环境工程原理 第四章 质量传递
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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。
质量传递知识点总结一、概念质量传递是指在流体内部或在流体与固体交界面上的物质传递。
在研究传质现象时,常常需要了解流体的动力学特性以及在流体中的物质传递过程。
这些过程在许多工程和科学领域都有广泛的应用,如化学工程、环境工程、生物工程等。
质量传递的研究不仅有助于改进工程设备和工艺,还有助于解决环境问题和提高生产效率。
二、传质的基本原理1. 扩散扩散是指物质在不同浓度间的传递。
在流体中,扩散通过分子的碰撞和运动来实现。
当流体中存在浓度不均匀的情况时,高浓度区域的分子将向低浓度区域扩散,从而实现物质传递。
扩散的速率受到浓度差、温度、压力和分子大小等因素的影响。
2. 对流对流是指物质在流体中随着流体流动而进行传递。
对流可以是自然对流,也可以是强迫对流。
自然对流是由于密度差引起的,如烟囱效应;强迫对流是通过外部力来实现的,如搅拌设备或泵等。
3. 辐射辐射传热是通过电磁波的形式进行传递的。
辐射的特点是热量可以在真空中传递,而无需通过介质。
辐射传热与流体传递不同,但在一些情况下,辐射也可能成为主要的传热方式。
4. 界面传质界面传质是指在两种不同相的界面上进行的传质。
在固体-液体、液体-气体或固体-气体界面上,物质会通过扩散或蒸发-凝华过程进行传递。
界面传质在很多工程和科学领域都有重要的应用,如化工反应器、大气科学等。
三、传质过程的表征传质过程的表征主要包括传质速率、传质系数、传质通量、传质方式等。
1. 传质速率传质速率是指单位时间内通过单位面积传递的物质量。
传质速率与传质系数、浓度梯度和传质面积等因素相关。
2. 传质系数传质系数是描述传质速率和浓度梯度之间关系的参数。
传质系数一般由实验或理论计算得到,是研究传质过程的重要参量。
3. 传质通量传质通量是单位时间内单位面积上的物质传递量。
传质通量与传质速率有关,是评价传质效果的重要指标。
4. 传质方式传质方式是指物质在传递过程中所遵循的物理规律或数学模型。
根据传质方式的不同,传质过程可以分为对流传质、扩散传质、界面传质等。
环境工程原理知到章节测试答案智慧树2023年最新山东科技大学绪论单元测试1._____和环境污染是目前人类面临的两大类环境问题,它们已经成为影响社会可持续发展、人类可持续生存的重大问题。
()参考答案:生态破坏2._____是一个相对的概念,他是与某个中心事物相关的周围事物的总称。
()参考答案:环境3.环境学科中所涉及的环境,其中心事物从狭义上讲是_____,从广义上讲是地球上的所有生物。
()参考答案:人类4.水的物理处理法中,汽提法的主要原理是_____。
()参考答案:污染物在不同相间的分配5.____是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。
()参考答案:稀释6.环境学科体系包括以下哪些选项?()参考答案:环境生态学;环境规划与管理;环境科学;环境工程学7.环境污染按污染物形态可以分为()参考答案:辐射;气态污染物;固态污染物;液态污染物8.环境净化和污染控制技术原理包括隔离、分离、转化和稀释四类,以下污染控制技术中属于隔离法的有()。
参考答案:固化;稳定化9.废物的资源化途径包括物质的再生和能源转化,以下()可以作为物质再生利用技术。
参考答案:蒸发浓缩;电解;溶剂萃取10.环境工程原理分析问题的基本方法包括()参考答案:微观过程解析;变化速率的数学表达;物料与能量衡算11.物理法是利用物理作用分离水中污染物的一类方法,在处理过程中不改变污染物的化学性质。
()参考答案:对12.转化法是利用化学与生物反应使污染物转化成无害物质或易于分离的物质。
()参考答案:对13.由于废气和废水的化学成分比土壤的要复杂,所以废气废水的处理要比污染土壤的净化要困难得多。
()参考答案:错14.与化工、生物工程等生产系统相比,当前的环境污染治理系统在目的、输入物料的特性、系统优化的目标等方面都具有其自身特点,其技术原理与理论体系和生产系统有明显的差异。
()参考答案:对15.稀释既可以用于环境污染事件的应急处理,但不可用于降低污染物浓度以逃避污染责任。
第三章:流体流动1.边界层理论:(1)普兰德边界层理论要点:①当实际流体沿壁面流动时,紧贴壁面处存在一层非常薄的区域,在此区域内流体的流速很小,但速度分量沿壁面法向的变化非常迅速,即速度梯度很大,依牛顿粘性定律可知,在Re较大的情况下即使对于黏性很小的流体,其黏性力依然可以达到很高的数值,因此它所起的作用与惯性力同等重要。
这一区域称为边界层或流动边界层,也称为速度边界层。
在边界层内不能全部忽略黏性力。
②边界层外的整个流动区域称为外部流动区域。
在该区域内,法向速度梯度很小,因此黏性力很小,在大Re情况下,黏性力比惯性力小得多,因此可将黏性力全部忽略,近似看作理想流体流动。
(2)形成原因(绕平板流动的边界层):流体沿x轴方向以均匀来留速率u0向平板流动,当其到达平壁前缘时,紧靠避免的流体因黏性作用而停留在壁面上,速率为零。
这一层流体通过“内摩擦”作用,是相邻流体层受阻而减速,该层流体进而影响相邻流体层,使之减速。
随着流体的向前流动,在垂直于避免地发现方向上,流体逐层受到影响而相继减速,流速由壁面处的零而逐层变化,最终达到来留速率u0,。
这样在固体平板上方流动流体分成两个区域,壁面附近速度变化较大的区域即边界层,流动阻力主要集中在这一区域。
通常将流体速率达到来流速率99%时的流体层定义为边界层。
2.流体流动的阻力损失:(1)阻力损失产生的原因:阻力损失起因于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(2)影响因素:流体流动阻力损失的大小取决于流体的物性、流动状态和流体流道的几何尺寸与形状等。
A、雷诺数大小:湍流下摩擦阻力较层流大,层流下摩擦阻力虽小但形体阻力较大。
B、物体的形状:非良绕体形体阻力是主要的,良性绕体摩擦阻力是主要的。
C、物体表面粗糙度:越粗糙摩擦阻力越大。
第四章:热量传递1.导热: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。
(1)气体:气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果。
