环工原理

环的工艺原理及应用一、环的定义和分类•环是指一个闭合的曲线形状，由连续的线段组成。

在几何学中，环也叫圆环，通常由内圈和外圈组成。

•环可以分为平面环和立体环。

平面环是指在一个平面内构成的环，如圆环、椭圆环等；立体环是指在三维空间内构成的环，如环形管道等。

二、环的基本原理环的基本原理是由圆的几何性质推导出的。

1. 圆的周长公式：$C = 2\\pi r$，其中C表示圆的周长，$\\pi$表示圆周率，r表示圆的半径。

2. 圆的面积公式：$A= \\pi r^2$，其中A表示圆的面积。

3. 环的周长和面积：环的周长等于内圈的周长加上外圈的周长，环的面积等于外圈的面积减去内圈的面积。

三、环的制造工艺环的制造工艺因材料和应用不同而有所差异，下面介绍常见的环的制造工艺。

1. 金属环的制造工艺•材料选择：金属环常用的材料包括钢、铝、铜等。

选择材料时需要考虑环的应用环境、载荷要求等因素。

•切割：使用切割设备，按照设计要求将金属板材切割成合适大小的环形片。

•成型：将切割好的金属环形片进行成型处理，常用的方法包括翻边、冲压等。

•焊接：需要的话，可以通过焊接将金属环的两端连接起来，增强环的结构刚性。

2. 橡胶环的制造工艺•材料选择：橡胶环一般采用橡胶材料，如丁腈橡胶、硅橡胶等。

•混炼：将橡胶原料与添加剂进行混炼，使其达到适合成型的状态。

•成型：将混炼好的橡胶料进行成型，常用的方法包括挤出、压延、注射等。

•硫化：对成型好的橡胶环进行硫化处理，使其具备一定的强度和弹性。

3. 塑料环的制造工艺•材料选择：塑料环常用的材料包括聚乙烯、聚氯乙烯等。

•制模：根据设计要求，制作合适的注塑模具。

•注塑：将塑料料粒加热融化后注入模具中，在高压下使其充满模腔，冷却固化后取出成型。

•后处理：将成型好的塑料环进行修整、清洁等处理，使其达到要求的尺寸和表面质量。

四、环的应用领域环的应用领域广泛，下面列举几个常见的应用领域。

1. 机械行业•轴承密封：将环用于轴承中，可以起到密封和保护轴承的作用。

1．悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是什么？答案要点：在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流。

2．简述热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程。

答案要点：热流体以对流传热的方式将热量传给壁面、壁面间的热传导、冷流体以对流传热的方式获得热量。

3．什么是离心分离因数，如何提高离心机的分离效率？答案要点：离心分离因数是指物料在离心力场中所受的离心力与重力之比。

为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的转速增高，而将它的直径适当减少。

4．强化传热的途径有哪些？答案要点：由传热基本方程式为Q = KAΔt m可知，强化传热的途径有：（1）增加传热面积A（即增加单位体积的传热面积而不是增大换热器体积）；（2）增加温度差Δtm；（采用逆流流动）；（3）增加传热系数K（增加流体的湍流流动，防止垢层热阻的形成及及时地消除垢层热阻）5．试比较深层过滤和表面过滤的特点和差异。

表面过滤发生在过滤介质的表面，待过滤流体中的固体颗粒被过滤介质截留，并在其表面逐渐累积成滤饼，滤饼亦起过滤作用。

表面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、滤饼容易形成的情况下。

深层过滤通常发生在以固体颗粒为过滤介质的过滤操作中，过滤时，颗粒物进入过滤介质层，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒物附着在介质表面而与流体分开。

