环境工程原理(贺文智)

本书针对污染预防与控制以及废弃物资源化等过程所涉及的流体流动、热量传递、质量传递和化学反应等共性技术，重点阐述了相关的基本原理、基本规律以及受这些原理和规律所支配的典型单元操作及典型设备的工艺计算。
本书适合34～44学时教学需求的环境科学、环境工程及市政工程等相关专业的本科生作教材使用，也可供环境类及相关专业科技人员参考阅读。

第1章绪论1
1.1环境问题与环境科学1
1.2环境污染与环境工程学1
1.3环境污染控制技术原理2
1.4课程内容及课程学习注意事项2
1.4.1课程内容2
1.4.2课程学习注意事项3
1.5物料衡算与能量衡算3
1.5.1物料衡算3
1.5.2热量衡算4
1.6单位制与量纲5
1.6.1单位与单位制5
1.6.2量纲和无量纲准数6
习题7
第2章流体流动8
2.1概述8
2.1.1流体流动规律的工程应用8
2.1.2连续介质的概念8
2.1.3可压缩性流体与不可压缩性流体8
2.1.4稳定流动与不稳定流动9
2.2流体静力学10
2.2.1流体的静压强10
2.2.2流体静力学基本方程式11
2.2.3流体静力学基本方程式的应用13
2.3流体在管内的流动16
2.3.1流量与流速16
2.3.2连续性方程式18
2.3.3伯努利方程式19
2.3.4伯努利方程式的应用23
2.4流动流体的内部结构25
2.4.1牛顿黏性定律与流体的黏度25
2.4.2流动类型与雷诺数28
2.4.3边界层及边界层脱体29
2.4.4圆管内流体运动的速度分布32
2.5流体在管内的流动阻力34
2.5.1流动阻力的影响因素34
2.5.2流体流动的直管阻力35
2.5.3流体流动的局部阻力损失41
2.5.4管路总能量损失的计算44
2.6管路计算与流量测量45
2.6.1管路计算45
2.6.2流量测量50
习题57
第3章非均相物系的分离62
3.1概述62
3.1.1非均相物系分离方法62
3.1.2非均相物系分离在工业生产中的应用62
3.1.3流体中移动粒子受到的阻力63
3.2重力沉降65
3.2.1重力沉降速度65
3.2.2降尘室67
3.2.3沉淀池70
3.3离心沉降70
3.3.1离心沉降速度70
3.3.2旋风分离器72
3.3.3旋液分离器75
3.4过滤75
3.4.1过滤操作的基本概念75
3.4.2过滤基本方程式77
3.4.3恒压过滤83
习题85
第4章传热87
4.1概述87
4.1.1传热基本方式87
4.1.2冷热流体接触换热方式及传热设备88
4.1.3传热速率及热通量91
4.2热传导91
4.2.1基本概念及傅里叶定律91
4.2.2导热系数93
4.2.3平壁定态热传导94
4.2.4圆筒壁的热传导98
4.3对流传热101
4.3.1对流传热分析101
4.3.2牛顿冷却定律及对流传热系数102
4.3.3流体无相变时的对流传热系数105
4.3.4流体有相变时的对流传热系数111
4.4传热过程计算117
4.4.1总传热速率方程117
4.4.2总传热系数118
4.4.3平均温度差122
4.4.4壁温估算128
4.5换热器129
4.5.1管式换热器129
4.5.2板式换热器132
4.5.3热管换热器133
4.5.4传热的强化途径133
习题134
第5章传质基础137
5.1传质概述137
5.1.1平衡分离过程137
5.1.2速率分离过程138
5.2环境工程中的传质过程138
5.3传质过程机理139
5.3.1分子扩散139
5.3.2费克定律139
5.3.3扩散系数140
5.3.4扩散通量及浓度分布141
5.4对流传质147
5.4.1对流传质机理147
5.4.2对流传质边界层148
5.4.3对流传质速率方程149
5.5两相间的传质151
5.6气液传质设备152
5.6.1板式塔152
5.6.2填料塔154
习题155
第6章气体吸收157
6.1概述157
6.1.1气体吸收及其应用157
6.1.2气体吸收的分类157
6.1.3吸收剂的选择158
6.2吸收过程的气液相平衡159
6.2.1气体在液体中的溶解度159
6.2.2亨利定律160
6.2.3相平衡关系在吸收过程中的应用162
6.3吸收速率方程163
6.3.1相际传质速率164
6.3.2膜吸收速率方程及总吸收速率方程166
6.3.3总传质系数与膜传质系数167
6.4吸收塔的计算170
6.4.1吸收塔的物料衡算与操作线方程170
6.4.2吸收剂用量的确定172
6.4.3吸收塔塔径计算175
6.4.4吸收塔填料层高度的计算175
习题182
第7章萃取184
7.1概述184
7.1.1萃取分离原理184
7.1.2萃取操作的经济性184
7.2萃取过程的相平衡185
7.2.1三元体系的三角形相图185
7.2.2溶解度曲线和平衡联结线185
7.2.3物料衡算与杠杆定律187
7.2.4分配曲线与分配系数187
7.3萃取剂的选择188
7.3.1萃取剂的选择性系数188
7.3.2萃取剂的选择原则189
7.4萃取过程计算189
7.4.1单级萃取189
7.4.2多级错流萃取192
7.4.3多级逆流萃取193
7.4.4连续逆流萃取196
7.5萃取设备化工原理197
7.5.1萃取设备的分类197
7.5.2混合-澄清槽198
7.5.3塔式萃取设备199
7.5.4离心萃取器203
7.5.5萃取设备的选择204
习题205
第8章反应工程基础207
8.1概述207
8.1.1反应及反应工程的研究方法207
8.1.2反应器和反应操作208
8.2反应的计量关系211
8.2.1化学计量方程211
8.2.2反应的分类213
8.2.3反应进度与转化率214
8.3反应动力学218
8.3.1反应速率及其表示方法218
8.3.2反应速率方程222
8.3.3均相反应动力学224
习题231
附录 常用数据233
参考文献244

