环境工程原理电子教案-第07章过滤
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第七章 过滤7.1 复习笔记【知识框架】沉降分离的一般原理和类型沉降分离的基本概念 单颗粒的几何特性参数 流体阻力与阻力系数 流体阻力 阻力系数 重力场中颗粒的沉降过程 重力沉降 沉降速度的计算沉降分离设备离心力场中颗粒的沉降分析旋风分离器 离心沉降 旋流器工作原理旋流分流器 离心沉降机工作原理电除尘器的原理 电沉降电除尘器的优点其他沉降 惯性除尘器的工作原理 惯性沉降惯性除尘器特点沉降【重点难点归纳】一、过滤操作的基本概念1.过滤过程过滤是分离液体和气体非均相混合物的常用方法。
其基本过程是混合物中的流体在推动力(重力、压力、离心力等)的作用下通过过滤介质时,流体中的固体颗粒被截留,而流体通过过滤介质,从而实现流体与颗粒物的分离。
2.过滤介质①固体颗粒;②织物;③多孔固体;④多孔膜。
3.过滤分类(见表7-1)表7-1 过滤的种类分类标准种类表面过滤表面过滤的过滤机理如图7-1所示,表面过滤(滤饼过滤)通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢、滤饼层容易形成的情况下机理深层过滤深层过滤的现象通常发生在以固体颗粒为过滤介质的过滤操作中,如图7-2所示。
在过滤时,颗粒物随流体可以进入过滤介质层,在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下附着在介质表面上而与流体分开。
深层过滤一般适用于待过滤流体中颗粒物含量少的场合,如水的净化、烟气除尘等推动力①重力过滤;②真空过滤;③压力差过滤;④离心过滤图7-1 表面过滤示意图(a )滤饼过滤;(b )架桥现象图7-2 深层过滤示意图二、表面过滤的基本理论1.过滤基本方程(1)表面过滤的基本方程以液相非均相混合物的分离为例,表面过滤的基本方程如下(7-1)(7-2)式中,dt 为微分过滤时间,s ;dV 为dt 时间内通过过滤介质的滤液量,m 3;A 为过滤面积,m 2;K 为过滤常数,m 2/s 。
(2)表面过滤的基本方程含义表示某一时刻过滤速率与推动力、滤饼厚度、滤饼结构、过滤介质特性以及滤液物理性质的关系,是计算过滤过程的最基本的关系式。
第02章质量衡算与能量衡算第二节质量衡算1、什么是稳态系统和非稳态系统?2、以物料的全部组分为衡算系统时,其衡算方程如何表述?3、以某种组分为衡算系统时,其衡算方程如何表述?4、什么是转化速率?如何确定其正负?第三节能量衡算1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?热量衡算方程?5对于不对外做功的开放系统,系统能量变化率可如何表示?热量衡算方程?第03章流体流动第一节管道系统的衡算方程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流体流动时产生阻力的根本原因是什么?3什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?4简述温度和压力对液体和气体黏度的影响。
第四节流体流动的阻力损失1写出圆直管中阻力损失通式。
2试推导层流流动的速度分布和阻力损失公式。
(课后练习)3圆管内,层流流动的摩擦系数如何确定?4不可压缩流体在水平直管中稳态层流流动,试分析以下情况下,管内压力差如何变化:a.管径增加一倍;b.流量增加一倍;c.管长增加一倍。
5试分析圆管湍流流动的雷诺数和管道相对粗糙度对摩擦系数的影响。
第五节管路计算1管路设计中选择流速通常需要考虑哪些因素?2简单管路具有哪些特点?3分支管路具有哪些特点?4并联管路具有哪些特点?5分析管路系统中某一局部阻力变化时,其上下游流量和压力的变化。
