環(huán)境工程原理

內(nèi)容概要

　　本書(shū)是在化工原理和化學(xué)反應(yīng)工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合環(huán)境工程的專業(yè)特點(diǎn)編寫(xiě)而成的，全書(shū)共分為11章。本書(shū)主要內(nèi)容包括動(dòng)量傳遞（流體流動(dòng)）、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、吸收、吸附、沉降、過(guò)濾及其他分離過(guò)程，以及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與反應(yīng)器等。通過(guò)對(duì)本書(shū)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，環(huán)境工程及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生能夠有效掌握環(huán)境工程中常用單元操作與單元過(guò)程的原理、方法及應(yīng)用，為后續(xù)的水污染控制工程、大氣污染控制工程等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

書(shū)籍目錄

第0章  緒論
  0．1  污染控制技術(shù)體系
  0．1．1  水污染控制技術(shù)體系
  0．1．2  大氣污染控制技術(shù)體系
  0．1．3  固體廢物處理處置技術(shù)體系
  0．2  污染控制技術(shù)原理的基本類型
  0．3  環(huán)境工程原理的研究方法
  0．3．1  實(shí)驗(yàn)研究方法
  0．3．2  數(shù)學(xué)模型方法
  0．4  常用物理量
  0．4．1  常用物理量及單位換算
  0．4．2  常用物理量及其表示方法
  0．5  質(zhì)量衡算
  0．5．1  衡算系統(tǒng)的概念
  0．5．2  總質(zhì)量衡算方程
  0．6  能量衡算
  0．6．1  總能量衡算方程
  0．6．2  熱量衡算方程
  思考與練習(xí)
第1章  流體流動(dòng)
  1．1  管流系統(tǒng)的衡算方程
  1．1．1  質(zhì)量衡算方程
  1．1．2  能量衡算方程
  1．1．3  實(shí)際流體的機(jī)械能衡算
  1．2  流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力
  1．2．1  流體的流動(dòng)狀態(tài)
  1．2．2  流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力
  1．3  邊界層理論
  1．3．1  邊界層形成
  1．3．2  邊界層分離
  1．4  流體流動(dòng)的阻力損失
  1．4．1  流體流動(dòng)阻力損失的種類
  1．4．2  圓直管內(nèi)流體流動(dòng)的沿程阻力損失
  1．4．3  非圓形管道內(nèi)流體流動(dòng)的沿程阻力損失
  1．4．4  管道內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力損失
  1．5  管路計(jì)算
  1．5．1  簡(jiǎn)單管路的計(jì)算
  1．5．2  復(fù)雜管路的計(jì)算
  1．6  流體測(cè)量
  1．6．1  差壓式流量計(jì)
  1．6．2  轉(zhuǎn)子流量計(jì)
  思考與練習(xí)
第2章  熱量傳遞
  2．1  熱量傳遞的方式
  2．1．1  熱傳導(dǎo)
  2．1．2  對(duì)流傳熱
  2．1．3  輻射傳熱
  2．1．4  傳熱速率與熱通量
  2．2  熱傳導(dǎo)
  2．2．1  熱傳導(dǎo)的基本概念
  2．2．2  傅立葉(Fourier)定律
  2．2．3  平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)
  2．2．4  圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)
  2．3  對(duì)流傳熱
  2．3．1  對(duì)流傳熱概述
  2．3．2  對(duì)流傳熱速率方程和對(duì)流傳熱系數(shù)
  2．3．3  管路保溫層的臨界直徑
  2．3．4  間壁傳熱過(guò)程
  2．4  輻射傳熱
  2．4．1  輻射傳熱的基本概念
  2．4．2  黑體和灰體的輻射能力
  2．4．3  氣體的熱輻射
  2．5  換熱器
  2．5．1  間壁式換熱器的類型與結(jié)構(gòu)
  2．5．2  強(qiáng)化傳熱的途徑
  思考與練習(xí)
第3章  質(zhì)量傳遞
  3．1  質(zhì)量傳遞的基本概念及機(jī)理
  3．1．1  傳質(zhì)機(jī)理
  3．1．2  分子擴(kuò)散
  3．2  分子傳質(zhì)
  3．2．1  氣相中穩(wěn)定的分子擴(kuò)散
  3．2．2  液相中穩(wěn)定的分子擴(kuò)散
  3．3  對(duì)流傳質(zhì)
  3．3．1  對(duì)流傳質(zhì)過(guò)程機(jī)理
  3．3．2  單相中的對(duì)流傳質(zhì)過(guò)程
  3．3．3  典型情況對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)
  思考與練習(xí)
第4章  吸收
  4．1  吸收的定義及類型
  4．1．1  吸收的定義與應(yīng)用
  4．1．2  吸收的類型
  4．2  物理吸收
  4．2．1  熱力學(xué)基礎(chǔ)
  4．2．2  動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)
  4．3  化學(xué)吸收
  4．3．1  化學(xué)吸收的特點(diǎn)
  4．3．2  化學(xué)吸收的平衡關(guān)系