深沉过滤一般适用于过滤流体中颗粒物浓度较低的场合。

一．流体中组分A 的含量为,0A c ，与平壁面接触，壁面上组分A 的含量为,A i c ，且,0A c >,A i c 。

试绘制当流体分别为静止、沿壁面层流流动和湍流流动时，组分A 在壁面法向上的浓度分布示意图。

（6分）a.静止时b.层流流动c.湍流流动a.静止时b.层流流动c.湍流流动二．设冬天室内的温度为1T ，室外温度为2T ，1T >2T 。

在两温度保持不变的情况下，试绘制下列三种情况下从室内空气到室外大气温度分布示意图。

（6分）（1）室外平静无风，不考虑辐射传热；（2）室外冷空气以一定流速流过砖墙表面；（3）除了室外刮风外，还考虑砖墙与四周环境的辐射传热。

环境工程原理环境工程原理是环境工程学科的基础课程之一，它主要介绍了环境工程的基本概念、原理和方法。

环境工程是一门综合性学科，涉及环境保护、环境治理、资源利用等方面，具有重要的理论和实践意义。

本文将从环境工程原理的基本概念、原理和应用进行介绍，希望能够对读者有所帮助。

环境工程原理涉及的基本概念包括环境、环境工程、环境污染等。

环境是指生物和非生物要素相互作用的总和，包括大气、水、土壤等自然要素，也包括人类社会活动的影响。

环境工程是利用工程技术手段保护和改善环境的学科，它包括环境监测、环境治理、环境规划等方面的内容。

而环境污染则是环境中存在有害物质，对人类健康和生态系统造成危害的现象。

环境工程原理的基本原理主要包括物质平衡原理、能量平衡原理、动量平衡原理等。

物质平衡原理是指在环境工程中，各种物质的输入、输出和转化需要保持平衡，以保证环境系统的稳定。

能量平衡原理是指能量在环境中的输入、输出和转化也需要保持平衡，以维持环境系统的稳定。

动量平衡原理则是指在环境工程中，流体的流动需要满足动量守恒的原理，以保证环境工程设施的正常运行。

环境工程原理的应用主要包括环境监测、环境治理和环境规划等方面。

环境监测是指对环境中各种物质和能量的监测和分析，以了解环境的变化和污染情况。

环境治理是指利用各种工程技术手段，对环境中的污染物进行治理和净化，以改善环境质量。

环境规划则是指对环境资源的合理利用和保护，以实现可持续发展。

总之，环境工程原理是环境工程学科的基础课程，它涉及了环境工程的基本概念、原理和应用。

通过学习环境工程原理，可以帮助我们更好地了解环境工程学科的基本知识，为环境保护和治理提供理论和技术支持。

希望本文对读者对环境工程原理有所帮助，也希望读者能够对环境保护和治理有更深入的了解和关注。

环工原理复习 第二章 思考题 1.什么是换算因素？英尺和米的换算因数是多少？同一物理量用不同单位制的单位度量时，其数值比称为换算因数；英尺和米的换算因数是3.2808. 2.什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？用来描述物体或系统物理状态的可测量性质称为它的量纲（因次）。

由各种变量和参数组合而成的没有单位的群数，称为无量纲准数。

区别：量纲是可测量的性质，而单位是测量的标准。

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。

质量分数（摩尔分数）：是混合物中某组分的质量（或物质的量）占混合物总质量（或总物质的量）的分数。

质量比：混合物中某组分的质量与惰性组分质量的比值 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。

1摩尔任何理想气体在相同的压强和温度下有着同样的体积，因此可以用体积分数表示污染物质的浓度，在实际应用中非常方便；同时，该单位的最大优点是与温度、压力无关。

例如，10-6（体积分数）表示每106体积空气中有1体积的污染物，这等价于每106摩尔空气中有1摩尔污染物质。

又因为任何单位摩尔的物质有着相同数量的分子，10-6（体积分数）也就相当于每106个空气分子中有1个污染物分子。

对于气体，体积分数和质量浓度ρA （mg/m 3）之间的关系和压力、温度以及污染物质的分子量有关。

对于理想气体，可以用理想气体状态方程表示，即：式中：p ——绝对压力，Pa 或N/m 2； V A ——体积，m 3；n A ——物质的摩尔数，mol ；R ——理想气体常数，8.314 J/(mol ·K)； T ——绝对温度，K 。

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？涵义：单位时间内以平均速度流过截面的流体体积与按实际上具有速度分布时流过同一截面的流体体积相等。

