也会向气相中逸出。当两者的变化速率相等，吸附质在气、固两相中的浓度不再随时间发生变化时，称这种状态为吸附平衡状态。q=f（p，T）（气相）；q=f（c，T）(液相) 图P305 5.Freundlich方程：q=kp1/n https://www.wendangku.net/doc/bb10344055.html,ngmuir方程基本假定：1）吸附剂表面性质均一，每一个具有剩余价力的 表面分子或原子吸附一个气体分子；2）气体分子在固体表面为单层吸附：3）吸附是动态的，被吸附分子受热运动影响可以重新回到气相；4）吸附过程类似于气体的凝结过程，脱附类似于液体的蒸发过程，达到吸附平衡时，吸附速率等于脱附速率；5）气体分子在固体表面的凝结速率正比于该组分的气相分压；6）吸附在固体表面的气体分子之间无作用力。θ=q/q m 7.BET理论认为吸附过程取决于范德华力。由于这种力的作用，可使吸附质在 吸附剂表面吸附一层后，再一层一层吸附下去，只不过逐渐减弱而已。 8.吸附过程基本步骤：1）吸附质由流体相扩散到吸附剂外表面，称外扩散；2） 吸附质由吸附剂的外表面向微孔中的内表面扩散，称内扩散；3）吸附质被吸附剂表面吸附。 9.大部分吸附质的吸附发生在一个比较窄的区域内，即吸附区。当吸附区的下 端达到床层底部时，出口流体的浓度急剧升高，这时对应的点称为穿透点。 五、其他分离过程 1.通过固体离子交换剂中的离子与溶液中的离子经行等当量的交换来去除溶液 中的某些离子的操作称为离子交换。 2.离子交换剂按活性基团性质分为：强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交 换树脂、强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。 3.交换容量：离子交换树脂的交换容量是树脂最重要的性能，它定量的表示树 脂交换能力的大小。可分为全交换容量（由滴定法测定）和工作交换容量。 影响工作交换容量因素：再生方式和程度、原水离子成分、树脂层高度、操作流程和温度 4.影响离子交换树脂选择性的因素：离子的水化半径和离子的化合价等。 5.离子交换过程主要控制步骤：1）边界水膜内的迁移；2）交联网孔内的扩散； 3）离子交换；4）交联网内的扩散；5）边界水膜内的迁移。 6.萃取是分离液体混合物的一种重要的单元操作。在预分离的原料混合液中加 入一种与其不相溶或部分互溶的液体溶剂，形成两相体系，在充分混合的条件下，利用混合液中被分离组分在两相中分配差异的性质，是该组分从混合 液转移到液体溶剂中，从而实现分离。 7.三角形相图中，3个顶点A、B、S各代表一种纯组分，习惯上分别表示纯溶 质相、纯稀释剂相和纯溶剂相。任意一条边上的任一点均代表一个二元混合物。三角形内任一点代表一个三元混合物。 8.萃取平衡，共轭液相分为：萃取相E和萃余相R。 9.分配系数：溶质A在两相中的平衡关系可以用相平衡常数k来表示。 K=y mA/x mA 10.选择性系数：萃取剂对原料混合液中两个组分的溶解能力的大小，可以用选 择性系数α来表示。α=（y mA/x mA）/(y mB/x mB)=k A/k B 11.膜分离过程的分类：P361 膜分离过程的特点是： 1) 膜分离过程不发生相变化，所以能耗较低，能量转化效率高；2) 膜分离过程可在常温下进行，特别适于对热敏感物质的分离； 3) 通常不需要投加其他物质，可节省化学药剂，并有利于不改变分离物质原有的属性；4）在膜分离工程中，分离和浓缩同时进行，有利于回收有价值的物质；5）膜分离装置简单，可实现连续分离，适应性强，操作容易且易于实现自动控制。 12.膜分离特征参数：渗透性和选择性。 渗透性也称为通量或渗透速率，表示单位时间通过单位面积膜的渗透物的量，可以用体积通量N V来表示，单位为m3/(m2·s)。当渗透物为水时，称为水通量N W。 选择性，对于溶液脱盐或脱除微粒、高分子物质等情况，可用截留率β表示。 膜对于液体混合物或气体混合物的选择性通常以分离因子α表示。 13.假定膜左侧为溶剂，右侧为溶液，由于溶液中溶质的浓度有c1>c2=0，则溶 液侧的溶剂化学位μ1<μ2。若膜两侧的压力相等，则溶剂分子自纯溶剂的一方透过膜进入溶液的一方，这就是渗透现象。 依靠外界压力使溶剂从高浓度侧向低浓度侧渗透的过程称为反渗透。 14.反渗透和纳滤过程机理的基本理论：1）氢键理论；2）悠闲吸附—毛细孔流 机理；3）溶解—扩散机理。 15.微滤或超滤主要机理：1）在膜表面及微孔内被吸附（一次吸附）；2）溶质在 膜孔中停留而被去除（阻塞）；3）在膜面被机械截留（筛分）。一般认为物理筛分起主导作用。 16.当含有不同大小分子的混合液流动通过膜面时，在压力差的作用下，混合液 中小于膜孔的组分透过膜，而大于膜孔的组分被截留。这些被截留的组分在紧邻膜表面形成浓度边界层，使边界层中的浓度大大高于主体溶液中的浓度，形成由膜面到主体溶液之间的浓度差。浓度差的存在导致紧靠膜面的溶质反向扩散到主体溶液中，这就是超滤过程中的浓差极化现象。 在超滤过程中，由于被截留的溶质大多为胶体和大分子物质，这些物质在溶液中的扩散系数很小，溶质向主体溶液中的反向扩散通量远比渗透速率低。 因此，在超滤过程中，浓差极化比通常会很高。当胶体或大分子溶质在膜表面上的浓度超过其在溶液中的溶解度是，便会在膜表面形成凝胶层。 环境工程原理考试要点（待完善版） 类型： 一：填空（15分） 二：名词解释（15分） 5个 三：简答题（20分） 4个 四：计算题（50分） 4个 一：填空（15分）因为老师没给，只说了简单所以不好说（下面的仅供参考） 二：名词解释（15分） 5个 16选5 1、球形度：它是表征球形颗粒的形状与球形颗粒的差异程度， 又称为形状系数。 2、干扰沉降：在流体中，如果流体的分率较高，颗粒之间有显 著的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响也不 可忽，此种沉降称为干扰沉降。 3、分离因数：将同一颗粒在同一种流体中的离心沉降速度与重 力沉降速度的比称为分离因数。 4、分割颗径：粒级效率正好为50%的颗粒直径,称为分割粒径。 