  4．3．3  化學(xué)吸收的傳質(zhì)速率
  4．4  吸收設(shè)備的主要工藝和計(jì)算
  4．4．1  吸收設(shè)備工藝簡(jiǎn)述
  4．4．2  填料塔吸收過(guò)程的物料衡算與操作線方程
  4．4．3  吸收劑用量的計(jì)算
  4．4．4  塔徑的計(jì)算
  4．4．5  填料層高度的基本計(jì)算
  4．4．6  吸收過(guò)程的計(jì)算類型
  思考與練習(xí)
第5章  吸附
  5．1  吸附分離操作的類型及應(yīng)用
  5．1．1  吸附分離操作的類型
  5．1．2  吸附分離操作的應(yīng)用
  5．2  吸附劑
  5．2．1  常用的吸附劑
  5．2．2  工業(yè)吸附劑必須具備的條件
  5．2．3  吸附劑選擇的影響因素
  5．3  吸附平衡
  5．3．1  吸附平衡與平衡吸附量
  5．3．2  吸附等溫線
  5．3．3  氣體混合物吸附平衡
  5．4  吸附動(dòng)力學(xué)
  5．4．1  吸附劑顆粒外表面擴(kuò)散速率
  5．4．2  吸附劑顆粒內(nèi)表面擴(kuò)散速率
  5．4．3  總傳質(zhì)速率方程
  5．4．4  吸附擴(kuò)散速率計(jì)算
  5．5  吸附過(guò)程與吸附穿透曲線
  5．5．1  吸附工藝
  5．5．2  吸附過(guò)程
  5．5．3  吸附器與穿透曲線
  思考與練習(xí)
第6章  沉降
  6．1  沉降分離的基本概念
  6．1．1  沉降分離的一般原理和類型
  6．1．2  流體阻力與阻力系數(shù)
  6．2  重力沉降
  6．2．1  重力場(chǎng)中顆粒的沉降過(guò)程
  6．2．2  沉降速度的計(jì)算
  6．2．3  沉降分離設(shè)備
  6．3  離心沉降
  6．3．1  離心力場(chǎng)中顆粒的沉降分析
  6．3．2  旋流器工作原理
  6．3．3  離心沉降機(jī)工作原理
  6．4  其他沉降
  6．4．1  電沉降
  6．4．2  慣性沉降
  思考與練習(xí)
第7章  過(guò)濾
  7．1  概述
  7．1．1  過(guò)濾過(guò)程
  7．1．2  過(guò)濾介質(zhì)
  7．1．3  過(guò)濾的分類
  7．2  表面過(guò)濾的基本理論
  7．2．1  表面過(guò)濾的基本方程
  7．2．2  過(guò)濾過(guò)程的計(jì)算
  7．2．3  過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定
  7．2．4  濾餅洗滌過(guò)程的計(jì)算
  7．2．5  過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算
  7．3  深層過(guò)濾的基本理論
  7．3．1  流體通過(guò)顆粒床層的流動(dòng)
  7．3．2  深層過(guò)濾的機(jī)理
  7．3．3  深層過(guò)濾的水力學(xué)
  思考與練習(xí)
第8章  其他分離過(guò)程
  8．1  萃取
  8．1．1  概述
  8．1．2  液-液相平衡原理
  8．1．3  萃取過(guò)程的計(jì)算
  8．2  膜分離
  8．2．1  概述
  8．2．2  膜分離過(guò)程傳遞理論基礎(chǔ)
  8．2．3  微濾和超濾
  8．2．4  反滲透和納濾
  8．2．5  電滲析
  思考與練習(xí)
第9章  反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
  9．1  反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系
  9．1．1  反應(yīng)式與計(jì)量方程
  9．1．2  反應(yīng)的分類
  9．1．3  反應(yīng)進(jìn)度與轉(zhuǎn)化率
  9．2  反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算
  9．2．1  反應(yīng)速率方程
  9．2．2  均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
  9．3  反應(yīng)動(dòng)力學(xué)解析方法
  9．3．1  微分法
  9．3．2  半衰期法
  9．3．3  積分法
  思考與練習(xí)
第10章  反應(yīng)器
  10．1  反應(yīng)器的分類
  10．1．1  常用分類方法
  10．1．2  理想反應(yīng)器
  10．1．3  非理想反應(yīng)器
  10．2  均相反應(yīng)器
  10．2．1  間歇反應(yīng)器
  10．2．2  完全混合流反應(yīng)器
  10．2．3  平推流反應(yīng)器
  10．3  非均相反應(yīng)器
  10．3．1  氣(液)-固相催化反應(yīng)器
  10．3．2  氣-液相反應(yīng)器
  10．4  微生物反應(yīng)器
  10．4．1  微生物反應(yīng)特點(diǎn)
  10．4．2  微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
  10．4．3  微生物反應(yīng)器的操作與設(shè)計(jì)
  思考與練習(xí)
附錄
  附錄1  常用單位的換算
  附錄2  水的物理性質(zhì)
  附錄3  干空氣的物理性質(zhì)
