环境工程原理复习资料

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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。

24、大空间自然对流传热:固体壁面周围的自然对流不受空间限制或干扰的自然对流传热

25、影响冷凝传热的因素:1流体的物性(冷凝液的密度越大,黏度越小,则液膜的厚度越小,冷凝传热系数越大,导热系数增加也有利于传热)2冷凝液膜两侧的温差3蒸气流速和流向4不凝性气体

27、间壁传热的计算(特别重要)

28、气侧热阻远大于水侧热阻,因此增加气侧对流传热系数,所引起的总传热系数的提高远大于增加水侧的对流传热系数

29、热辐射:物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程

30、若A=1,表面上的辐射能全部被物体吸收,称绝对黑体,具有最大吸收能力、最大辐射能力

若R=1,表面上的辐射全部被反射出去,此时,若入射角等于反射角,称镜体,若反射情况为漫反射,称绝对白体

若D=1,表面上的辐射能全部穿透过去,称绝对透明体或者透热体

31、物体的吸收率、反射率和穿透率的大小决定于物体的性质、表面状况、温度和投射辐射的波长。

32、气体辐射特点:1不同的气体辐射能力和吸收能力差别很大2、气体的辐射和吸收对波长具有选择性3、气体发射和吸收辐射能发生在整个气体体积内部

33、强化换热器传热过程的途径:1增大传热面积(采用小直径管、异形表面、加装翅片等)2增大平均温差3提到传热系数(提高流体速度、增强流体的扰动、在流体中加固体颗粒、在气流中喷入固体颗粒、采用短管换热器、防止结垢和及时清除污垢)

第五章、质量传递

1、在一个含有两种或者两种以上组分的体系中,若某种组分的浓度分布不均匀,就会发生该组分由浓度高的区域向浓度低的区域转移,即发生物质传递现象,这种现象称为质量传质过程,简称传质过程。

2、引起质量传递的推动力主要是浓度差、温度差(热扩散)、压力差(压力扩散)以及电场或者磁场的场强差(强制扩散)等。

3、吸收:气体混合物中各组分在同一溶剂中的溶解度不同,使气体与溶剂充分接触,其中易溶的组分溶于溶剂进入液相,而与非溶解的气体组分分离。

4、解吸:将被吸收的气体组分从吸收剂中脱出的过程

5、当利用空气作为解吸剂时,称吹脱,利用蒸气为解吸剂称为汽提

6、萃取:利用液体混合物中各组分在不同溶剂中溶解度的差异分离液体混合物的方法。

7、吸附:当某种固体与气体或液体混合物接触时,气体或液体中的某一或某些组分能以扩散的方式从气相或液相进入固相,称吸附。

8、离子交换:依靠阴、阳离子交换树脂中的可交换离子与水中带同种电荷的阴、阳离子进行交换,从而使离子从水中除去

9、膜分离:天然或人工合成的高分子薄膜为分离介质,当膜的两侧存在某种推动力时,混合物中的某一组分或某些组分可选择性地透过膜,从而与混合物中的其他组分分离。

10、膜分离技术包括反渗透、电渗析、超滤、纳滤

11、传质机理包括:分子扩散(由分子的微观运动引起的物质扩散)和涡流扩散(使流体介质处于运动状态,当流体处于湍流状态时,在垂直于主流方向上,除了分子扩散外,更重要的是由流体质点强烈掺混所导致的物质扩散)

12、分子扩散的规律可用费克定律描述(扩散通量与浓度梯度成正比,负号表示组分A向浓度减小的方向传递)

13、分子扩散系数:扩散物质在单位浓度梯度下的扩散速率,表征物质的分子扩散能力,扩散系数大,则表示分子扩散快

14、低密度气体、液体和固体的扩散系数随温度的升高而增大,随压力的增加而减少

15、分子传质发生在静止的流体、层流流动的流体以及某些固体传质过程

16、静止流体中的质量传递有两种典型情况:单向扩散(只有从气相向液相传递,而没有物质从液相向气相作相反方向的传递)、等分子反向扩散

17、N B=0,表示组分B在单向扩散中没有净流动,所以单向扩散也称为停滞介质中的扩散

18、组分A通过停滞组分B扩散时,浓度分布曲线为对数型

19、对于双组分气体混合物,组分的扩散系数在低压下与浓度无关,在稳态扩散时,气体的扩散系数及总浓度均为常数

20、等分子反向扩散:在一些双组分混合体系的传质过程中,当体系总浓度保持均匀不变时,组分A在分子扩散的同时伴有组分B向相反方向的分子扩散,且组分B扩散的量与组分A 相等,这种传质过程为等分子反向扩散