环境工程原理概述.ppt

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1、环境工程原理·第三次汇报汇报人：靳彤彤20140008环境工程一班HuanjingGongchengYuanli目录CONTENTS绪论Introduction01质量衡算与能量衡算MassBalanceandEnergyBalance02质量传递PracticalApplication05沉降FutureProspect06流体流动FluidFlow03热量传递ExperimentalMethod04吸收Absorb08过滤Filter07吸附Absorb09PARTTWO质量衡算与能量衡算质量衡算与能量衡算40301常用物理量02

2、质量衡算能量衡算5常用物理量量纲VS无量纲准数用来描述物体或系统物理状态的可测量性质各种变量和参数组合成的没有单位的群数基本量质量长度时间温度【M】【L】【t】【T】导出量：可由基本量的量纲的组合形式表示例如：雷诺系数ReRe=ρuL/μ(意为惯性力与粘性力之比，用于判断物体流动状态。)单位：测量的标准，用标准（即单位）和具体数值定量描述量纲6常用物理量常用物理量浓度质量浓度物质的量浓度ρₐcₐ质量分数摩尔分数xx质量比摩尔比XmX流量体积流量：qv=v/t质量流量：qm=m/tqm=ρ*qv流速u平均流速圆管：通量单位时间通过单位面

3、积的物理量1mol任何理想气体在相同压力和温度下，都具有相同体积质量流量速率7质量衡算质量衡算稳态系统vs非稳态系统位置时间位置时间总质量衡算稳态反应系统稳态非反应系统8能量衡算内能机械能E势E动E静压能量衡算vs封闭系统开放系统能量和物质都能穿过只有能量穿过边界开放系统封闭系统一般默认系统环境无做功，即W=0Tip:Eq表示共同积累，包括物料积累，吸放热和做功”基准”一般为单位质量，1kg9能量衡算开放系统稳态无积累Eq=0无相变有相变r为饱和蒸汽冷凝潜热kJ/kg封闭系统EQ=Q无相变稳态无积累Eq=0有相变L为潜热kJ/kg10

4、番外小总结·仅供参考稳态无外界做功绝热水平E势=0圆直管内稳态流um不变E动=0不可压缩流体密度不变PARTTHREE流体流动衡算方程内摩擦力边界层理论阻力损失管路计算流体流动质量衡算能量衡算12流体流动不可压缩流体管内流动的连续方程圆形管道总能量衡算伯努利方程拓展牛顿粘性定律μ动力粘性系数（黏度）适用于层流湍流剪切应力流体流动--边界层理论13绕平板流动的边界层流动状态转变时的临界雷诺数层流的边界层厚度，湍流边界层的厚度，ρ和μ为定值，厚度仅与流速有关，流速越大，边界层厚度越小。流体流动--边界层理论14圆直管流动的边界层湍流边界层

5、厚度，层流边界层厚度，边界层交汇于管中心，则边界层厚度等于圆管半径，且不再变化。当较小的时候，进口段形成的边界层交汇时，流态为层流当较大的时候，进口段形成的边界层交汇发展为湍流15流体流动-阻力损失阻力损失影响因素粘性流体的内摩擦阻力形体阻力——压差阻力取决于流体的流动特征，物体的表面特征。如雷诺数，物体形状，表面粗糙度速率分布阻力损失圆直管内沿程阻力损失阻力损失通式范宁公式f范宁摩擦因子摩擦系数层流湍流速率分布阻力损失（复杂，P68）n=6n=7n=10管道局部阻力损失P7916流体流动-管路计算管路计算简单管路计算（无分支）各管段

6、质量流量不变不可压缩流体阻力损失复杂管路计算分支管路并联管路不可压缩流体AqvBqv2CDEFqv1qv4阻力损失分段计算总机械能一定对于不可压缩流体a总流量等于各支路流量之和b各支路阻力损失相等cPARTFOUR热量传递18热量传递热传导定义依靠物质粒子的振动，位移，相互碰撞产热傅立叶定律导温系数a，热量传播能力导热系数热量传递热对流定义保温层的临界直径对流传热机理对流传热速率分子不规则热运动，对流必伴随导热流体不同情况下，传热机理不同传热边界层，普兰德数Pr=牛顿冷却定律19通过平壁的稳定热传导单层平壁多层平壁无限大平壁，忽略边缘

7、传热，只沿垂直于壁面方向变化导热（速率）热阻k/w导热通量热阻m2*k/w表面间空隙形成附加热阻--接触热阻r0通过圆管壁的稳定热传导圆管壁的传热面积随半径发生变化单层对数平均半径rm多层热传导20热对流间壁传热总传热速率方程R传热总热阻rs污垢热阻间壁热阻传热热动力——平均温差恒温传热（相变）变温传热逆流与并流错流与折流PARTFIVE质量传递22质量传递质量传递基本原理传质机理分子扩散涡流扩散费克定律分子扩散系数DAB湍流中组分A总的质量扩散通量NAt只在物质表面，发生一级化学反应化学反应与扩散联合控制扩散控制反应控制k1极小分子

8、传质化学反应的稳态传质等分子反向扩散单向扩散NB=0恒温恒压：DAB为常数浓度分布方程PARTSIX沉降24沉降沉降概念重力沉降离心沉降原理待分离颗粒与流体间存在密度差流体阻力形状阻力摩擦阻力阻力系数其它沉降电沉降惯性沉