环境工程原理教案教案标题:环境工程原理教案教学目标:1. 了解环境工程的基本原理和概念。
2. 掌握环境工程中常用的处理技术和方法。
3. 培养学生对环境问题的认识和解决能力。
4. 培养学生的团队合作和创新能力。
教学重点:1. 环境工程的基本原理和概念。
2. 环境工程中的处理技术和方法。
教学难点:1. 环境工程中的处理技术和方法的深入理解和应用。
2. 学生对环境问题的认识和解决能力的培养。
教学准备:1. 教学课件和多媒体设备。
2. 相关的教学资源和实例。
3. 实验室和实践环境。
教学过程:1. 导入环境工程的概念和意义(5分钟):- 引导学生思考环境工程的定义和作用。
- 介绍环境工程对于环境保护和可持续发展的重要性。
2. 环境工程原理的讲解(15分钟):- 介绍环境工程中常用的原理和理论,如质量守恒、能量守恒、动量守恒等。
- 解释这些原理在环境工程中的应用。
3. 环境工程处理技术和方法的介绍(20分钟):- 介绍环境工程中常用的处理技术和方法,如废水处理、废气处理、固体废弃物处理等。
- 分析这些技术和方法的原理、特点和应用范围。
4. 环境工程案例分析(20分钟):- 提供一些实际的环境工程案例,引导学生分析和解决问题。
- 鼓励学生讨论和提出创新的解决方案。
5. 学生实践和实验(30分钟):- 安排学生进行一些实践和实验活动,例如废水处理实验、空气质量监测等。
- 指导学生收集数据、分析结果并进行总结。
6. 总结和评价(10分钟):- 总结本节课的重点内容和学习收获。
- 对学生的表现进行评价和反馈。
教学延伸:1. 鼓励学生参与环境保护和可持续发展的实践活动,如参观环保企业、参与社区环境改善等。
2. 组织学生进行小组项目研究,深入探讨特定环境问题,并提出解决方案。
3. 鼓励学生参与相关的科研和竞赛活动,提升专业能力和创新能力。
教学评估:1. 课堂参与和讨论表现评价。
2. 实践和实验报告评价。
3. 小组项目研究报告评价。
环境工程原理教案教案标题:环境工程原理教案教案目标:1. 了解环境工程原理的基本概念和重要性。
2. 掌握环境工程原理中的关键概念和基本原理。
3. 培养学生的创新思维和问题解决能力。
教学重点:1. 理解环境工程原理的概念和意义。
2. 掌握环境工程原理中的关键概念,如环境污染、污染物、环境质量标准等。
3. 理解环境工程原理中的基本原理,如污染物迁移转化、环境监测和治理等。
教学难点:1. 理解环境工程原理中的复杂概念和原理。
2. 运用环境工程原理解决实际环境问题。
教学方法:1. 授课结合案例分析,引导学生理解和应用环境工程原理。
2. 小组讨论和合作学习,培养学生的团队合作和解决问题的能力。
3. 实地考察和实验操作,加深学生对环境工程原理的理解和应用。
教学内容和进度安排:第一课:环境工程原理概述- 环境工程原理的定义和意义- 环境工程原理与环境保护的关系- 环境工程原理的基本原理和方法第二课:环境污染与污染物迁移转化- 环境污染的概念和分类- 污染物在环境中的迁移转化过程- 污染物迁移转化的数学模型和模拟方法第三课:环境监测与评价- 环境监测的目的和方法- 环境质量标准与评价方法- 环境监测技术的应用与发展第四课:环境治理与修复- 环境治理的原则和方法- 污染物治理与减排技术- 环境修复技术与案例分析第五课:环境工程原理的应用与展望- 环境工程原理在实际工程中的应用- 环境工程原理的发展趋势和挑战- 学生自主研究和创新项目的展示教学评估:1. 课堂小测验,检验学生对环境工程原理的掌握程度。
2. 小组项目报告,评估学生的团队合作和问题解决能力。
3. 个人总结和反思,促进学生对环境工程原理的深入理解和应用。