环境科学与工程作为研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系，寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的新兴学科，包括环境科学、环境工程和环境人文社会科学等主干学科。
环境工程原理是在高等数学、物理学及物理化学等课程的基础上开设的，以环境工程学所涉及的技术原理为主要内容的一门专业基础课。环境工程原理的主要任务是介绍运用工程技术和有关学科的原理和方法，保护和合理利用自然资源，防治环境污染，以改善环境质量。高等学校环境科学与工程教学指导委员会将其确定为环境科学与工程本科专业的核心课程之一。同济大学环境本科专业自2008年开设该课程以来，积极探索在有限的课程教学时间内，改进教学内容和教学方法，使学生掌握较为系统完整的理论知识，提高学生分析问题和解决问题的能力。该课程自开设以来，取得了良好的教学效果，受到了学生们的普遍欢迎与好评。
编者在探索和从事环境工程原理教学实践的基础上，编写了本书。本书针对污染预防与控制以及废弃物资源化等过程中所涉及的流体流动、热量传递、质量传递以及化学反应等共性技术问题，重点阐述相关的基本原理、基本规律以及典型的单元操作，注重培养与提高学生分析问题和解决问题的能力。
本书共分8章，参加本书编写的主要人员有贺文智(第1章～第4章)，李少林(第5章和第6章)，朱昊辰(第7章和第8章)。贺文智对全书内容进行了统稿，李光明对全书进行了审核与定稿。
在本书的编写过程中，余露玲、王凡、郭扬和左剑民等对书中的图表、公式和书稿格式等进行了绘制和整理，在此一并表示衷心的感谢。
受编者水平和经验所限，书中难免有疏漏和不足之处，恳请读者批评指正并提出宝贵意见。

贺文智
2014年5月于同济大学