5、深层过滤：是指流体中的固体颗粒被过滤介质内部的空隙拦 截在介质的微孔流道内，固体颗粒不形成滤饼。 6、固体流态化：是指将大量固体颗粒悬浮于流动的流体之中， 并在流体作用下使颗粒作翻滚运动，类似于液 体的沸腾状态。 7、傅里叶定律：内涵为通过等温面的导热速率与温度梯度和传 热面积成正比，即（P136）。 8、热导率：单位时间内单位面积上通过的热量与温度梯度的比 例系数 9、对流传热系数：在对流传热过程中由牛顿冷却定律定义热流 密度q与ΔT成正比。 10、菲克定律：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面 积的扩散物质流量与该截面处的浓度梯度成正 比，即。 11、漂流因子：总体流动对传质速率的影响程度，表达式为 P/PBMm。(P212) 12、双膜理论：双模理论基于双模模型，他复杂的的对流传质 过程描述为吸收质以分子扩散形式通过两个串 1. 增大传热的措施： 1. 增大传热面积 2.增大平均温差 3.提高传热系数 2.热量传递方式主要有：导热，热对流和热辐射 3. 萃取剂的选择： a 的大小反映了萃取剂对溶质 A 的萃取容易程度。若a>1，表示溶质 A 在萃取相中的相对含 量比萃余相中高，萃取时组分 A 可以在萃取相中富集， a 越大，组分 A 与 B 的分离越容易。若a=1，则组分 A 与 B 在两相中的组成比例相同，不能用萃取的方法分离。 4.膜分离是以具有选择透过功能的薄膜为分离介质，通过在膜两侧施加一种或多种推动力，使原料中的某组分选择 性地优先透过膜，从而达到混合物分离和产物的提取，浓缩，纯化等目的。条件：在选择分离因子时，应使其 值大于 1。如果组分 A 通过膜的速度大于组分B，膜分离因子表示为aA/B；反之。则为aB/A；如果 aA/B=aB/A=1, 则不能实现组分 A 与组分 B 的分离。 5.离子交换速率的影响因素： 1. 离子的性质 2.树脂的交联度 3.树脂的粒径 4.水中离子浓度 5. 溶液温度 6. 流速或搅拌速率 6.本征动力学方程实验测量中怎样消除对外扩散的影响：加大流体流动速度，提高流体湍流程度，可以减小边界 层厚度，使边界的扩散阻力小到足以忽略的程度。 7.吸附剂的主要特性： 1. 吸附容量大。 2. 选择性强。 3. 温定性好。 4. 适当的物理特性。 5. 价廉易得。常见 的吸附剂 ; 活性炭 , 活性炭纤维 , 炭分子筛 , 硅胶 , 活性氧化铝 , 沸石分子筛 8.固相催化反应过程：反应物的外扩散—反应物的内扩散—反应物的吸附—表面反应—产物的脱附—产物的内扩 散—产物的外扩散 9.测速管特点：测得的是点流速，特点：结构简单，使用方便，流体的能量损失小，因此较多地用于测量气体 的流速，特别适用于测量大直径管路中的气体流速。当流体中含有固体杂质时，易堵塞测压孔。 孔板流量计特点：结构简单，固定安装，安装方便，但流体通过孔板流量计时阻力损失较大。 文丘里流量计特点：阻力损失小，尤其适用于低压气体输送中流量的测量；但加工复杂，造价高，且安装时流量计 本身在管道中占据较长的位置。 转子流量计特点：必须垂直安装，流体自下而上流动，能量损失小，测量范围宽，但耐温，耐压性差。 10．物理吸收和化学吸收的区别 物理吸收仅仅涉及混合物分中某一祖分的简单传质过程，溶质在气液两相间的平衡关系决定了溶剂在相同传递过程 的方向，极限以及传质推动力 化学吸收指溶剂 A 被吸收剂吸收后，继续与吸收剂或者其中的活性组分 B 发生化学反应，气液相际传质和液相内的 化学反应同时进行 11. 简述温室效应产生的机理（资料：地球和太阳表面温度的平均温度分别为288K和5800K） 地球吸收太阳的辐射能量才能如此巨大的辐射能量，但是，太阳辐射在地球上的波长要远短于地球向空间辐射的波 长，这种波长的变化扮演了温室效应中至关重要的角色。二氧化碳及其他温室气体对于来自太阳的短波相对透明，但是 它们往往吸收那些由地球辐射出去的长波。所以在大气中积累的温室气体，就像一床包裹在地球表面的毯子， 搅乱了地球的辐射平衡，导致地球温度升高。 12.为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么需要防潮 多孔材料的孔隙中保留大量气体，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. 13.球体在空气中运动，试分析在相同的逆压梯度下，不同流态的边界层对运动阻力的影响。 若球体体积较小，运动速度较快，球体主要受到阻力有摩擦阻力和形体阻力，且形体阻力占主导。在相同的逆压梯 度下，层流边界层靠近壁面侧速度梯度小，边界层分离点靠前，尾流区较大，形体阻力大。而湍流边界层速度梯度 大，边界层分离点后移，尾流区较小，形体阻力减小，运动阻力也相应减小。 14.．某工业废气中含有氨，拟采用吸收法进行预处理。根据你所学的知识，分析提高氨去除效率的方法和具体措 施 一、采用吸收能力较强的洗液，如酸性溶液；二、可采用喷雾等方法增大接触面积；三、适当增加压强；四、加快 废气流速，加强扰动；五、逆向流动等等。 15.边界层厚度 : 通常将流体速率达到来流速率 99%时的流体层厚度定义为边界层厚度。边 界层分离的必要条件：黏性作用和逆压梯度。 层流边界层比湍流层更容易分离。 16.圆管层流流动的平均速率为最大速率的一半。 17. 对于圆管层流流动的摩擦阻力，流量不变时，产生的能量损失:(1)当管长增加一倍时，阻力损失引起的压降增 第一章测试 1 【判断题】(100分) 本门课程的名称是《环境工程原理》吗？ A. 错 B. 对 第二章测试 1 【单选题】(5分) 将此物理量换算为SI单位：某物质的比定压热容c p=0.24BTU/(lb·℉)=（） A. 1.005kJ/（kg·m） B. 1.005kJ/（kg·℃） C. 1.005kg/（kJ·℃） D. 5.965kJ/（kg·℃） 2 【单选题】(5分) 将此物理量换算为SI单位：质量1.5kgf·s2=（） A. 14.7kg B. 24.5kg·m C. 14.7kg·m D. 24.5kg 3 【单选题】(5分) 将此物理量换算为SI单位：表面张力70dyn/cm=（） A. 1.58N/m B. 1.58N·m C. 0.074N·m D. 0.074N/m 4 【单选题】(5分) 某室内空气中O3的浓度是0.08×10-6（体积分数），在1.013×105Pa、25℃下，用ug/m 3表示该浓度为（）ug/m3。 