教学资源:1. 教科书:《环境工程原理导论》2. 案例分析:相关环境工程案例和实际问题3. 实验设备和材料:环境监测和治理实验设备4. 多媒体教学辅助工具:投影仪、电脑等教学反馈与调整:根据学生的学习情况和反馈,及时调整教学方法和内容,确保教学效果和学生学习的质量。
一、教学背景分析清洁的自来水,能满足人们日常所需。
自来水,是指水厂将江河、湖泊的淡水经过“混凝、沉淀、过滤、消毒”等净水工序,最后由机泵通过输配水管道供给用户的水。
在水厂的净水工序中,过滤是重要环节。
二、设计思路通过自制简易水过滤器进行过滤的小实验使学生明白过滤的重要性,从而产生浓厚的学习兴趣。
同时配以FLASH动画,模拟过滤与反冲洗的演变过程,神入浅出,使学生理解过滤与反冲洗的工作过程及工作机理。
另外以V型滤池这种水处理中常见的滤池为例,详细解读过滤与反冲洗的工作过程,理论联系实际。
三、教学目标1、了解过滤与反冲洗的基本概念及工作机理;2、掌握过滤与反冲洗的工作过程。
四、教学难点与重点教学重点:过滤与反冲洗的工作过程。
教学难点:过滤与反冲洗的工作机理。
五、教学方法在本次教学中,运用如下学习方法:1、讲授教学:通过简明、生动的口头语言讲解过滤与反冲洗的概念。
2、实践教学:通过制作简易水过滤器使学生明白过滤的重要性。
3、演示教学:通过FLASH动画演示,使学生通过观察获得感性的认识,明白过滤与反冲洗的工作机理及工作过程。
4、现场教学:本次现场教学在水厂进行,现场讲解V型滤池的工作过程。
六、教学设计步骤具体内容如下:1、教学内容导入清洁的自来水,能满足日常生活所需。
目前自来水厂净水流程一般为:原水沉淀过滤消毒出水加絮凝剂其中过滤是净水中的重要环节。
自制简易水过滤器模拟过滤环节,说明过滤的重要性。
原水中加入聚合氯化铝,这是水厂普遍采用的絮凝剂,若没有,可用明矾代替,搅拌,矾花出现,静置一段时间后,水中杂质发生沉降,但是还是有部分杂质因为颗粒较小,重力较小无法沉降完全,怎么办?可自制简易水过滤器解决这个问题。
简易水过滤器的制作:取一个塑料质体的空饮料瓶,剪去底部,瓶口打洞塞上吸管,将瓶子倒置,放上洗净的蓬松棉,防止吸管堵塞,铺上纱布,放入洗净的石英砂,若没有,可用普通砂子代替,再盖上纱布。
简易水过滤器示意图过滤:将上层液体倒入自制的简易水过滤器中过滤,将滤液收集到烧杯中。
环境工程原理复习教材(doc 7页)(4)为什么管道进口段附近的摩擦系数最大?(5)简述边界层分离的条件和过程。
流体沿平壁面的流动和理想流体绕过圆柱体流动时是否会发生边界层分离?(6)当逆压梯度相同时,层流边界层和湍流边界层分离点的相对位置如何?请解释其原因。
第四节流体流动的阻力损失(1)简述运动中的物体受到阻力的原因。
流线形物体运动时是否存在形体阻力?(2)简述流态对流动阻力的影响。
(3)分析物体表面的粗糙度对流动阻力的影响,举应用实例说明。
(4)不可压缩流体在水平直管中稳态流动,试分析以下情况下,管内压力差如何变化:a.管径增加一倍;b.流量增加一倍;c.管长增加一倍。
(5)试比较圆管中层流和湍流流动的速度分布特征。
(6)试分析圆管湍流流动的雷诺数和管道相对粗糙度对摩擦系数的影响。
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)什么情况下保温层厚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?(10)什么是传热效率和传热单元数?第四节辐射传热(1)分析热辐射对固体、液体和气体的作用特点。
环境工程原理教案教案标题:环境工程原理教案目标:1. 了解环境工程的基本概念和原理。
2. 掌握环境工程的相关技术和方法。
3. 培养学生对环境问题的意识和解决问题的能力。
