《环境工程原理》教学大纲.doc

环境工程原理教学大纲适用于普通专科环境监测与污染治理技术专业一、课程的性质、任务本课程是环境工程专业的技术基础课，属工程学科。本课程在工程应用过程中旨在解决如何根据备单元操作在技术上和经济上的特点，进行“过程和设备”的选择，以适应指定物质的特征，经济而有效地满足工艺要求；如何进行过程的计算和设备的设计；在缺乏数据的情况下，如何组织实验以取得必要的设计数据；如何进行操作和调节以适应生产的不同要求。在操作发生故随时如何寻找故障的缘由。二、课程的基本要求1了解化工过程的特点，掌握并理解化工过程的基本原理和基本概念。熟悉其计算方法，了解典型设备的构造、性能与操作，学会强化操作的方法，为学习专业打好工程技术理论基础。2对化工过程主要设备的一般理论和实际问题，初步具有运用工程技术观点进行分析的能力。计算技能应达到一定的熟练程度，并对重要过程的典型设备应具有初步设计及选用的能力。3对常用的化工计算图表、手册及资料等具有查阅和选用的能力，强调工程观点、定量计算、实验技能和设计能力的训练，培养学生的工程技术观点及独立分析和解决一般实际问题的能力。三、课程内容（一）流体流动1教学内容与要求（1）理解流体静力学方程式、连续性方程式及柏努里方程的推导及应用； （2）理解流体流动类型及其判断，雷诺准数的物理意义； （3）理解流体在直管内流动时产生阻力的原因，流体流过管件时局部阻力产生的原因； （4）掌握直管能量损失的计算方法，局部能量损失的计算方法； （5）掌握简单管路的设计型计算及操作计算。 （6）了解管路测压原理及测压差装置，流速及流量测量装置（毕托管、孔板流量计及转子流量的工作原理、基本结构、性能及计算。 （7）理解因次分析法的目的、依据、结果及其在工程上的应用。 （8）了解流体流动在化工生产中的重要作用。 （9）了解牛顿型流体及非牛顿型流体，层流内层与边界层的概念。 （10）理解可压缩及不可压缩流体、稳定流动与不稳定流动的概念；连续性的概念。 （11）明确复杂管路计算要点。 （12）掌握正确使用各种数据图表的方法。 2重点和难点重点：（1）流体静力学方程式、连续性方程式及柏努里方程的推导及应用。（2）流体流动类型及其判断，雷诺准数的物理意义。（3）因次分析法的目的、依据、结果及其在工程上的应用。（4）简单管路的设计型计算及操作计算。（5）使用各种数据图表的方法。难点：流体静力学方程式、连续性方程式及柏努里方程的推导；简单管路的设计型计算及操作计算（二）流体输送机械1教学内容与要求（1）了解离心泵主要结构部件； （2）理解离心泵的工作原理； （3）理解离心泵的性能参数：流量、扬程、效率、功率，吸上真空高度及汽蚀余量的定义和单位以及影响离心泵性能的主要因素。 （4）掌握离心泵特性曲线的实验测定方法及应用；管路特性曲线测定； （5）掌握开、停车操作要点、离心泵的工作点及流量调节、正确分析离心泵运转中出现的问题及解决方法； （7）掌握离心泵安装高度的确定、离心泵的串联、并联操作、离心泵选型设计； （8）了解往复泵的简单结构，工作原理、性能参数、特性曲线、操作要点及选用原则； （9）了解离心式通风机的性能参数，特性曲线及选用原则 （10）了解往复压缩机的余隙系数，容积系数及多级压缩；计量泵、齿轮泵、螺杆泵的工作原理、特性及使用场合。鼓风机、真空泵的工作原理及选用原则2重点和难点重点：（1）离心泵的工作原理。（2）离心泵的性能参数：流量、扬程、效率、功率，吸上真空高度及汽蚀余量的定义和单位以及影响离心泵性能的主要因素。