A. 89.45 B. 195.6 C. 157.05 D. 23.65 5 【单选题】(5分) 某一段河流上游流量为36000m3/d，河水中污染物的浓度为3.0mg/L。有一支流流量为1 0000m3/d，其中污染物浓度为30mg/L。假设完全混合。求每天有（）kg污染物质通过下游某一监测点。 A. 258.7 B. 599.65 C. 408.02 D. 8.87 6 【单选题】(5分) 某河流的流量为3.0m3/s，有一条流量为0.05m3/s的小溪汇入该河流。为研究河水与小溪水的混合状况，在溪水中加入示踪剂。假设仪器检测示踪剂的浓度下限为1.0mg/L。为了使河水和溪水完全混合后的示踪剂可以检出，溪水中示踪剂的最低浓度是()mg/L,需加入示踪剂的质量流量是()g/s。假设原河水和小溪中不含示踪剂。 A. 60；3 B. 61；10.9 C. 61；3.05 D. 0.1525；0.0076 7 【单选题】(5分) 有一个总功率为1000MW的核反应堆，其中2/3的能量被冷却水带走，不考虑其他能量损失。冷却水来自于当地的一条河流，河水的流量为100m3/s，水温为20℃。如果水温只允许上升10℃，冷却水需要（）m3/s的流量。 A. 5.26 B. 15.94 C. 159.5 D. 25.26 第七章 过滤分类：1、按过滤机理分：表面过滤和深层过滤；2、按促使流体流动的推动力分：重力过滤、真空过滤、压力差过滤、离心过滤。 表面过滤（滤饼过滤）：常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢、滤饼层易形成的情况下 深层过滤：常发生在滤料内部、固体颗粒物浓度稀的情况下。它是利用过滤介质间的间隙进行过滤的过程。 过滤比阻是单位厚度过滤介质或滤饼层的阻力 目数：泰勒标准筛系列的各个筛以筛网上每英寸长度的孔数为其筛号，也称目数。 过滤水头损失曲线偏离理想曲线的原因在滤料表面有悬浮物沉积，造成表面的堵塞 可压缩滤饼：S=0.2~0.8 不可压缩滤饼：S=0 第八章 1.吸收：吸收是根据混合气体各组分在同一种液体溶剂中的物理溶解度（或化学反应活性） 的不同，而将气体混合物分离的操作过程。 2.吸收的类型：按溶质和吸收剂之间发生的作用分：物理吸收和化学吸收；按混合气体中 被吸收组分的数目分：单组分吸收和多组分吸收；按在吸收过程中温度是否变化分：等温吸收和非等温吸收。在这些吸收过程中，单组分的等温物理吸收过程是最简单的吸收过程，也是其他吸收过程的基础。 3.溶质在气、液两相间的平衡关系就决定了溶质在相间传质过程的方向、极限以及传质推 动力的大小，是研究吸收传质过程的基础。 4.气-液平衡：在一定的条件（温度、压力等）下，气相溶质与液相吸收剂接触，溶质不 断地溶解在吸收剂中，同时溶解在吸收剂中的溶质也在向气相挥发。随着气相中溶质分压的不断减小，吸收剂中溶质浓度的不断增加，气相溶质向吸收剂的溶解速率与溶质从吸收剂向气相的挥发速率趋于相等，即气相中溶质的分压和液相中溶质的浓度都不再变化，保持恒定。此时的状态为气、液两相达到动态平衡状态。 5.亨利定律：在稀溶液条件下，温度一定，总压不大时，气体溶质的平衡分压和溶解度成 正比，其相平衡曲线是一条通过原点的直线，这一关系称为亨利定律。 6.亨利定律三种形式和三者的关系：1）PA*=EXa，PA*——溶质A在气相中的平衡分压， Pa；XA——溶质A在液相中的摩尔分数；E——亨利系数，Pa。2）PA*=CA/H,H——溶解度系数，kmol/(m3.Pa).3)yA*=mxA,yA——与溶质平衡的气相中的溶质的摩尔分数，m——相平衡常数，无量纲。三者系数的关系：E=mp E=c0/H,c0——液相总物质的量的浓度，kmol/m3 (P270可能有补充) 7.吸收过程的机理：吸收过程是一种典型的溶质由气相向液相的两相传递过程，这个过程 可以分解为以下3个基本步骤：1、溶质由气相主体传递至气、液两相界面的气相一侧，即气相内的传递；2、溶质在两相界面由气相溶解于液相，即相际传递；3、溶质由相界面的液相一侧传递至液相主体，即液相内的传递。 8.双膜理论：1、相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧分别有一 层虚拟的停滞气膜和停滞液膜。溶质分子以稳态的分子扩散连续通过这两层膜。2、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。3、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停滞膜内。（示意图在P274的图8.2.2） 第II篇思考题 第一章绪论 1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？ 2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？ 3. 简述土壤污染治理的技术体系。 4. 简述废物资源化的技术体系。 5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系。 6. 一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利 用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。 第二章质量衡算与能量衡算 第一节常用物理量 1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？ 2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？ 