教案大纲:1. 环境工程概述a. 环境工程的定义和发展历程b. 环境工程的重要性和应用领域2. 环境工程原理a. 水污染控制原理i. 水质标准和监测方法ii. 污水处理技术和工艺b. 大气污染控制原理i. 大气污染物的种类和来源ii. 大气污染控制技术和措施c. 固体废物处理原理i. 固体废物的分类和处理方法ii. 垃圾处理设施和管理d. 环境监测与评估原理i. 环境监测方法和技术ii. 环境评估的步骤和指标3. 环境工程案例分析a. 案例1:水污染控制i. 污水处理厂设计和运行ii. 水环境保护政策和管理b. 案例2:大气污染控制i. 燃煤电厂的大气污染控制ii. 大气污染治理项目的实施c. 案例3:固体废物处理i. 垃圾填埋场的建设和管理ii. 固体废物资源化利用项目4. 环境工程实践a. 实验1:水质监测和污水处理实验b. 实验2:大气污染物测量和控制实验c. 实验3:固体废物处理实验教案教学方法:1. 授课讲解:通过教师讲解环境工程的基本概念和原理,引导学生对环境工程的认识和理解。
2. 案例分析:通过分析实际环境工程案例,让学生了解环境工程的应用和解决问题的方法。
3. 实验实践:通过实验实践,让学生亲自操作和探索环境工程的技术和方法。
4. 讨论和互动:鼓励学生参与讨论和互动,提高学生对环境工程的理解和思考能力。
教案评估方法:1. 小组讨论:组织学生进行小组讨论,让学生就案例分析和实验实践进行交流和分享。
2. 课堂练习:布置课堂练习,检验学生对环境工程原理的掌握情况。
3. 实验报告:要求学生完成实验报告,评估学生对环境工程实践的理解和应用能力。
教案参考资源:1. 《环境工程原理》教材2. 相关学术论文和研究报告3. 环境工程案例和实验指导书教案拓展建议:1. 鼓励学生参与环境保护活动,如参观污水处理厂、垃圾处理中心等。
过 滤一.基本概念(一)过滤概念过滤是以某种多孔性物质为介质,在外力作用下使悬浮液中的液体通过介质的孔道,而固体颗粒被截留,从而实现固—液分离的一种操作。
过滤操作中采用的多孔物质称为过滤介质,被过滤的悬浮液称为滤浆,被截留的固体物质称为滤饼或滤渣,得到的澄清液体称为滤液。
(二)饼层过滤和深层过滤工业上的过滤操作可分为两大类:饼层过滤和深层过滤。
1.饼层过滤:饼层过滤是固体粒子沉积于过滤介质的表面,形成滤饼。
过滤介质的孔径可能大于悬浮液中部分颗粒,因而过滤初期会有些细小粒子穿过介质,使滤液浑浊。
随后较大颗粒在介质表面形成滤饼层,使固体粒子在滤饼层的孔道中和孔口堆积,发生“架桥”现象,使细小的粒子也能被截留,在后面的过滤中滤液变得逐渐澄清,而过滤初期得到的浑浊液应返回重新过滤。
可见饼层过滤真正发挥截留作用的主要是滤饼层而不是过滤介质。
例如:啤酒生产中的糖化醪的过滤,就是利用醪液中的麦糟所形成的滤饼层进行过滤,从而得到澄清的麦汁。
2.深层过滤固体颗粒并不形成滤饼,而是沉积于过滤介质的内部,通常颗粒的粒径小于介质的孔径,一般适用于悬浮液中颗粒小,而含量少的场合。
如污水处理厂,水的净化。
由于饼层过滤在工业领域中应用较为广泛,故本节着重讨论饼层过滤。
(一)过滤介质工业用的过滤介质应具有下列特性:1)多孔性,液体通过的阻力要小,但为了截留住固体颗粒,孔径要适宜;2)根据所处理悬浮液的性质,要有相应的耐腐蚀性、耐热性;3)有足够的强度,因过滤时要承受一定的压力,且操作中拆装、移动;4)用于食品工业中的过滤介质则应无毒,易于清洗消毒。
最常用的过滤介质为织物,即用棉、毛、麻、合成纤维、玻璃丝、金属丝等织成滤布;用沙粒、碎石、炭屑等堆积成层,亦可作过滤介质;此外还有专门的多孔陶瓷、金属板等。
(二)助滤剂助滤剂是一种坚硬而形状不规则的小颗粒,能形成结构疏松、而且几乎是不可压缩的滤饼。
这样可减小过滤阻力。
常用作助滤剂的物质有:1)硅藻土,这是一种单细胞水生植物的沉积化石,骨架为多孔结构,需经过干燥或煅烧,再经粉碎而成。