（3）开、停车操作要点、离心泵的工作点及流量调节、正确分析离心泵运转中出现的问题及解决方法。（4）离心泵安装高度的确定、离心泵的串联、并联操作、离心泵选型设计。难点：离心泵的工作原理；离心泵的性能参数以及影响离心泵性能的主要因素；离心泵安装高度的确定、离心泵的串联、并联操作、离心泵选型设计（三）非均相物系的分离1教学内容要求（1）了解单颗粒的特性、颗粒群的特性、床层特性、过滤介质及助滤剂的种类；（2）理解沉降的基本原理，重力沉降速度的定义； （3）掌握沉降速度计算、沉降室的工艺计算； （4）了解离心沉降的基本原理、离心机的基本结构和应用； （5）掌握离心沉降速度计算；（6）明确旋风分离器操作原理、结构、分离性能（临界粒径、分离效率）及其选型依据。 （7）理解过滤操作基本原理、过滤过程的数学描述、间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系、洗涤速率与洗涤时间的关系；（8）了解过滤设备，板框压滤机、叶滤机的基本结构和操作、转筒过滤机的操作特点及应用； （9）掌握过滤过程的计算、过滤常数的测定方法、洗涤时间的计算； （10）了解加快过滤速率的三种途径。 2重点和难点重点：（1）沉降的基本原理、沉降速度的计算。（2）过滤操作基本原理、过滤过程的数学描述、间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系、洗涤速率与洗涤时间的关系。 （3）过滤过程的计算、过滤常数的测定方法、洗涤时间的计算。难点：沉降速度的计算；过滤操作基本原理、过滤过程的数学描述、间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系、洗涤速率与洗涤时间的关系；过滤过程的计算、过滤常数的测定方法、洗涤时间的计算。（四）传热1教学内容与要求（1）了解传热的三种基本形式，特点及其在化工中的应用； （2）理解稳定传热的概念及特点，传热推动力及传热阻力的概念，热传导的基本原理、傅立叶定律； （3）掌握平壁及圆筒壁的稳定热传导计算方法； （4）理解对流传热基本原理、牛顿冷却定律、影响对流传热的主要因素； （5）掌握对流传热系数准数关联式中各准数的表达式及其物理意义，准数关联式的实验测定方法、正确选用无相变时的对流传热系数计算式，了解其使用条件及注意事项，了解有相变时对流传热的特点及传热膜系数的计算方法； （6）掌握传热基本方程式、热负荷、平均温度差及总传热系数的计算，污垢热阻的选用及壁温计算； （7）掌握传热过程的设计型计算和操作型计算，理解传热过程的强化途径； （8）传热效率、传热单元数的物理意义及其在操作型计算中的应用； （9理解热辐射基本概念，了解两固体间辐射传热量的计算方法； （10）了解列管式换热器的结构特点，应用及选型计算，各种换热器（列管式除外）的简单结构，特点及应用； （11）了解加热剂及冷却剂的种类及选用，设备热损失计算。2重点和难点重点：（1）稳定传热的概念及特点，传热推动力及传热阻力的概念，热传导的基本原理、傅立叶定律。（2）平壁及圆筒壁的稳定热传导计算方法。（3）对流传热基本原理、牛顿冷却定律、影响对流传热的主要因素。（4）对流传热系数准数关联式中各准数的表达式及其物理意义，准数关联式的实验测定方法、正确选用无相变时的对流传热系数计算式。（5）传热基本方程式、热负荷、平均温度差及总传热系数的计算，污垢热阻的选用及壁温计算。