3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。 4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。 5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多少？ 第二节质量衡算 1.进行质量衡算的三个要素是什么？ 2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。 3.质量衡算的基本关系是什么？ 4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？ 5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？ 第三节能量衡算 1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？ 2．什么是封闭系统和开放系统？ 3．简述热量衡算方程的涵义。 4．对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？ 5．对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？ 第三章流体流动 第一节管流系统的衡算方程 1．用圆管道输送水，流量增加1倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？ 2．当布水孔板的开孔率为30％时，流过布水孔的流速增加多少？ 3．拓展的伯努利方程表明管路中各种机械能变化和外界能量之间的关系，试简述这种关系，并说明该方程的适用条件。 4．在管流系统中，机械能的损耗转变为什么形式的能量？其宏观的表现形式是什么？ 5．对于实际流体，流动过程中若无外功加入，则流体将向哪个方向流动？ 6．如何确定流体输送管路系统所需要的输送机械的功率？ 第二节流体流动的内摩擦力 1.简述层流和湍流的流态特征。 2.什么是“内摩擦力”？简述不同流态流体中“内摩擦力”的产生机理。 3.流体流动时产生阻力的根本原因是什么？ 4．什么情况下可用牛顿黏性定律计算剪切应力？牛顿型流体有哪些？ 5．简述温度和压力对液体和气体黏度的影响。 第三节边界层理论 1. 什么是流动边界层？边界层理论的要点是什么？ 2．简述湍流边界层内的流态，以及流速分布和阻力特征。 3．边界层厚度是如何定义的？简述影响平壁边界层厚度的因素，并比较下列几组介质沿平壁面流动时，哪个边界层厚度较大： （1）污水和污泥； （2）水和油； （3）流速大和流速小的同种流体。 4. 为什么管道进口段附近的摩擦系数最大？ 简答题 1.简述环境科学与环境工程的概念及其各自内容。 环境科学的定义：就是以人类与环境这对矛盾为对象，研究其对立统一关系的发生和发展调节和控制以及利用和改造的科学。环境科学要探索全球范围内的环境演化规律；人类活动与自然生态之间的关系；环境变化对人类生存的影响；以及区域环境污染的防治技术和管理措施。 环境工程的定义：运用工程和生态学的原理和方法，防治污染，合理利用自然资源，保护和改善环境质量。水质净化与水污染控制技术、大气（包括室内空气）污染控制技术、固体废弃物处理处置与管理和资源化技术、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）防治技术、自然资源的合理利用与保护、环境监测与环境质量评价等传统的内容，还包括生态修复与构建理论与技术、清洁生产理论与技术以及环境规划、管理与环境系统工程等。 2.什么是浊度？浊度的单位有哪些？它们之间是什么关系？ 浊度是用以表示水的浑浊程度的单位。浊度是由于不溶性物质的存在而引起液体的透明度降低的一种量度。不溶性物质是指悬浮于水中的固体颗粒物（泥沙、腐殖质、浮游藻类等）和胶体颗粒物。常见的单位有以下几种：JTU-杰克逊浊度,NTU-散射浊度,FTU-乌洛托品－硫酸肼配制浊度。1JTU=1mg/L的白陶土悬浮体。40度FTU=40度NTU≈40度JTU 3.简述活性污泥法的净化机理。 在活性污泥处理系统中，有机底物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。 一般将这整个净化反应过程分为三个阶段： 1)初期吸附；(吸附) 2)微生物代谢；(稳定) 3)活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩(分离) 简述除尘的本质机理。 4.简述除尘的本质机理。 将含尘气体引入一种或几种力作用的机器，使颗粒相对运载气流产生一定的位移，并从气流中分离出来，最后沉降到捕集器表面上。其中作用力包括：外力（重力，离心力，惯性力，静电力，磁力，热力等），流体阻力，颗粒间相互作用力。 5.煤的工业分析是工业用煤中最常用的分析方法，同时也是评价工业用煤的主要指 标，试简要说明其测定内容。 在国家标准中，煤的工业分析是指包括煤的水分（M ）、灰分（A ）、挥发分（V ）和固定碳（Fc ) 四个分析项目指标的测定的总称。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定，又叫煤的全工业分析。 6.工程上常把固体废物沼气化处理的生物化学反应分为液化阶段和气化阶段，试简 述液化阶段和气化阶段中的微生物类型及其在有机固体废物沼气化过程中的作用。 产液阶段：主要菌为非产甲烷菌，分为水解菌和酸化菌。主要的作用：为产甲烷菌提供养分，创造适宜的氧化还原环境，为产甲烷菌消除部分有毒物质。和产甲烷菌共同维持发酵系统的 1.2简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图1-2是环境工程学的学科体系。 1.3去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？ 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 1.4空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？ 