界面双膜理论

名词解释1，返混:不同停留时间的物料的混合。

2，双膜理论:作为界面传质动力学的理论，该理论较好地解释了液体吸收剂对气体吸收质吸收的过程。

一种关于两个流体相在界面传质动力学的理论3，构象改变:在分子生物学里，一个蛋白质可能为了执行新的功能而改变去形状；每一种可能的形状被称为构象，而在其之间的转变即称为构象改变。

4，分配效应:分配的马太效应（Matthew Effect），是指好的愈好，坏的愈坏，多的愈多，少的愈少的一种现象。

5，酶的固定化技术:酶固定化技术是通过物理或化学的方法将酶连接在一定的固相载体上成为固定化酶，从而发挥催化作用。

固定化后的酶在保持原有催化活性的同时，又可以同一般催化剂一样能回收和反复使用，可在生产工艺上实现连续化和自动化，更适应工业化生产的需要。

6，结构模型:就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统的模型.7，固定化酶:水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水的但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。

在催化反应中以固相状态作用于底物。

8，停留时间:又称寄宿时间，是指在稳定态时，某个元素或某种物质从进入某物到离开该物所度过的平均时间。

9，恒化器：一种微生物连续培养器。

它以恒定的速度流出培养液，使容器中的微生物生长繁殖始终低于最快生长速度。

这种容器反映的是培养基的化学环境恒定。

而恒浊器反映的是细胞浊度（浓度）的恒定。

10，恒浊器：一种连续培养微生物的装置。

可以根据培养液中的微生物的浓度，通过光电系统观控制培养液的流速，从而使微生物高密度的以恒定的速度生长。

11，生物反应工程：一个由生物反应动力学与化学反应工程结合的交叉分支学科。

着重解决不同性质的生物反应在不同型式的生物反应器中以不同的操作方式操作时的优化条件12，连续灭菌：就是将配制好的培养基在通入发酵罐时进行加热,保温，降温的灭菌过程，也称连消。