第四章、质量传递1、传热过程主要有两种:强化传热、削弱传热2、热传递主要有三种方式:热传导、对流传热、辐射传热3、热传导:通过分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程4、对流传热:流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程(流体与固体壁面之间的热传递过程)5、自然对流传热:流体内部温度的不均匀分布形成密度差,在浮力的作用下流体发生对流而产生的传热过程。
6、强制对流传热:由于水泵、风机或其他外力引起流体流动而产生的传热过程。
7、辐射传热的过程:物体将热能变为辐射能,以电磁波的形式在空中传播,当遇到另一个物体时,又被物体全部或者部分吸收而变成热能。
(不需要任何介质作媒体,可以在真空中传播)8、导热系数:反映温度变化在物体中传播的能力。
9、气体的导热系数随温度的升高而增高,在气体中氢气的导热系数最高。
10、液体的导热系数随温度的升高而减小(水和甘油除外)11、晶体的导热系数随温度的升高而减小(非晶体相反)12、多孔性固体的导热系数与孔隙率、孔隙微观尺寸以及其中所含流体的性质有关,干燥的多孔性固体导热性很差,通常作为隔热材料,但材料受潮后,由于水比空气的导热系数大得多,其隔热性能将大幅度下降,因此,露天保温管道必须注意防潮。
14、对流传热与热传导的区别:对流传热存在流体质点的相对位移,而质点的位移将是对流传热速率加快。
15、影响对流传热的因素:物理特征、几何特征、流动特征16、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。
17、传热边界层:壁面附近因传热而使流体温度发生变化的区域(存在温度梯度的区域)18、传热过程的阻力主要取决于传热边界层的厚度19、普兰德数:分子动量传递能力和分子热量传递能力的比值20、对流传热系数大小取决于流体物性、壁面情况、流动原因、流动状况、流体是否相变等21、对流传热微分方程式可以看出,温度梯度越大,对流传热系数越大22、求解湍流传热的对流传热系数有两个途径:量纲分析法并结合实验、应用动量传递与热量传递的类似性建立对流传热系数与范宁摩擦因子之间的定量关系23、自然对流:在固体壁面与静止流体之间,由于流体内部存在温差而造成密度差,是流体在升浮力作用下流动。
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。
环境工程教案授课教师:钱力尧课程名称环境工程原理授课对象环境工程专业考核方式考试课程教学基本目的和要求《环境工程原理》是环境工程、环境科学、给水排水工程等相关专业的主干专业基础课,主要讲述水处理工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理处置工程等环境污染防治以及生态修复工程中涉及的具有共性的基本现象和基本过程的基本原理。
主要内容包括环境工程原理基础、分离过程原理和反应工程原理三部分。
环境工程原理基础部分主要讲述物料与能量守恒原理、传递过程等。
分离过程原理部分主要讲述沉淀、过滤、吸收、吸附的基本原理。
反应工程原理部分讲述化学和生物反应计量学、动力学、各类反应器的过程解析等。
教学重点和难点教学重点:1环境工程学的基本概念和基本理论:主要包括物料与能量衡算、流体流动、热量传递和质量传递过程的基本概念和基本理论。
2分离过程的原理:主要包括沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的原理。
教学难点:反应工程原理:主要包括化学与生物反应计量学及动力学,各类化学与生物反应器的解析与基本设计理论等。
教材、参考书柴诚敬主编,《化工原理》(上,下册),高等教育出版社,2005年。
蒋维钧,戴猷元,顾惠君编著,《化工原理》(第二版),清华大学出版社,2003年。
姚玉英主编,《化工原理》(第一版),天津科学技术出版社,1993年。
余国琮主编,《化学工程辞典》(第二版),化学工业出版社,2003年。
邓修,吴俊生编著,《化工分离工程》(第一版),科学出版社,2002年。
丛德滋,丛梅,方图南;《化工原理详解与应用》,化学工业出版社授课内容第一章绪论教学目的和要求1、了解环境问题与环境学科的发展;了解环境工程学的学科体系。
2、了解环境净化与污染控制的基本方法与原理。
3、了解环境工程原理课程的主要内容及学习方法。
重点难点重点:环境净化与污染控制的基本方法与原理。
教学安排(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等) PPT教学1、环境问题与环境学科的发展2、环境污染与环境工程学3、环境净化与污染控制技术概述4、环境净化与污染控制技术原理5、环境工程原理课程的主要内容思考题、课后作业(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?各种方法的技术原理是什么?教学提升环境工程专业目前就业方向、就业形势与专业提升方向。
(建筑工程管理)环境工程原理思考题环境工程原理思考题第壹章绪论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.阐述环境净化和污染控制技术原理体系。
6.壹般情况下,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。
试根据环境净化和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。
第二章质量衡算和能量衡算第壹节常用物理量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,且阐述和质量浓度的关系。
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?第二节质量衡算进行质量衡算的三个要素是什么?简述稳态系统和非稳态系统的特征。
质量衡算的基本关系是什么?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?对存在壹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和环境的关系如何?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?第三章流体流动第壹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,且说明该方程的适用条件。
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。