解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？ 解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它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。转化技术是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。 1.7《环境工程原理》课程的任务是什么？ 解：该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理处置与管理和资源化工程、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）控制工程、自然资源的合理利用与保护工程、生态修复与构建工程以及其它污染控制工程中涉及到的具有共性的工程学基础、基本过程和现象以及污染控制装置的基本原理，为相关的专业课程打下良好的理论基础。 第二章质量衡算与能量衡算 2.1某室内空气中O3的浓度是0.08×10-6（体积分数），求： （1）在1.013×105Pa、25℃下，用μg/m3表示该浓度； （2）在大气压力为0.83×105Pa和15℃下，O3的物质的量浓度为多少？ 解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等 由题，在所给条件下，1mol空气混合物的体积为V1＝V0·P0T1/P1T0＝22.4L×298K/273K＝24.45L 第一章绪论 1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？ 2.去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？ 3.简述土壤污染治理的技术体系。 4.简述废物资源化的技术体系。 5.阐述环境净化与污染控制技术原理体系。 6.一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、 快速去除。试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。 第二章质量衡算与能量衡算 第一节常用物理量 1.什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？ 2.什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？ 3.质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。 4.大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。 5.平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多少？ 第二节质量衡算 1.进行质量衡算的三个要素是什么？ 2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。 3.质量衡算的基本关系是什么？ 4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？ 5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？ 第三节能量衡算 1.物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？ 2.什么是封闭系统和开放系统？ 3.简述热量衡算方程的涵义。 4.对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？ 5.对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？ 第四章热量传递 第一节热量传递的方式 1.什么是热传导？ 2.什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。 3.简述辐射传热的过程及其特点 4.试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。 5.若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？ 第二节热传导 1.简述傅立叶定律的意义和适用条件。 2．分析导温系数和导热系数的涵义及影响因素。 3．为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么需要防潮？ 4.当平壁面的导热系数随温度变化时，若分别按变量和平均导热系数计算，导热热通量和平壁内的温度分布有何差异。 5.若采用两种导热系数不同的材料为管道保温，试分析应如何布置效果最好。 第三节对流传热 1.简述影响对流传热的因素。 2.简述对流传热的机理、传热阻力的分布及强化传热的措施。 3.为什么流体层流流动时其传热过程较静止时增强？ 4.传热边界层的范围如何确定？试分析传热边界层与流动边界层的关系。 5.试分析影响对流传热系数的因素。 6．分析圆直管内湍流流动的对流传热系数与流量和管径的关系，若要提高对流传热系数，采取哪种措施最有效？ 7．流体由直管流入短管和弯管，其对流传热系数将如何变化？为什么？ 8．什么情况下保温层?度增加反而会使热损失加大？保温层的临界直径由什么决定？ 9．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？ 59. 一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将___________ 。 60. 降尘室的生产能力只与降尘室的__________和__________有关，而与__________无关。 