环境工程原理修订材料（2007 年）目录总结 (2)第二章质量衡算与能量衡算 (2)第三章流体流动 (3)第四章热量传递 (6)第五章质量传递 (9)思考题补充 (11)第二章质量衡算与能量衡算 (11)第三章流体流动 (11)第四章热量传递 (12)第五章质量传递 (12)习题补充 (14)第二章质量衡算与能量衡算 (14)第三章流体流动 (16)第四章热量传递 (21)第五章质量传递 (28)中英文术语 (33)第二章质量衡算与能量衡算 (33)第三章流体流动 (33)第四章热量传递 (34)第五章质量传递 (35)总结第二章质量衡算与能量衡算、单位换算、常用物理量及其表示方法「水处理：一般1L 污水可近似认为等于 1000g 。
1mg/ L 的质量分数为 1mg / 1000g = 1 x 10-6= 1ppm*环境工程中 <污水浓度过高时，1mg / L 的质量分数为1 x 10-3十混合 物密度值H P 第三章流体流动、衡算方程、流体流动内摩擦力1大气污染控制工程： 常用体积分数；若视为理想气体V A RT 103AVpM A三、质量与能量衡算qmr广以物料全部组分为对象:（质量守恒）1 .质量衡算r i) 稳态非反应系统:qm1 qm2dmqm1 q m2qmrdt l 以某种元素或物质为对象2) 稳态反应系统:qm1 q m2 qmrqml qm20 （一级反应）3) 非稳态系统:dmqml q m2qmrdt封闭系统无相变: E QQ mc p T2 •能量衡算H P H F E q（不考虑做功, 仅考虑热量交换）E Q Q有相变: 相变时吸收或放出热量,但温度不变E Q Q mL开放系统（稳态）H F*质量衡算qmlq m2 °巴，对于不可压缩流体管内流动dt Um1 AlUm2A2总能量方程:(egz pv) Q eW e 能量衡算£机械能方程: 1(2、U m )P 2vdpP W eh f对于不可压缩流体-22、U m )h f1.流态 --- 雷诺数Re ―UL 判定 2•内摩擦力 (1) 牛顿黏性定律叫，适用于层流dy(2) 口为动力黏性系数，表示单位法向速度梯度下，由于流体黏性引起的内摩擦力或剪切 应力的大小。
温度液体 口 气体口 f (3)流体类别一一见表 3.2.2(4) 流动状态与剪切应力层流：剪切应力由分子运动引起，服从牛顿黏性定律.湍流：剪切应力由分子运动和质点脉动引起，t(三、边界层 1•边界层理论要点(1 )当实际流体沿固体壁面流动时，紧贴壁面处存在非常薄的一层区域——边界层 (2) 在边界层内，流体流速很小，但速度梯度很大(3) 在边界层内，黏性力可以达到很高的数值，它所起的作用与惯性力同等重要，在边界 层内不能全部忽略粘性(4 )流动分两个区域，在边界层外的整个流动区域，可将粘性力全部忽略，近似看成是理 想流体的流动2•边界层形成过程 (1)绕平板流动(图)② 减小边界层厚度可以减小传递过程阻力：增大流速使湍流化， 矩形槽或放置金属丝破坏边界层形成(2)圆直管内流动(图：层、湍流)① 层流一一速度抛物线型分布；湍流一一充分发展段速度分布曲线较平坦，层流底层厚度d0.875Re② 进口段长度：层流 *0.0575 Re ;湍流约50倍管径 d3.边界层分离一一能量损失(图) ① 产生条件：存在黏性作用和逆压梯度②层流较湍流易发生；湍流的分离点靠后，尾流区小四、阻力损失_______du dy①边界层厚度：层流x4.6410-5 ;湍流Re0.376xRe x61.5影响因素成因1 .沿程损失(1) P f . 2l U m d 2（2）速度分布及阻力损失流动速度分布形态64/ Re（Re，T） d1•过渡区按湍流处理偏安全2•湍流区 Re>4000:柏拉休斯：湍流U U max(1护0 250.3164 Re . (5000 Re 10000)一般流体输送的 Re范围内，n-1/7 1卡门：•2.035lg(Re ) 0.91(Re 3.4 106)3.完全湍流区d(1.74 2lg )22 | 22.局部损失h f 或h f2 d 2六、管路计算（不可压缩流体）七、流体测量阻力损失系数入层流u右讣0G）2] 4 Umsr o 厂简单管路：q V1q V2常数；h f h f1 h f2复杂管路广分支管路:（图）< h fAE并联管路:总管流量等于各支管流之和；h fAB h fBD h fDE ；总机械能守恒q V q1 q2 q3 ；h f1 h f 2 h f 3测量仪表流速（流量）表达式特点必须垂直安装，流体自下而上流动第四章热量传递、概述气体一一分子不规则运动:热传导｛固体一一晶格振动和自由电子的迁移I 液体一一分子振动+分子间相互碰撞热量传递〈对流传热一一流体中质点发生相对位移引起，通常也指流体与固体 壁面之间的热传递；仅发生在液体和气体中<辐射传热——通过电磁波传递能量；不需要任何介质，可在真空中传播、热传导降低的方向传递。
