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第一章流体流动一、流体静力学：压强，密度，静力学方程二、流体基本方程：流速流量，连续性方程，伯努利方程三、流体流动现象：牛顿粘性定律，雷诺数，速度分布四、摩擦阻力损失：直管，局部，总阻力，当量直径五、流量的测定：测速管，孔板流量计，文丘里流量计六、离心泵：概述，特性曲线，气蚀现象和安装高度8■绝对压力：以绝对真空为基准测得的压力。
■表压/真空度 ：以大气压为基准测得的压力。
表 压 = 绝对压力 － 大气压力真空度 = 大气压力 － 绝对压力1.1流体静力学1.流体压力/压强表示方法绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度1p 2p 大气压标准大气压：1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O112.流体的密度Vm =ρ①单组分密度),(T p f =ρ■液体：密度仅随温度变化（极高压力除外），其变化关系可从手册中查得。
■气体：当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算注意：手册中查得的气体密度均为一定压力与温度下之值，若条件不同，则需进行换算。
②混合物的密度■ 混合气体：各组分在混合前后质量不变，则有nn 2111m φρφρφρρ+++= RTpM m m=ρnn 2211m y M y M y M M +++= ■混合液体：假设各组分在混合前后体积不变，则有nmn12121w w w ρρρρ=+++①表达式—重力场中对液柱进行受力分析：液柱处于静止时，上述三力的合力为零:■下端面所受总压力 A p P 22=方向向上■上端面所受总压力 A p P 11=方向向下■液柱的重力)(21z z gA G -=ρ方向向下p 0p 2p 1z 1z 2G3.流体静力学基本方程式g z p g z p 2211+=+ρρ能量形式)(2112z z g p p -+=ρ压力形式②讨论：■适用范围：适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体；■物理意义：在同一静止流体中，处在不同位置流体的位能和静压能各不相同，但二者可以转换，其总和保持不变。
第一章 流体流动习题解答1.解：（1） 1atm= Pa=760 mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为p =461097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为41097.8⨯Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4××.3=10.858 kg/m33.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分， pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=×=45431 Pa将p 山顶代入上式ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。
环境工程原理教案教师姓名：单位：课程名称：环境工程原理适用对象：环境工程原理教案1一、教学内容第一章绪论1 污染控制技术体系2 污染控制技术原理的基本类型3 环境工程原理的研究方法二、教学目的和要求1．知识目标（1）明确【环境工程原理】课程的地位、作用、学习方法和教学要求;（2）了解环境问题与环境学科的发展和环境污染与环境工程学;（3）掌握环境净化与污染控制技术;（4）掌握环境净化与污染控制技术原理。
2．能力目标包括专业能力、创新能力、情感态度价值观等方面的培养。
（1）了解【环境工程原理】的发展概况和研究内容；（2）学习【环境工程原理】专业课程为今后在资源循环相关领域的研究和开发打下良好的理论分析基础。
三、教学重点和难点1．教学重点（1）环境净化与污染控制技术；（2）环境净化与污染控制技术原理。
2．教学难点环境净化与污染控制技术原理四、教学方法以课堂讲授为主，结合生态破坏和环境污染问题引出学习【环境工程原理】的意义、目的和教学要求，简单介绍【环境工程原理】中的理论基础在本专业中所占据地位，增加学生的学习兴趣。
教学手段采用以PPT为主，板书为辅，介绍一些工程中利用环境工程原理的实例图片。
五、教学过程含课程导入、讲授、小结、作业等第一章绪论课程思政知识点（1）：课程思政与中国共产党的初心、使命；讲述新中国成立以来环境工程学科在我国的发展与巨大成就。
【课程导入】产业革命以后，人类的生产力获得了飞速发展、技术水平迅速提高、人口迅速增长，人类活动的强度和范围逐渐增强和扩展，人类与环境的矛盾以及由此带来的环境问题也日趋突出。