61.03007过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，则恒速过滤过程中滤液体积由Ｖ1 增多至Ｖ2 ＝２Ｖ1 时则操作压差由ΔＰ1 增大至ΔＰ2 ＝＿＿＿＿＿＿＿。 62. 0308已知ｑ为单位过滤面积所得滤液体积Ｖ／Ｓ，ｑe为Ｖe ／Ｓ，Ｖe 为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为Ｖe 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时，测得Δτ／Δｑ＝3740ｑ＋200 则过滤常数Ｋ＝＿＿＿＿＿＿＿，ｑe ＝＿＿＿＿＿＿＿。 63.03013 一个过滤操作周期中，“过滤时间越长生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿。过滤时间有一个＿＿＿＿＿值，此时过滤机生产能力为＿＿＿＿＿＿。 64.03014 过滤机操作循环中，如辅助时间τD越长则最宜的过滤时间将＿＿＿＿＿＿。 65. 03015 对不可压缩性滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方，对可压缩滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方。１；１－Ｓ 66.03016 对恒压过滤，介质阻力可以忽略时，过滤量增大一倍，则过滤速率为原来的＿＿＿＿＿＿＿＿。 67. 03017对恒压过滤，当过滤面积Ｓ增大一倍时，如滤饼不可压缩，则过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍，如滤饼可压缩，过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍。 69.03025按φs ＝Ａp ／Ａ定义的球形度（此处下标ｐ代表球形粒子），最大值为＿＿＿φs 越小则颗粒形状与球形相差越＿＿＿。１；大 70.03028在过滤的大部分时间中，＿＿＿＿＿＿起到了主要过滤介质的作用。 72.03056计算颗粒沉降速度U t的斯托克斯式________________________________ ，此式适用于_______________________________的情况。 Ｕt ＝d2（ρs －ρ）g／（１８μ）；层流区（或１０- 4 ＜Ｒｅt ＜１73.03038恒压过滤时，滤浆温度降低，则滤液粘度_______ ，过滤速率_______ 。 增加；减小 74.03081. 以下说法是正确的（） （Ａ）过滤速率与Ｓ（过滤面积）成正比（Ｂ）过滤速率与Ｓ2成正比 （Ｃ）过滤速率与滤液体积成正比（Ｄ）过滤速率与滤布阻力成反比 《环境工程原理》试题库 试题一 一：问答题（36分） 1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2）传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 二：填空题（18分） 1、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH , __________Pa. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。 3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 三：计算题(46分) 1、如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体 物理吸收：如果气体溶质与吸收剂不发生明显反应，而是由于在吸收剂种的溶解度大而被吸收，成为物理吸收。 化学吸收：如果溶质与吸收剂（或其中的活性成分）发生化学反应被吸收。 吸附平衡：在一定条件下，当流体（气体或液体）和吸附剂接触，流体中的吸附质将被吸附剂所吸附。当吸附速率和解吸速率相等时，气固相中的吸附质浓度不再改变时。 反应操作：利用化学或生物反应进行工业生产或污染物处理时，需要通过反应条件等的控制，使反应向有利的方向进行。为达到这种目的而采取的一系列工程措施通称为反应操作。导温系数：是物质的物理性质，它反映了温度变化在物体中的传播能力。 导热系数：是导热物质在单位面积、单位温度梯度下的导热速率、表明物质导热性的强弱，即导热能力的大小。 绝对黑体：表示落在物体表面上的辐射能力能全部被物理吸收，这种物体称为绝对黑体。黑体具有最大的吸收能力，也具有最大的辐射能力。 绝对白体：表示落在物体表面上的辐射能全部被反射出去，若入射角等于反射角，侧物体称为镜体，若反射情况为漫反射，该物体称为绝对白体。 化学平衡：化学平衡是指在宏观条件一定的可逆反应中，化学反应正逆反应速度相等，反应物和生成物各组分浓度不在改变的状态。 1、环境学科的任务：环境学科是研究人类活动与环境质量关系的科学，其主要任务是研究人类与环境的对立统一关系，认识两者之间的作用与反作用，掌握其发展规律，从而保护环境并使其向有利于人类的方向演变。 2、环境工程学的任务：利用环境学科与工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康、舒适的生存和社会的可持续发展。 3、环境工程学的研究对象：水质净化与水污染控制技术、大气（包括室内空气）污染控制技术、固体废弃物处理处置与管理和资源化技术、物理性污染（热污染、辐射污染、噪声、振动）防治技术、自然资源的合理利用与保护、环境监测与环境质量评价等传统的内容，还包括生态修复与构建理论与技术、清洁生产理论与技术以及环境规划、管理与环境系统工程等。 4、污染物处理工程的核心：利用隔离、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。 5、环境工程学主要研究对象有：水质净化和水污染的防治和处理、大气质量净化和大气污染的防治和处理、固体废弃物污染的防治和资源利用、物理性污染的防治和处理、对自然资源的合理利用和保护、环境监测、环境质量的检测与评价。 