气体： 很小，利于绝热保温（工业上多孔保温材料）；Tf , p （高液体：水的入最大，常用作导热介质（多孔隔热材料受潮隔热性J ） 除水和甘油外，T ff 入f,压力影响不大固体：金属入 >> 非金属入；金属有杂质f 入纯金属T ff 入合金Tff 入f; 晶体T ff 入非晶体Tff 入f1.基本公式：傅立叶定律:dT dy热量通量％温度梯度；热量沿温度测速管 （毕托2gR( o孔板流量计q vC o Ao2gR( 0文丘里流量计q vC v Ao2gR( o测得的是点流速固定安装；阻力损失较大比孔板流量计减少了机械能损失 使用条件与标定条件不符时转子流量计A fq vqvo2•导热系数q dT dy2gV f ( f )1. 基本公式: 牛顿冷却定律:层流Q ）、相变（有相变 Q>>无相变Q ）3. 对流传热系数（经验式）3•应用模型三、对流传热 单层平壁：r入不随温度变时QA （ T 1 T 2 ） T，热阻R b,b RA即传导距离f &壁面面积J &入导热热阻f &热传导速率Q J多层平壁：稳态时各层热量流量相等T1Tn 1T1Tn 1n圆管壁:n,R o 为污垢热阻R i i 1T 1 T 2多层圆管壁：QdQR oGLR oA mT1T n 1 A - A i,A - ln -A,r m ln - r idAR iT1Tn 1b ii Ami物性特征 （流体本身）2.传热速率 影响因素（边界条件） 几何特征 流动特征：流动起因（强制对流:P f, C p f,入传热速率f ； 黏度ufT 传热速率J:固体壁面形状、尺寸、粗糙度等 Q>自然对流Q ）、状态 （湍流Q>>;蒸汽冷凝:圆管：RediU,PrRe 4M4.热损失最大时的保温层直径d2 d c，为使加保温层后热损失小于裸管时的热损失，1 15.总传热系数r bA r ArA（热侧为外侧）K 1 A m A2 2 A2K在间壁热阻一和污垢热阻r s1,r s2可忽略时: 若 2 1，为间壁外侧对流传热控制,提高间壁外侧对流传热系数是提高K值的关键；若 2 1，为间壁内侧对流传热控制d e d i 26 •传热推动力与平均温差、传热单元数法四、辐射传热应使保温层厚度1 •辐射传热=发出辐射能的过程+吸收辐射能的过程当两个温度不等的物体辐射传热时，热量从高温物体向低温物体传递1对物体2的辐射角系数 1 2查表441第五章质量传递环境工程中常见的传质过程有：吸收、萃取、吸附、离子交换、膜分离。
传质过程可分为分子传质与对流传质：黑体单色辐射能力E b5C l C 2 e_1 最大单色辐射能力的波2.物体辐射能力E Ed长与温度关系 mT2.9 10灰体EC o ( I 克希霍夫定律:ioo)4， A灰体黑度E b,A 为灰体吸收率3 •物体间的辐射传热Q i 2C i 21 2A4T L 100100，典型情况下的面积 A 和物体机理：分子扩散扩散通量：N A D AB字乞Zdz c广分子传质＜'单向扩散：丄上1 y A,ik浓度分布VJ等分子双向扩散：c A/单向扩散：N B 0D AB CN A -^^(C A,i C A,O)Lc B,mN B)乜等分子反向扩散：N A N B 0 N A DBSC A,O)l有化学反应的扩散：N A nN Bz1 y A,。
LC A,0 C A,iz「机理：涡流扩散、分子扩散I对流传质Y＜扩散通量：N A k c(C A,ir单向扩散传质系数k cC A,0 ) Vk0xB,ml等分子双向扩散传质系数k0 D AB思考题补充第二章质量衡算与能量衡算1•一罐挥发性化学物质（苯）被倒在一个小池塘里，现要求计算出流出池塘的小溪水中苯的浓度，列出所需要的数据。
（来源： Mackenzie L. Davis, Susan J. Masten, Principles of Environmentai Engineering and Scienee—影印本，清华大学出版社，2004.11, p127 Discussion Question 3-2，无改动）2.一片在湖底的石灰石（碳酸钙）缓慢溶解，为了计算物料平衡，你可以假设：A）系统处于平衡状态B）系统处于稳态C）上述两种都可以 D ）上述两者都不行（来源： Mackenzie L. Davis, Susan J. Masten, Principles of Environmentai Engineering and Scienee—影印本，清华大学出版社，2004.11, p127 Discussion Question 3-1，无改动）3.写出一个污水处理厂污水处理过程的质量衡算关系（包括污水和污泥系统）。
4•描述自来水在壶中被烧开过程中与外界的能量交换。
第三章流体流动第节1 •管流系统的质量衡算方程如何表示？对不可压缩流体的稳态过程可如何简化？有何物理意义？2.流体携带哪些能量？1 23.能否用平均流速一mu m表示平均动能？24.什么是流体的流动功？第二节1.什么是雷诺数？不同流场，其特征速度及特征尺寸是否相同？其临界值是否相同？2.什么是黏度？动力黏度与运动黏度有何不同？3.泥浆、中等含固量的悬浮液属于什么流体？其流动规律如何描述？怎样改善其流动性？4.粘性流体在静止时有没有剪应力？理想流体在运动时有没有剪应力？若流体静止时没有剪应力，那么它们是不是都没有粘性？第三节1 .实际流体的流动有什么特征？2.边界层厚度对传递过程有何影响？可采取哪些措施强化传递过程？3.圆直管内边界层的形成和发展有哪几种情形？4.什么是进口段长度？层流、湍流进口段长度哪个长？5.为什么网球表面粗糙？从运动阻力方面分析。