一般地，液体的流速取0.5~3.0m/s,气体则为10~30m/s 。

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。

第一篇第二章 质量衡算与能量衡算2.1 某室内空气中O 3的浓度是0.08×10-6（体积分数），求： （1）在1.013×105Pa 、25℃下，用μg/m 3表示该浓度；（2）在大气压力为0.83×105Pa 和15℃下，O 3的物质的量浓度为多少？ 解：（1）理想气体的体积分数与摩尔分数值相等由题，在所给条件下，1mol 空气混合物的体积为V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0＝22.4L×298K/273K ＝24.45L所以O 3浓度可以表示为0.08×10－6mol×48g/mol×（24.45L ）－1＝157.05μg/m 3（2）由题，在所给条件下，1mol 空气的体积为V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0=22.4L×1.013×105Pa×288K/(0.83×105Pa×273K ）＝28.82L所以O 3的物质的量浓度为0.08×10－6mol/28.82L ＝2.78×10－9mol/L2.2 假设在25℃和1.013×105Pa 的条件下，SO 2的平均测量浓度为400μg/m 3，若允许值0.14×10-6，问是否符合要求？解：由题，在所给条件下，将测量的SO 2质量浓度换算成体积分数，即33965108.31429810400100.15101.0131064A ART pMρ--⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯大于允许浓度，故不符合要求2.6 某一段河流上游流量为36000m 3/d ，河水中污染物的浓度为3.0mg/L 。

有一支流流量为10000m 3/d ，其中污染物浓度为30mg/L 。

假设完全混合。

求： （1）求下游的污染物浓度；（2）求每天有多少kg 污染物质通过下游某一监测点。

一．判断题1、在并联管路中，它们的阻力相等，同理在串联管路中，它们的流速也是相等的。

（稳定流动）。

2. 转子流量计可以读出任何流体的流量。

3、用雷诺准数来判断流体的流动形态时，在 SI 制中属层流范围，在 cgs 制中属湍流范围。

4、粘度是流体的物理性质之一，则雷诺准数也是流体的物理性质之一。

离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数。

5、往复式压缩机的工作循环是由吸气、排气、膨胀、压缩四个阶段组成。

6、沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有关，与沉降高度无关。

7、气相与液相所组成的物系称为气相非均相物系。

8、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量不断增加，生产能力也不断增加。

9、多层导热时，其推动力为各层推动力之和，阻力也为各层阻力之和。

10、流体对流传热膜系数一般来说有相变时的要比无相变时为大。

11、多层平壁稳定导热时，如果某层壁面导热系数小，则该层的导热热阻大，推动力小。

12、若以饱和蒸汽加热空气，传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度。

13、所谓黑体就是人们所讲的黑颜色的物体。

14、在同一种流体中，不可能同时发生自然对流和强制对流。

15、多效蒸发可以提高蒸汽的利用率，二次蒸汽利用一次称为单效蒸发，利用二次称为双效蒸发，依次类推。

16、对流传热系数是物质的一种物理性质。

17、黑体、镜体、和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在。

18、总传热系数 K 可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关。

19、所谓恒摩尔流假设就是指每一块塔板上上升的蒸汽量是相等的，而下降的液体量也是相等的。

20、吸收操作线总是位于平衡线的上方是由于气相中的温度高于液相中的温度。

二.填空题1、从技术原理上看，环境污染控制技术可以分为（）（）（）三大类。

2、环境污染控制技术中，（）是利用化学反应或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染物质得到净化与处理。

3、某室内空气中O3的浓度是0.08×10-6（体积分数），在1.013×105Pa、25℃下，该浓度可表示为（）。

一、填空题1.当某一颗粒在不可压缩的连续流体中做稳定运行时，颗粒会受到来自流体的阻力。

该阻力由两部分组成：形体阻力和摩擦阻力，阻力方向与颗粒物在流体中运动的方向相反，其大小与流体和颗粒物之间的相对运动流速u、流体的密度、黏度以及颗粒物的大小、形状有关。

2.球形颗粒在连续流体中与流体做相对运动，其阻力系数与雷诺数之间的关系曲线可为以下三个区：层流区、过渡区和紊流区。

3.在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间增加一倍，气流速度不变，生产能力不变。

4.用压滤机分离悬浮物，忽略过滤介质阻力，滤饼不可压缩，其他条件不变。

提高悬浮液温度，单位过滤时间所得滤液量将增大；提高悬浮液的固体含量，单位过滤时间所得滤液量将减少。

5.固体颗粒在空气中自由沉降，颗粒受（重力）、（浮力）、（流体阻力）等几种力的作用。

其沉降速度为（恒速）。

有一降尘室，如处理风量不变，并用水平隔板平均分成N层，则分隔后的临界粒径将变为原来的______倍，与临界粒径对应的临界沉降速度变为原来的_1/n____倍。

6.在选择过滤方法时，对悬浮物浓度较高且粒径又很小的悬浮液，如要采用滤饼过滤，可先加入__吸附剂____来增大粒径再过滤；如要采用深层过滤，可先__稀释___后再过滤。