6、阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线：首先对隔离、分选、转化的方式进行优选组合，再对装置进行优化设计和对操作方式和操作条件进行优化，最后对介质的混合状态、流体流态进行优化和对物质能量的迁移和反应速率进行强化，从而达到污染物高效去除的目的。 7、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，称为非稳态系统。 8、用来描述物体或系统物理状态的可测量性质称为它的量纲。量纲与单位的区别：量纲是可测量的性质；单位是测量的标准，用这些标准和确定的数值可以定量地描述量纲。 环境工程原理知识点归纳总结 一、填空题 1、从技术原理上看，环境污染控制技术可以分为隔离技术、分离技术和转化技术三大类。 2、环境污染控制技术中，转化技术是利用化学反应或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染物质得到净化与处理。 3、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，而其随时间变化时，则称为非稳态系统。 4、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，其数学特征是α/αt=0。 5、当能量和物质都能够穿越系统的边界时，该系统称为开放系统；只有能量可以穿越边界而物质不能穿越边界的系统称为封闭系统。 6、流体流动存在两种运动状态：层流和湍流，脉动是湍流流动资基本的特征。 7、雷诺数综合反映了流体的物理属性、流体的几何特征和流动速度对流体运动特征的影响，可用以判别流体的流动状态。 8、流动阻力指流体在运动过程中，边界物质施加于流体且与流动方向相反的一种作用力。阻力损失起因于粘性流体的内摩擦造成的摩擦阻力和物体前后压强差引起的形体阻力。 9、管道内局部阻力损失的计算一般采用两种方法，即阻力系数法和当量长度法。 10、以伯努利方程为基础的测量装置可分为变压头流量计和变截面流量计两大类，转子流量计就是后者中常见的一种。 11、热量传递主要有三种方式：热传导、对流传热和辐射传热。传热可以以其中一种方式进行，也可以同时以两种或三种方式进行。 12、导热系数是物质的物理性质，气体的导热系数对温度的升高而增大，液体的导热系数对温度的升高而减小。 13、换热器传热过程的强化措施多从以下三方面考虑：增大传热面积、增大平均温差和提高传热系数。 14、在深层过滤中，流体的悬浮颗粒随流体进入滤料层进而被滤料捕获，该过程主要包括以下几个行为：迁移行为、附着行为、脱落行为。 15、重力场中颗粒的沉降过程受到重力、浮力和流体阻力的作用，当三者达到平衡时，颗粒以恒速作下沉运动，此时的速度称为沉降速度。 16、反映旋风分离器分离性能的主要指标有临界直径和分离效率。 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。 第I 篇 习题解答 第一章 绪论 １.1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。 解:环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。 环境学科是一门正在蓬勃发展的科学,其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。图１-1是环境学科的分科体系。 图１-1 环境学科体系 1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。 解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支,主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策,以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。 图１－2是环境工程学的学科体系。 图1-2 环境工程学的学科体系 环境工程学 环境净化与污染控制技术及原理 生态修复与构建技术及原理 清洁生产理论及技术原理 环境规划管理与环境系统工程 环境工程监测与环境质量评价 水质净化与水污染控制工程 空气净化与大气污染控制工程 固体废弃物处理处置与管理 物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术 环境学科体系环境科学 环境工程学 环境生态学 环境规划与管理 1．3去除水中的悬浮物,有哪些可能的方法,它们的技术原理是什么? 解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤(砂滤等)、过滤(筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。 上述方法对应的技术原理分别为:重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。 1.4 空气中挥发性有机物（VOCs)的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？ 解:去除空气中挥发性有机物(VOCs)的主要技术有:物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。 上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。 １．5 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。 解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面:①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。 