13，间歇灭菌：在100℃条件下，灭菌30分钟，间隔24小时再重复操作三次。

1.答：双膜理论要点有：① 假设流动流体的主体局部为湍流，在靠近气液界面处，涡流必消逝。

紧邻界面两侧的流体流动皆为层流。

② 假设气相传质的全部阻力均包含在气相层流层中，液相传质的全部阻力均包含在液相层流层中。

这样的层流层是实际层流层的适当延伸，使之包含了湍流及过渡流的传质阻力，称为“虚拟的层流膜〞，简称气膜及液膜。

气膜厚为G δ，液膜厚为L δ。

在气液界面处气液浓度处于平衡态。

③ 在汲取操作中，假设操作条件固定，假设设备内任一气液流动截面两相的稳定浓度分布状况在极短时间内建立，故可认为设备内是进行定态传质。

2.答：加强传热的途径有：①增大传热面积；②增大总传热系数；③增大平均温差3.答：离心泵流量调节方法有：①改变管路特性。

优点：用调节出口阀门的开度改变管路的特性来调节流量是十分简便灵敏的方法，在生产中广为应用。

对于流量调节幅度不大且需要经常调节的系统较适宜。

缺点：用关小阀门开度来减小流量时，增加了管路中机械能损失，并有可能使工作点移至低效率区，也会使电机的效率降低。

②改变泵的特性，包含改变泵的转速和改变叶轮直径。

优点：不会额外增加管路阻力，并在肯定范围内仍可使泵处在高效率区工作。

改变转速调速平稳，保证了较高的效率，是一种节能的手段。

缺点：改变叶轮直径不如改变转速简单且当叶轮直径变小时，泵和电机的效率也会降低。

可调节幅度有限。

改变转速价格较贵。

4.答：简单管路的计算有设计型计算和操作型计算。

设计型计算特点为：设计者需要补充一个设计条件，设计结果不唯一，存在多方案比拟。

操作型计算特点为：计算结果唯一，但一般情况下需要进行试差计算才能得到结果。

1.答：当进、出某塔板的蒸汽均为饱和蒸汽，进、出该塔板的液体均为饱和液体且该塔板为非加料、非出料板，则通过该塔板的汽相与液相摩尔流量各自维持恒值。

这一结论称为恒摩尔流假设。

满足该假定的条件：①混合液中各组分的摩尔汽化潜热相等。

②塔板上气液两相接触时因温度不同而交换的显热可忽略不计③塔设备热损失可忽略。

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。

环境工程原理习题1填空：1、对流传质系数为κc,整个有效膜层的传质推动力为C A，i-C A,0,对流传质速率方程为：。

2、按溶质与吸收剂之间发生的作用吸收过程可分为：。

3、亨利定律在三种表达形式为：。

4、双组分体系y A(（溶质的摩尔分数）与Y A(摩尔比)之间的关系式为：。

5、双组分体系x A(（溶质的摩尔分数）与X A(摩尔比)之间的关系式为：。

6、双膜理论假设在两界面处气、液两相在瞬间：。

7、在稳态恒摩尔逆流吸收塔中，废气初始浓度Y1为0.05,吸收率为98%,Y2= 。

8、在稳态恒摩尔逆流吸收塔中，全塔物料衡算方程为：。

9、最小吸收剂条件下，塔底截面气、液两相。

10、Freundlich方程为：。

12、单分子吸附的Langmuir等温方程为：。

简答题：1、空气中含有SO2和CH4两种气体，其分压相同，试判断哪种气体更容易被水吸收，为什么？2、用活性炭吸附含酚废水，当采用单级吸附饱和后，将饱和后的活性炭到固定床中，从顶部通入同浓度的含酚废水，问活性炭是否还能吸附？为什么？传质与吸收：一、基本知识1.吸收的依据是（1 ）。

①气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异②液体均相混合物中各组分挥发能力的差异③液体均相混合物中各组分结晶能力不同④液体均相混合物中各组分沸点不同2.一个完整的工业吸收流程应包括（3 ）。

①吸收部分②脱吸部分③吸收和脱吸部分④难以说明3.吸收操作的作用是分离（1 ）。

①气体混合物②液体均相混合物③互不相溶的液体混合物④气—液混合物4.评价吸收溶剂的指标包括有（1，2，3 ）。

①对混合气中被分离组分有较大溶解度，而对其他组分的溶解度要小，即选择性要高②混合气中被分离组分在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感③溶剂的蒸气压、黏度要低，化学稳定性要好，此外还要满足价廉、易得、无毒、不易燃烧等经济和安全条件5.有关吸收操作的说法中正确的是（1－7 ）。

①实际吸收过程常同时兼有净化与回收双重目的②吸收是根据混合物中各组分在某种洛剂中溶解度的不同而达到分离的目的③一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分④常用的解吸方法有升温、减压和吹气。

了“表面年龄”的概念，算得的结果与施密特数理论的结果相差很小。

雷诺数雷诺数是流体力学中表征粘性影响的相似准数。

为纪念O.雷诺而命名，记作Re。

Re=ρvL/μ，ρ、μ为流体密度和动力粘度，v、L为流场的特征速度和特征长度。

对外流问题，v、L一般取远前方来流速度和物体主要尺寸(如机翼展长或圆球直径)；内流问题则取通道内平均流速和通道直径。

雷诺数表示作用于流体微团的惯性力与粘性力[1]之比。

两个几何相似流场的雷诺数相等，则对应微团的惯性力与粘性力之比相等。

雷诺数越小意味着粘性力影响越显著，越大则惯性力影响越显著。

雷诺数很小的流动（如润滑膜内的流动），其粘性影响遍及全流场。

雷诺数很大的流动（如一般飞行器绕流），其粘性影响仅在物面附近的边界层或尾迹中才是重要的。

在涉及粘性影响的流体力学实验中，雷诺数是主要的相似准数。

测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。

雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。

流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。

用符号Re表示。

Re是一个无因次量。

雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。

雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流（也称湍流）流动状态，一般管道雷诺数Re<2000为层流状态，Re>4000为紊流状态，Re=2000～4000为过渡状态。

在不同的流动状态下，流体的运动规律．流速的分布等都是不同的，因而管道内流体的平均流速υ与最大流速υmax的比值也是不同的。

因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。

外部条件几何相似时(几何相似的管子，流体流过几何相似的物体等)，若它们的雷诺数相等，则流体流动状态也是几何相似的(流体动力学相似)。

这一相似规律正是流量测量节流装置标准化的基础。

普朗特数由流体物性参数组成的一个无因次数（即无量纲参数）群，表明温度边界层和流动边界层的关系，反映流体物理性质对对流传热过程的影响，它的表达式为：Pr=ν/α=cpμ/k式中，μ为动力粘度；cp为等压比热容；k为热导率；α为热扩散系数（α=λ/ρc ）单位：m^2/s，v为运动粘度。

P i C i 液相主流 C 气相主流 P 气膜 液膜 生物反应器中的氧传递 在发酵中微生物只能利用溶解于水中的氧，不能利用气态的氧。

而氧是难溶气体，在1atm 下、20ºC 时，氧在纯水中的溶解度为0.21mmol/L ，在发酵液中溶解度更低，每升发酵液中菌体数一般为108~109个，耗氧量非常大，如果终止供氧，极短时间内发酵液中溶氧将降为零。