【讲授】环境问题与环境学科的发展【讲授】环境污染与环境工程学【讲授】环境净化与污染控制技术概述【讲授】环境净化与污染控制技术原理【讲授】《环境工程原理》的主要研究内容和方法【讲授】《环境工程原理》课程的主要内容和目的课程思政知识点（2）：介绍党与国家在环境保护和资源循环利用上的不懈努力【小结】（1）污染控制技术体系；（2）污染控制技术原理的基本类型；（3）环境工程原理的研究方法。
管路阻力计算公式管路阻力是指液体在管道内流动时所受到的阻碍，其大小取决于流体的性质、管道的几何尺寸和流动的条件。
在实际工程中，准确计算管路阻力对于流体输送和工艺设计至关重要。
下面将介绍管路阻力的计算公式。
1.法氏公式法氏公式是计算管道流动阻力最常用的公式之一、它适用于圆形截面的水平、直立管道以及部分较短的水平、上升弯头。
其计算公式如下：ΔP=λ(L/D)(ρV^2/2)其中，ΔP为管道中的压力损失，单位为帕斯卡(Pa)；λ为摩擦阻力系数，根据管道的材料及条件可以查表或参考标准值；L为管道的长度，单位为米(m)；D为管道的内径，单位为米(m)；ρ为流体的密度，单位为千克/立方米(kg/m^3)；V为流体的流速，单位为米/秒(m/s)。
2.公因数法公因数法是另一种计算管道阻力的常用方法，适用于两端是同一直径的水平、上升和下降的圆管。
其计算公式如下：ΔP=KρV^2/2其中，ΔP为压力损失，单位为帕斯卡(Pa)；K为公因数，其具体数值根据管道的条件可查表或参考标准值；ρ为流体的密度，单位为千克/立方米(kg/m^3)；V为流体的流速，单位为米/秒(m/s)。
3.长度加速度法长度加速度法适用于水平直管或上升/下降弯头的计算中。
其计算公式如下：ΔP=1/2ρv^2(fL+g)其中，ΔP为压力损失，单位为帕斯卡(Pa)；ρ为流体的密度，单位为千克/立方米(kg/m^3)；v为流体的流速，单位为米/秒(m/s)；f为管道长度与管径之比；L为管道长度，单位为米(m)；g为液体的头压。
4.简化法式对于实际工程中的一些简化计算，可以采用以下常见的简化公式：-窄圆管公式：ΔP=32μLV/D^2，其中μ为动力黏度；-多种流状态公式：ΔP=αρV^2/2，其中α为系数；-工程系数法式：ΔP=βρV^2/2，其中β为系数。
需要注意的是，以上列出的公式都是针对一些特定条件下的近似计算公式，实际计算中需要结合具体的工程情况和流体参数，选择合适的公式进行计算。
《环境工程原理》习题解答第三章 流体流动习题3.3污水处理厂中，将污水从调节池提升至沉淀池。
两池水面差最大为10m ，管路摩擦损失为4J/kg 。
流量为34m 3/h 。
求提升水所需要的功率。
设水的温度为25℃。
解：（1）根据流体输送能量方程（3.1.18）：∑+++=-++f m m h p gz u We p gz u ρρ222211212121 因2池均为敞口池，且池面很宽广，故p 1=p 2=0，u m1=u m2=0。
根据题意：z 2-z 1=10m ，因此有：∑+-=-f h z z g We )(12=9.8×10+4=102 J/kg “-”号表示流体机械给水做功，即为水泵。
（2）查附录5知：ρ20=998.2 kg/m 3，ρ30=995.7 kg/m 3，则25时水的密度：ρ25=（998.2+995.7）/2=997.0 kg/m 3故提升水所需功率为：N=We×ρQ=102×997.0×34=3.46×106 J/h =961 w (J/s) =0.96 kw习题3.5如图所示，有一直径为1m 的高位水槽，其水面高于地面8m ，水从内径为100mm 的管道中流出，管路出口高于地面2m ，水流经系统的能量损失（不包括出口的能量损失）可按∑h f =6.5u 2计算，式中u 为水在管内的流速，单位为m/s 。
试计算： （1） 若水槽中水位不变，试计算水的流量；（2） 若高位水槽供水中断，随水的出流高位槽液面下降，试计算液面下降1m 所需的时间。
解：（1）按图示选取计算断面，基准面0-0取在地面，则有： p 1=p 2=0，u m1=0，z 1=8m ，z 2 =2m 按单位重量的能量方程（3.1.24）进行计算：∑+++=++f m m h gp z u g p z u ρρ222211212g 12g 1 其中上式中的∑h f =6.5u m22/g 将已知条件代入可得：22225.6022g 1080m m u gu +++=++ 解之得：s m g u m /9.214/122==则出流流量：Q 1=0.785×0.12×2.9=0.0228 m 3/s=82.0 m 3/h（2）设某一时刻水池液位高度为z ，则能量方程可写为：22225.622g 1m m u gu z ++=整理得：14)2(22-=z g u m 经时间dt 后，水流从管内流出的水量为：dQ=0.785×d 