1.6 环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类?它们的主要作用原理是什么? 解:从技术原理上看,环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散,防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它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。转化技术是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。 59. 一球形石英颗粒, 在空气中按斯托克斯定律沉降, 若空气温度由20℃升至50℃, 则其沉降速度将___________ 。 60. 降尘室的生产能力只与降尘室的__________和__________有关, 而与__________无关。 61.03007过滤介质阻力忽略不计, 滤饼不可压缩, 则恒速过滤过程中滤液体积 由Ｖ 1 增多至Ｖ 2 ＝２Ｖ 1 时则操作压差由ΔＰ 1 增大至ΔＰ 2 ＝＿＿＿＿＿＿＿。 62. 0308已知ｑ为单位过滤面积所得滤液体积Ｖ／Ｓ, ｑ e 为Ｖ e ／Ｓ, Ｖ e 为过 滤介质的当量滤液体积( 滤液体积为Ｖ e 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介 质的阻力) , 在恒压过滤时, 测得Δτ／Δｑ＝3740ｑ＋200 则过滤常数Ｋ＝ ＿＿＿＿＿＿＿, ｑ e ＝＿＿＿＿＿＿＿。 63.03013 一个过滤操作周期中, ”过滤时间越长生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿, ”过滤时间越短, 生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿。过滤时间有一个＿＿＿＿＿值, 此时过滤机生产能力为＿＿＿＿＿＿。 64.03014 过滤机操作循环中, 如辅助时间τ D 越长则最宜的过滤时间将＿＿＿＿＿＿。 65. 03015 对不可压缩性滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方, 对可压缩滤饼ｄＶ／ｄτ正比于ΔＰ的＿＿＿＿方。１; １－Ｓ 66.03016 对恒压过滤, 介质阻力能够忽略时, 过滤量增大一倍, 则过滤速率为原来的＿＿＿＿＿＿＿＿。 67. 03017对恒压过滤, 当过滤面积Ｓ增大一倍时, 如滤饼不可压缩, 则过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍, 如滤饼可压缩, 过滤速率增大为原来的＿＿＿＿倍。 69.03025按φ s ＝Ａ p ／Ａ定义的球形度( 此处下标ｐ代表球形粒子) , 最大值 为＿＿＿φ s 越小则颗粒形状与球形相差越＿＿＿。 第一章：绪论 1. 水的化学处理法： 中和法（酸碱反应）、化学沉淀法（沉淀反应、固液分离）、氧化法（氧化反应）、还原法（还原反应）、电解法（电解反应）、超临界分解法（热分解、氧化还原反应、游离基反应等）、气提法，吹脱法，萃取（污染物在不同相之间的分配）、吸附法（界面吸附）、离子交换法（离子交换）、电渗析法（离子迁移）、混凝法（电中和、吸附架桥作用）2. 废物资源化技术： 焚烧（燃烧反应）、堆肥，沼气发酵（生物降解）、离子交换（离子交换）、溶剂萃取（萃取）、电解（电化学反应）、沉淀（沉淀）、蒸发浓缩（挥发）、湿式氧化、重力分选、离心分离、热解、微波热处理、破碎分选、气化发电、厌氧生物处理。 3 如何快速高效去除污染物： 首先对隔离、分选、转化的方式进行优选组合，再对装置进行优化设计和对操作方式和操作条件进行优化，最后对介质的混合状态、流体流态进行优化和对物质能量的迁移和反应速率进行强化，从而达到污染物高效去除的目的。 5. 环境净化与污染控制技术原理： 四大原理：隔离、分离、转化、稀释 污染物处理工程的核心是利用隔离、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。 第二章：质量衡算和能量衡算： 1. 质量衡算：（稳态系统）质量衡算的三要素，步骤计算P26 三要素:划定衡算系统、确定衡算对象、确定衡算基准。 第三章：流体流动 1.伯努利方程的作用：判定流动方向；选择流动机械；确定进出口断面的能量差。 2. 流体阻力损失的产生原因及影响因素： 阻力损失起因于黏性流体的内摩擦力造成的摩擦阻力和物体前后压差引起的形体阻力。 流体阻力损失的影响因素：流体的流动形态、流体的性质、流体流过的距离、物体表面的粗糙度、物体的形状。 第四章：热量传递 1. 热量传递主要有三种方式： 热传导、对流传热和热辐射 热传导又称热，使指通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程。 对流传热指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，通常也指流体与固体壁面之间的热传递过程。 物体由于热的原因而放出辐射能的过程，称为热辐射。 2. 对流传热边界层的传热机理： 固体壁面处的热量首先以热传导方式通过静止的流体层进入层流内层，在层流内层中传热方式亦为热传导；然后热流经层流内层进入缓冲层，在这层流体中，既有流体微团的层流流动，也存在一些使流体微团在热流方向上作旋涡运动的宏观运动，故在缓冲层内兼有热传导和涡流传热两种传热方式；热流最后由缓冲层进入湍流核心，在这里，流体剧烈湍动，由于涡流传热较分子传热强烈得多，故湍流核心的热量传递以旋涡运动引起的传热为主，而分子运动所引起的热传导可以忽略不计，就热阻而言，层流内层的热阻占总对流传热热阻的大部分，故该层流体虽然很薄，但热阻却很大，因之温度梯度也很大。湍流核心的温度则较为均匀，热阻很小。环境工程原理考试重点
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