因此，氧常常成为发酵过程的限制性基质，解决好氧传递总是成为发酵过程的关键问题。

体积溶氧系数k L a 是表征生物反应器传递氧效能的重要指标。

工业生产中，将除菌后的空气通入发酵液中，使之分散成细小的气泡，尽可能增大气泡接触面积和接触时间，以促进氧的溶解。

氧的溶解实质上是气体传递的过程，是由气相向液相传递的过程。

这一过程可用双膜理论加以阐明。

1．双膜理论这是一个放大的气泡，在气泡与包围着气泡的液体之间存在着界面，在界面的气泡一侧存在着一层气膜，在界面的液体一侧存在着一层液膜。

气膜内的气体分子与液膜内的液体分子都处于层流状态，分子间无对流运动，氧的分子只能以扩散方式，即靠浓度并差推动而穿过双膜进入液相主流。

另外，气泡内膜以外的气体分子处于湍流状态，称气体主流，主流中的任一点氧分子的浓度相等。

液体主流也是如此。

在双膜之间的两相界面上，氧的分压强与溶于界面液膜中的氧浓度处于平衡关系。

传质过程处于稳定状态，传质途径上各点的氧浓度不随时间而变。

传氧方向 气体吸收双膜理论图解液相 气相 气膜 液膜从图中可以看出，通过气膜的传氧推动力为P-P i ，通过液膜时推动力为C i -C 。

在稳定传质过程中，通过气、液膜的传氧速率N 应相等。

)()(C C k P P k N i L i g -=-= (1)式中 N ：传氧速率(kmol/m 2.h)k g ：气膜传质系数 [kmol/(m 2.h .atm)]k L ：液膜传质系数(m/h)设：P *为与液相主流中溶氧浓度C 相平衡的氧的分压强(atm)。

《环境工程原理》复习资料整理总结名词解释与填空题1.稳态反应：系统内衡算物质积累速率为02.离心沉降：利用混合物各组分质量不同，依靠离心力大小不同来实现颗粒物从混合物沉降分离3.静压能：要通过某截面的流体只有带着与所需功相当的能量时才能进入系统。

流体所具有的这种能量称为静压能或流动功。

4.层流低层：靠近壁面的薄层流体5.质量流量：单位时间内流过流动截面的流体质量6.在圆管中，雷诺数（Re<2000）为层流，（Re>4000）为湍流，（2000<Re<4000）有时层流，有时湍流。

7.重力去除时除尘效率，随着沉降时，常数的增加而（增加）（成正比）8.流量恒定时，增大管径，流速（降低）（u=qv/A）9.当吸收质在液相中的溶解度很小时,吸收靠液膜控制10.液膜：能将两种液体分隔开的液体，气膜：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.在层膜以外，气、液两相流体都充分湍流，不存在浓度梯度，组成均一，没有传质阻力。

传质阻力分析：总传质速率方程表明，传质速率与传质推动力成正比，与传质阻力成反比。

因此，对吸收操作来说，增加溶质的气相分压或者减少液相浓度，都可以增加传质推动力，从而提高传质速率。

当传质推动力一定时，则需要减少传质阻力来提高传质速率，因此有必要对传质阻力进行分析。

传质总阻力包括气膜阻力和液膜阻力两部分。

11.P35812.流体流动时，摩擦阻力与形体阻力产生的原因：摩擦阻力是指当流体沿固体流动时，在壁面附近形成速度分布，使得流体内部存在内摩擦力；内摩擦力做工而不断消耗流体的机械能，消耗的这部分机械能转化为热能，从而导致流体能量的损失。

形体阻力：流动阻力是指在运动过程中，边界物质施加于流体流动方向相反的一种作用力。

环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类：稀释、隔离、分离、转化。

稳态系统系统中流速，压力，密度等物理量只是位置的函数，而不随时间变化非稳态系统当系统中流速，压力，密度等物理量不仅随位置变化，而且随时间变化。

封闭系统只有能量可以穿越边界而物质不能穿越边界的系统开放系统物质和能量都能够穿越系统边界的系统。

流体携带的能量包括：内能、动能、位能和静压能流体的流动状态分为：层流和湍流。

流动边界层理论要点：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，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μ很小的流体，其粘性力仍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粘性力。

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，因此粘性力很小，在大Ｒｅ情况下，粘性力比惯性力小得多，因此可将粘性力全部忽略，将流体的流动近似看成是理想流体流动。

边界层分离的必要条件：存在黏性作用和逆压梯度。

阻力损伤的起因：摩擦阻力和形体阻力。

文丘里流量计的原理：当流体流过渐缩渐扩管时，可以避免出现边界层分离及漩涡，从而大大降低机械能损失。

黑体：落在物体表面上的辐射能全部被物体吸收的物体；白体：落在物体表面上的辐射能全部以漫反射的形式被反射出去的物体；透热体：落在物体表面的辐射能全部穿透过去的物体；灰体：如果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的物体（气体不能看成灰体）。

传质机理包括分子扩散和涡流扩散传质边界层：避免附近浓度梯度较大的流体称为传质边界层。

离心分离设备的重要性能指标：离心分离因数过滤分为：表面过滤和深层过滤，它们的特点、区别、代表实例是？表面过滤:采用的过滤介质（如织物，多孔固体等）的孔一般要比待过虑流体中的固体颗粒的粒径小，过滤时这些固体颗粒被过滤介质截留，并在其表面逐渐积累成滤饼，此时沉积的滤饼亦起过滤作用。