2×u m2dt=0.785×0.12×14)2(2-z g =9.3×10-32-z dt此时，水池中的液位下降了dz=dQ/(0.785×D 2)=11.85×10-32-z dt则:dz z dt 24.84-=当z 从8m 降为7m 时所需时间： T=36s 习题3.10题略解：（1）因Q=140m 3/h=0.0389m 3/s则150mm 和100mm 管内的流速为： u 150=2.20m/s ，u 100=4.96m/s 其：Re 150=997×2.2×0.15/(90.3×10-5)=3.64×105 Re 100=997×4.96×0.10/(90.3×10-5)=5.48×105 （2）查莫迪图可得摩阻系数 λ150=0.014, λ100=0.013查P87表3.4.4得局部阻力系数：90度弯头ξw =0.75，底阀ξd =1.5，闸阀ξf =0.17（全开） 入口ξe =0.5，出口ξo =1.0，变径头ξb =0.32（d 2/D 2=0.45） （3） 则所需水泵扬程 gu d L g u d LZ H p 2)(2)(222122211111∑∑∑∑++++∆=ζλζλ =60+{0.014×(60+23)/0.15+(0.5+1.5+2×0.75)} ×2.22/(2×9.81) +{0.013×100/0.1+(3×0.75+0.17+0.32+1)} ×4.962/(2×9.81) =60+3.05+23.08=86.1m （4） 所需水泵理论功率Ne=H p ×Q×ρg=86.1×0.0389×997×9.81=32.8×103 w=32.8 kw （5） 水泵实际功率Ns=Ne/η=32.8/60%=54.7kw （6） 水泵每天所需电费Fd=54.7×24×0.46=603.9≈604元/日习题3.13题略解：（1）全部按长管计算，忽略局部损失，且均按完全湍流计算（2）设A管段流量为Q A，B管段流量为Q B，可列出如下方程组：R MAN L MAN Q A2= (R MBO L MBO +R ON L ON)Q B2Q A+Q B=Q将已知数据代入：6.73×1000×Q A2=（0.784×900+2.03×300）Q B2Q A+Q B=0.12解之得：Q A=0.0368 m3/s=36.8 L/sQ B=0.12-0.0368=0.0832 m3/s=83.2 L/s（3）MN之间的阻力损失为：H MN= R MAN L MAN Q A2=6.73×1000×0.03682=9.11m第四章 热量传递习题4.4某一DN60×3mm 的铝复合管，其导热系数为45W/(m.K)，外包一层厚30mm 的石棉后，又包了一层厚为30mm 的软木，石棉和软木的导热系数分别为0.15 W/(m.K)和0.04 W/(m.K)。
实验一 伯努利方程实验一、目的和要求1．验证不可压缩流体的定常流动的总流Bernoulli 方程（能量方程），加深对流动过程中能量损失的了解；2．掌握流速、流量、压强等流动参量的实验测量技能3．用实例流量计算流速水头去核对测压板上两线的正确性；。
二、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。
运用不可压缩流体的定常流动的总流Bernoulli 方程，可以列出进口附近断面（1）至另一缓变流断面（i ）的Bernoulli 方程：i w i i ii h gv p z gv p z -+++=++122111122αγαγ其中i=2，3，4，……，n ；取121====n ααα 。
选好基准面，从断面处已设置的静压测管中读出测管水头γpz +的值；通过测量管路的流量，计算出各断面的平均流速v 和gv 22α的值，最后即可得到各断面的总水头gv pz 22αγ++的值。
验装置装置图实验装置如图一所示。
三、实验步骤1． 熟悉实验设备，了解测压管的布置情况；2．打开泵供水，待水箱溢流后，关闭伯努利管阀门，检查所有测压管的液面是否平齐。
如不平，则查明故障原因（如连通管阻塞、漏气或夹气泡等），并加以排除，直至调平；3．打开伯努利管阀门，待测压管的液面完全静止后，观察测量测压管的液面高度，并记录在表2；4．调节伯努利管阀的开度，待流量稳定后，测量并记录各测压管和液面的高度，同时测记此时的管道流量；5．改变流量2次，重复上述测量。
四、实验结果记录与分析 1． 有关常数记入表1。
表1 常数记录表格2． 测量流量和)(γpz +并记入表2。
3． 计算速度水头和总水头，填入表3和表4。
4．将上述结果中最大流量下的总水头线（动压水头线和计算水头线）和测压管水头线绘在图上。
六、结果分析及讨论1．沿管长方向，总水头线的变化趋势如何？静水头线的变化趋势与总水头线的有何不同？简要说明原因。
2．水箱水位恒定，流量增加，静水头线发生哪些变化？简要说明原因。