  附錄4  飽和水蒸氣的物理性質(zhì)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   為了使用這個(gè)關(guān)系，必須慎重限定所要研究的那一部分，也就是處理物料衡算那樣，必須限定一個(gè)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可以是一整套裝置，也可以是裝置的一小部分。對(duì)于所限定的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其外部則稱為環(huán)境。系統(tǒng)與環(huán)境之間存在一層“屏障”（或稱“包層”）；能量以熱或功的形式可通過(guò)這一屏障層傳遞，物料也可通過(guò)它流進(jìn)系統(tǒng)或從系統(tǒng)中流出。 0.6.1總能量衡算方程 化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程就是反應(yīng)物向生成物的轉(zhuǎn)化過(guò)程，同時(shí)會(huì)伴隨有光、熱、電、聲等各種物理現(xiàn)象發(fā)生及各種能量形式之間的相互轉(zhuǎn)化?；瘜W(xué)反應(yīng)中能量的變化，主要是運(yùn)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)及所做的功。 熱力學(xué)第一定律是19世紀(jì)中期在大量精確實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立的能量守恒定律。能量守恒定律認(rèn)為，自然界一切物質(zhì)都具有能量，能量有不同形式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，能從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和傳遞的過(guò)程中，能量的總量是不變的，能量與物質(zhì)不可分，化學(xué)熱力學(xué)研究問(wèn)題時(shí)，首先要確定研究對(duì)象。研究化學(xué)反應(yīng)時(shí)，通常把反應(yīng)物與產(chǎn)物當(dāng)做研究對(duì)象，確定為系統(tǒng)，其余的為環(huán)境。系統(tǒng)與環(huán)境都是大量微觀粒子組成的物質(zhì)世界中的一部分。 在討論化學(xué)反應(yīng)時(shí)，通常假定反應(yīng)物與產(chǎn)物共同組成的系統(tǒng)與環(huán)境之間沒(méi)有物質(zhì)的交換，只有能量的傳遞。此系統(tǒng)即所謂的封閉系統(tǒng)。這樣處理便于研究一定量的物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)變的形式及數(shù)量關(guān)系。 系統(tǒng)內(nèi)部各種物質(zhì)所具有的能量總和稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。內(nèi)能除與系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的種類、數(shù)量有關(guān)外，還‘與它存在的形態(tài)有關(guān)，必須考慮是純物質(zhì)，還是溶液、混合物，是以氣態(tài)、液態(tài)還是固態(tài)的形式存在，以及與整個(gè)系統(tǒng)的溫度、壓力、體積、表面張力等宏觀性質(zhì)有關(guān)。一旦系統(tǒng)的物質(zhì)種類、數(shù)量、形態(tài)及其宏觀性質(zhì)確定，那么系統(tǒng)就處于一個(gè)熱力學(xué)平衡狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)能就有確定值。它是系統(tǒng)中分子、原子、離子等質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能、勢(shì)能以及質(zhì)點(diǎn)內(nèi)的核能、電子能等所右形式的能量總和。 對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)，無(wú)論是經(jīng)歷了物理的還是化學(xué)的過(guò)程，如果系統(tǒng)從一個(gè)熱力學(xué)狀態(tài)達(dá)到另一個(gè)熱力學(xué)狀態(tài)，那么系統(tǒng)內(nèi)能的變化量必定與過(guò)程中系統(tǒng)與環(huán)境間的能量交換量有關(guān)，如圖0—4所示。能量交換的形式有兩種，熱（Q）和功（W）。相應(yīng)的，熱力學(xué)第一定律——能量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為式中，△U表示系統(tǒng)由狀態(tài)1到狀態(tài)2引起的內(nèi)能變化量；U1、U2分別縣狀態(tài)1和2時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)能。Q和W是系統(tǒng)從狀態(tài)1到狀態(tài)2所經(jīng)歷的過(guò)程中，系統(tǒng)與環(huán)境間分別以熱和功的形式交換的能量。由能量守恒與轉(zhuǎn)化定律可知，系統(tǒng)內(nèi)能的增量等于系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱量與環(huán)境做功的差值。熱用符號(hào)Q表示，規(guī)定系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱量為正值，釋放給環(huán)境的熱量為負(fù)值。 對(duì)于微小變化，第一定律的表達(dá)式為 因?yàn)闊崃W(xué)能是狀態(tài)函數(shù)，所以熱力學(xué)能的微小變化用微分du表示，熱和功不是狀態(tài)函數(shù)，所以δQ，δW表示微小的熱量和功。

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《全國(guó)高等院校環(huán)境科學(xué)與工程統(tǒng)編教材:環(huán)境工程原理》可作為高等院校環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)及其相關(guān)專業(yè)的本科教材，也可作為從事環(huán)境保護(hù)工作的專業(yè)技術(shù)人員和科研人員的參考用書(shū)。

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