7.对于旋风分离器，其尺寸增大，分离效率将降低；若颗粒直径增大，则分离效率将降低；若流体粘度增大，则分离效率将增强。

8.球形颗粒在20ºC空气中沉降，当空气温度上升时，沉降速度将增大（设沉降过程符合stocks定律）; 若该颗粒在20ºC水中沉降，沉降速度将降低，当水温上升时，沉降速度将降低。

9.某降尘室高2m，宽2m，长5m，用于矿石焙烧炉的炉气除尘。

矿尘密度为4500千克每立方米，其形状近于圆球，操作条件下气体流量为25000立方米每小时，气体密度为0.6千克每立方米，粘度为3×10e-5Pas。

则理论上能除去矿尘颗粒的最小直径为_30.6__μｍ。

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。

环境工程原理复习题1、连续介质假说把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质，假设流体是由连续分布的流体质点组成的介质，按连续介质的概念，流体质点是指：A、流体的分子；B、流体内的固体颗粒；C、几何的点；D、几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。

2、苯和甲苯的混合溶液，苯的质量分数为0.4,试求混合液在293K时的密度（）（已知293K下，苯的密度为879kg/m3，甲苯的密度为867 kg/m3）3、计算标准状况下空气的密度（）（气体常数R=8.314KJ/kmol • K）4、某混合气体压力为0.2MPa，温度为30° C，混合气体含CO体积分数为0.3, CO2体积分数N?体积分数为0.4,氧气0.1,则混合气体的密度为（）。

5、水泵进口管处真空表的读数为100mmHg，出口处压力表读数为250kPa，水泵前后的压力差为（）。

6、某密闭罐内装有水，离罐顶10米处压力表上的读数为400kPa，当地大气压力为101.3kPa,则罐顶的绝对压力为（）.7、下面关于流体粘性的说法中，不正确的是A、粘性是流体的固有属性；B、粘性是运动状态下，流体有抵抗剪切变形速率能力的量度C、流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重性；D、流体的粘度随温度的升高而增大&与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是A、切应力和压强；B、切应力和剪切变形速率；C、切应力和流速；D、切应力和剪切变形。

9、一底面积为40 x 45cm2，厚为1cm的木块，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面向下作等速运动，已知木块运动速度u =1m/s,油层厚度d =1mm,由木块所带动的油层的运动速度呈直线分布，求油的粘度。

（9题图）（10题图）（11题图）10、在如上图所示的密闭容器上装有U形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为:A p仁p2=p3;B p1>p2>p3;C p1<p2<p3;D p2<p1<p3。

环境工程原理第三版环境工程原理是环境工程专业的重要基础课程，它主要包括环境工程概论、环境化学、环境生物学、环境微生物学、环境工程热力学、环境工程流体力学、环境系统分析等内容。

本书是环境工程原理领域的经典教材，第三版在前两版的基础上进行了全面的修订和更新，内容更加全面、深入和系统。

下面我们将简要介绍本书的主要内容。

第一部分是环境工程概论。

本部分主要介绍了环境工程的基本概念、发展历程、相关法律法规和环境保护政策等内容。

其中，对环境工程的定义和范围进行了明确定义，使读者对环境工程有了全面的认识。

第二部分是环境化学。

环境化学是环境工程中的重要基础学科，本书详细介绍了环境中的化学物质的特性、环境化学反应、环境污染物的来源和去除等内容，为读者深入了解环境化学提供了重要的参考资料。

第三部分是环境生物学和环境微生物学。

环境生物学和环境微生物学是环境工程中的前沿学科，本书系统介绍了环境中的生物种类、数量及其分布规律，以及微生物在环境中的作用和应用等内容，为读者深入了解环境生物学和环境微生物学提供了重要的参考资料。

第四部分是环境工程热力学和流体力学。

环境工程热力学和流体力学是环境工程中的重要理论基础，本书详细介绍了环境中的热力学和流体力学基本理论、原理和应用，为读者深入了解环境工程热力学和流体力学提供了重要的参考资料。

第五部分是环境系统分析。

环境系统分析是环境工程中的重要方法和工具，本书系统介绍了环境系统分析的基本理论、方法和应用，为读者深入了解环境系统分析提供了重要的参考资料。

综上所述，本书全面系统地介绍了环境工程原理的相关内容，适合作为环境工程专业的教材和参考书，也适合作为环境工程从业人员的参考书。

希望本书能够对广大读者有所帮助，促进环境工程领域的发展和进步。