環(huán)境工程原理課件-清華大學(xué)-文庫吧
2025-07-08 17:36 本頁面
【正文】 管壁絕對粗糙度 ε （代表壁面凸出部分的平均高度）。表示為物理方程，即 ),,( ???? uLdp f ?? （ ） 采用冪指數(shù)形式表達這一關(guān)系，可以寫成 hfecbaf uLKdp ????? （ ） 式中常數(shù) K 和指數(shù) a 、 b 、 c 、 e 、 f 、 h 均為待定值。 【例 1 】 根據(jù)對摩擦阻力的分析及相關(guān)的實驗研究可知，流體在管路中流動時由于摩擦力而產(chǎn)生壓降，影響壓降fp?的因素為管徑 d 、管長 L 、平均速度 u 、流體密度 ρ 、粘度 μ 和管壁絕對粗糙度 ε （代表壁面凸出部分的平均高度）。表示為物理方程，即 ),,( ???? uLdp f ?? （ ） 采用冪指數(shù)形式表達這一關(guān)系，可以寫成 hfecbaf uLKdp ????? （ ） 式中常數(shù) K 和指數(shù) a 、 b 、 c 、 e 、 f 、 h 均為待定值。 hgba ???? fc ?? 2 fe ?? 1 將上三式代入（ 2. ）中，得 hfffbhgbf uLKdp ?????????? 12 （ ） 將指數(shù)相同的物理量 合 并，得 hfbfddudLKup??????????????????????????? 2 （ . 9 ） 式（ ）即 成為具有四個準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系式。 寫成一般形式，則為 ??????????ddudLup f ????? ,2 （ . 10 ） 雷諾數(shù)，代表慣性力與粘性力的比值，反映流動特性； 歐拉數(shù)，代表阻力損失引起的壓降與慣性力之比。 管路的長徑比，反映幾何尺寸的特性； 絕對粗糙度與管徑之比，稱為相對粗糙度 通過實驗，回歸求取關(guān)聯(lián)式中的待定系數(shù)。 “黑箱”模型法 四、常用物理量 （一）濃度 1．質(zhì)量濃度與摩爾濃度 （ 1）質(zhì)量濃度 cA ， c （ 2）摩爾濃度 CA ， C AAmcV?AAnCV?AAAcCM? （ 1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)和體積分?jǐn)?shù) AmAmxm?組分 A的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 混合物的總質(zhì)量 組分 A的質(zhì)量 組分 A的摩爾質(zhì)量 ppm—— 液體中的組分濃度， μg/g， 106（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） ppb —— μg/kg， 109（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 在水處理中，污水中的污染物 濃度一般較低 ，1L污水的質(zhì)量可以近似認(rèn)為等于 1000g，所以實際應(yīng)用中，常常將質(zhì)量濃度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)加以換算，即 1mg/L＝ 1g/m3 ＝ 1 106（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） = 1ppm 1μg/L＝ 1mg/m3 ＝ 1 109（質(zhì)量分?jǐn)?shù) =1ppb 當(dāng)污染物的濃度過高，導(dǎo)致污水的比重發(fā)生變化時，上兩式應(yīng)加以修正，即 1mg/L＝ 1 106 污水的密度 1μg/L＝ 1 109 污水的密度 在大氣污染控制工程中，經(jīng)常用體積分?jǐn)?shù)來表示污染物質(zhì)的濃度。當(dāng)氣體混合物中有百萬分之一的體積為污染物質(zhì)時，例如 ml/m3，則此氣態(tài)污染物質(zhì)濃度為 106（體積分?jǐn)?shù)）， ppmv。 1摩爾任何 理想氣體 在相同的壓強和溫度下有著同樣的體積，因此可以用體積分?jǐn)?shù)表示污染物質(zhì)的濃度，在實際應(yīng)用中非常方便；同時，該單位的最大優(yōu)點是與溫度、壓力無關(guān)。例如， 106（體積分?jǐn)?shù)）表示每 106體積空氣中有 1體積的污染物，這等價于每 106摩爾空氣中有 1摩爾污染物質(zhì)。又因為任何單位摩爾的物質(zhì)有著相同數(shù)量的分子， 106（體積分?jǐn)?shù)）也就相當(dāng)于每 106個空氣分子中有 1個污染物分子。 對于氣體， 106（體積分?jǐn)?shù)）和 mg/m3之間的關(guān)系和壓力、溫度以及污染物質(zhì)的分子量有關(guān)。對于理想氣體，可以用理想氣體狀態(tài)方程表示，即： 式中： p—— 絕對壓力， atm； VA—— 體積， m3； nA—— 物質(zhì)的摩爾數(shù)， mol； R—— 理想氣體常數(shù)， atmK1mol1； T—— 絕對溫度， K。 RTnpV AA ?根據(jù)體積分?jǐn)?shù)和質(zhì)量濃度的定義 610p p m v1 ??VV A310???VMnVmc AAAA310 ???AAA cMVnpRTnV AA ?AAcpMRT 310p p m v1 ??（ 2）摩爾分?jǐn)?shù) nnx AA ?組分 A的摩爾分?jǐn)?shù) 混合物的總摩爾數(shù) 組分 A的摩爾數(shù) 當(dāng)混合物為氣液兩相體系時，常以 x表示液相中的摩爾分?jǐn)?shù)， y表示氣相中的摩爾分?jǐn)?shù) ， ? ?1//m A AA Nm i iixMxxM??? ? ?1AAmA NiiixMxxM??? 組分 A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系 3．質(zhì)量比與摩爾比 AmAAmXmm? ?組分 A的質(zhì)量比 混合物中惰性物質(zhì)的質(zhì)量 組分 A的質(zhì)量 （當(dāng)混合物中除組分 A外，其余為情性組分時） AAA nnnX??組分 A的摩爾比 混合物中惰性物質(zhì)的摩爾數(shù) 組分 A的摩爾數(shù) 1mAAmAxXx??質(zhì)量比與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系 摩爾比與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系 AAA xxX?? 1 AAA pppY??組分 A與惰性組分的關(guān)系 【 例 】 在 1atm、 25℃ 條件下，某室內(nèi)空氣一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為 106。用質(zhì)量濃度表示一氧化碳的濃度。 解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程， 1mol空氣在 1atm和 25℃下的體積為 LV 2 9 80 8 ????一氧化碳（ CO）的分子質(zhì)量為 28g/mol，所以 CO的質(zhì)量濃度為 0 0 0/ 1 0 0 0281096????? mg/m3 （二）流量 體積流量 VQ t?質(zhì)量流量 （三）流速 tVs?? ?u?在 x, y ,z 三個軸方向上的投影分別為 xu 、 yu 、 zu 一維流動 二維流動 三維流動 圓形管道 24mQud?? 4mQdu??在管路設(shè)計中，選擇適宜的流速非常重要 !!!。 一般地， 液體的流速取 ~,氣體則為 10~30m/s。 速度分布 （主體）平均流速 mudAmuAQuAA???按體積
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