（6）传热过程的设计型计算和操作型计算，传热过程的强化途径。难点：稳定传热的概念及特点，传热推动力及传热阻力的概念，热传导的基本原理、傅立叶定律；平壁及圆筒壁的稳定热传导计算方法；对流传热基本原理、牛顿冷却定律、影响对流传热的主要因素；传热基本方程式、热负荷、平均温度差及总传热系数的计算，污垢热阻的选用及壁温计算。（五）吸收1教学内容与要求（1）1、理解相平衡关系气体在液体中的溶解度、亨利定律，相平衡的表示法，相平衡与吸收和解吸的关系； （2）掌握吸收（解吸）物料衡算及操作线方程式的推导，操作线图示法及其应用； （3）理解传质速率方程式的表达式，总传质系数与分传质系数的关系，总推动力与分推动力，总阻力与分阻力间的关系，串联质阻与控制质阻的概念； （4）掌握填料吸收塔设计型计算，最小吸收剂用量的确定及吸收剂用量的计算，填料层高度的计算及塔径计算； （5）理解传质单元数和传质单元高度的定义、物理意义； （6）掌握吸收塔的操作分析及操作型计算 , 传质单元数的计算（解析法及平均推动力法），理论塔板数的计算传质单元数的图解积分计算法。 （7）了解吸收剂选择依据、填料塔的结构及填料特性、填料塔附件； （8）了解解吸过程，理解解吸塔气体和量的计算，填料层高度计算方法； （9）了解填料塔的水力学性能 ( 载点、泛点及压降 ) ， 高浓度气体吸收及非等温吸收、化学吸收的特点。2重点和难点重点：（1）吸收（解吸）物料衡算及操作线方程式的推导，操作线图示法及其应用。（2）传质速率方程式的表达式，总传质系数与分传质系数的关系，总推动力与分推动力，总阻力与分阻力间的关系，串联质阻与控制质阻的概念。（3）填料吸收塔设计型计算，最小吸收剂用量的确定及吸收剂用量的计算，填料层高度的计算及塔径计算。（4）吸收塔的操作分析及操作型计算，传质单元数的计算（解析法及平均推动力法），理论塔板数的计算传质单元数的图解积分计算法。难点：吸收（解吸）物料衡算及操作线方程式的推导；传质速率方程式的表达式，总传质系数与分传质系数的关系，总推动力与分推动力，总阻力与分阻力间的关系，串联质阻与控制质阻的概念；填料吸收塔设计型计算，最小吸收剂用量的确定及吸收剂用量的计算，填料层高度的计算及塔径计算；吸收塔的操作分析及操作型计算，传质单元数的计算（解析法及平均推动力法），理论塔板数的计算传质单元数的图解积分计算法。（六）蒸馏1教学内容要求（1）了解双组分理想物系的相平衡拉乌尔定律，露点方程，泡点方程、气液平衡图、挥发度和相对挥发度的定义、物理意义及应用。 （2）理解精馏原理及过程分析，理解各衡算方程的物理意义；（3）掌握精馏塔的物料衡算全塔物料衡算及热量衡算，精馏段和提馏段操作线方程、 线方程的应用；（4）理解双组分连续精馏塔设计型计算理论板概念，恒摩尔流假设，掌握理论板数的计算（图解法、逐板法，最小回流比）方法，实际板数的计算方法； （5）理解适宜回流比的确定及其对精馏过程的影响，进料状态参数 的定义、物理意义及计算，加料热状态对精馏操作的影响； （6）掌握双组分连续精馏塔的操作分析及操作型计算、板式塔塔高及塔径的计算，掌握理论板简捷计算法（ Fenske 公式和 Gilliland 图）。 （7）理解全塔效率及单板效率的定义及计算。 （8）掌握平衡蒸馏及简单蒸馏的特点及计算 （9）了解非常规塔（如直接蒸汽加热、多股进料、侧线采出、提馏塔等）的计算。 （10）了解板式塔结构的设计计算及校核 ) 计算，操作性能（雾沫夹带、漏液、液泛、液面梯度、压降、负荷性能图解）的计算，操作中的不正常现象及解决方法。 （11）了解非理想溶液的汽 - 液平衡 , 间歇精馏的操作特点及应用范围 , 恒沸精馏、萃取精馏的特点及应用。 2重点与难点重点：（1）精馏原理及过程分析，理解各衡算方程的物理意义。（2）精馏塔的物料衡算全塔物料衡算及热量衡算，精馏段和提馏段操作线方程、 线方程的应用。（3）适宜回流比的确定及其对精馏过程的影响，进料状态参数 的定义、物理意义及计算，加料热状态对精馏操作的影响。（4）双组分连续精馏塔的操作分析及操作型计算、板式塔塔高及塔径的计算，理论板简捷计算法（ Fenske 公式和 Gilliland 图）。 （5）全塔效率及单板效率的定义及计算。 （6）平衡蒸馏及简单蒸馏的特点及计算。难点：精馏原理及过程分析，理解各衡算方程的物理意义；精馏塔的物料衡算全塔物料衡算及热量衡算，精馏段和提馏段操作线方程、 线方程的应用；适宜回流比的确定及其对精馏过程的影响，进料状态参数 的定义、物理意义及计算，加料热状态对精馏操作的影响；双组分连续精馏塔的操作分析及操作型计算、板式塔塔高及塔径的计算，理论板简捷计算法；全塔效率及单板效率的计算；平衡蒸馏及简单蒸馏的计算。（七）气液传质设备1教学内容要求（1）了解板式塔、填料塔的结构，填料塔与板式搭的比较； （2）掌握板效率的各种表示方法； （3）掌握板式塔、填料塔的附件的选型设计；（4）理解塔的结构、气液接触状态、气液流动状况与板效率的关系。 2重点与难点重点：（1）掌握板效率的各种表示方法。（2）板式塔、填料塔的附件的选型设计。（3）塔的结构、气液接触状态、气液流动状况与板效率的关系。 难点：板效率的各种表示方法；塔的结构、气液接触状态、气液流动状况与板效率的关系。 （八）干燥1教学内容要求（1）了解各种干燥方法的基本原理、特点及应用，工业上常用的对流干燥设备的性能、应用场合；物料中所含水分的性质及分类，恒速干燥及降速干燥的特点及强化的途径，干燥器的热效率，干燥效率及提高效率的方法； （2）理解物料干燥机理，干燥速率的定义； （3）掌握湿空气的性质及其计算方法，湿空气湿度图的构造及其应用，连续干燥过程的物料衡算及热量衡算，恒定干燥条件下干燥时间的计算。 2重点与难点重点：（1）物料中所含水分的性质及分类，恒速干燥及降速干燥的特点及强化的途径，干燥器的热效率，干燥效率及提高效率的方法。（2）物料干燥机理，干燥速率的定义。（3）湿空气的性质及其计算方法，湿空气湿度图的构造及其应用，连续干燥过程的物料衡算及热量衡算，恒定干燥条件下干燥时间的计算。 难点：物料中所含水分的性质及分类，恒速干燥及降速干燥的特点及强化的途径，干燥器的热效率，干燥效率及提高效率的方法；湿空气的性质及其计算方法，湿空气湿度图的构造及其应用，连续干燥过程的物料衡算及热量衡算，恒定干燥条件下干燥时间的计算。 （九）其他分离过程 1教学内容与要求：（1）了解各种萃取方法的基本原理、特点及应用； （2）了解吸附分离的基本原理、特点及应用； （3） 了解膜分离过程的基本原理、特点及应用；（4）了解新型分离过程的特点及发展动态。 四、课时分配序号章节名称讲授学时数1流体流动122流体输送机械83非均相物系的分离84传热125吸收126蒸馏127气液传质设备68干燥89其他分离过程6合计84五、大纲说明学习本课程应有一定高等数学，普通物理，物理化学的基础。六、教学参考书张柏钦.环境工程原理.北京：化学工业出版社，2003编写：陈梦雪 系（部）：基础部 系（部）主任：蒋冰川 审定：