質量衡算與能量衡算培訓課程(已修改)
2025-03-04 11:25 本頁面
【正文】 第一篇 環(huán)境工程原理基礎 在環(huán)境污染控制領域，無論是水、廢氣、固體廢棄物處理，還是給、排水管道工程，都涉及到流體流動、熱量傳遞和質量傳遞現(xiàn)象。 本篇主要講述質量衡算、能量衡算等環(huán)境工程中分析問題的 基本方法 ， 以及流體流動和熱量傳遞、質量傳遞的 基本理論 。 三傳：動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞 第二章 質量衡算與能量衡算 主要內容 第一節(jié) 常用物理量 第二節(jié) 質量衡算 第三節(jié) 能量衡算 計量單位是度量物理量的標準 物理量＝數值 單位 國際單位制，符號為 SI 第一節(jié) 常用物理量 一、計量單位 量的名稱 單位名稱 單位符號 長度 質量 時間 電流 熱力學溫度 物質的量 發(fā)光強度 米 千克 秒 安 [培 ] 開 [爾文 ] 摩 [爾 ] 坎 [德拉 ] s A K mol cd m kg 表 國際單位制的基本單位 7個基本單位 表 國際單位制的輔助單位 量的名稱 單位名稱 單位符號 平面角 立體角 弧度 球面度 rad sr 按照定義式由基本單位相乘或相除求得，并且導出單位的定義式中 比例系數永遠取 1。 導出單位 2個輔助單位 p16 表 同一物理量用不同單位制的單位度量時，其數值比稱為 換算因數， 工程中常用單位在各種單位制間的換算因數見附錄 1。 二、物理量的單位換算 三、量綱和無量綱準數 (一 )量綱 （ 看課本 p18， 2分鐘 ） 描述物體或系統(tǒng) 物理狀態(tài) 的 可測量性質 稱為量綱。 量綱與單位的區(qū)別： 量綱是 可測量的性質 ； 單位是 測量的標準 ，用這些標準和確定的數值可以定量地描述量綱。 可測量物理量可以分為兩類：基本量和導出量。 基本量綱 : 質量、長度、時間、溫度，分別以 M、 L、 t和 T表示，簡稱 MLtT量綱體系。 導出量剛： 均可用 M、 L、 t和 T的組 合形式來表示 [導出量 ]=M α L β t γ T δ 注意：利用量綱所建立起來的關系 是定性的而不是定量的 [速度 ]= [密度 ]= [黏度 ]= Lt－ 1 ML－ 3 ML－ 1t－ 1 量綱指數 (二 )無量綱準數 由各種變量和參數組合而成的沒有單位的群數，其 量綱為 1。 無量綱準數既無量綱，又無單位， 通常具有一定的物理意義。 其 數值大小與所選的單位制無關，但 組合群數的各個量必須采用同一單位制。 準數 符號 定義 雷諾數 (Reynold) 3[ ] MLρ ? 1] L tu ? 1 1[ ] ML t? ? 3 10 0 0 1 1M L L t L[ Re ] = M L tM L t?Re ??uL] LL ?水中污染物濃度常用單位是 mg/L 或 mol/L (M)， 空氣中污染物濃度單位常用 μg/L 或 mol/m3。 四、常用物理量及其表示方法 (一 ) 濃度 （ 1）質量濃度 ρA AAmV? ?AAncV（ 2）物質的量濃度 cA 1．質量濃度與物質的量濃度 ??Nii1?? ?ccNii1?AmAmxm?組分 A的質量分數 混合物的總質量 組分 A的質量 式中 :MA— 組分 A的摩爾質量， kg/kmol。 AAAcM??組分 A的質量濃度與其物質的量濃度關系 : 2. 質量分數與摩爾分數 （ 1）質量分數和體積分數 在水處理中 ， 水中污染物的 濃度一般較低 ， 在實際應用中 ， 常將質量濃度和質量分數加以換算 ， 即 1mg/L=1mg/1000g = 1 106（質量分數） = 1ppm 1μg/L= 1μg/1000g = 1 109（質量分數） = 1ppb 在大氣污染控制工程中，常用體積分數表示污染物質的濃度。例如 mL/m3，則此氣態(tài)污染物質濃度為 106。 1mol任何 理想氣體 在相同的壓強和溫度下有相同的體積，因此用體積分數表示污染物質的濃度非常方便；其最大的優(yōu)點是與溫度、壓力無關。 例如，體積分數 106表示每 106體積空氣中有 1體積的污染物，這等價于每 106mol空氣中有 1mol的污染物。又因為任何單位物質的量有相同數量的分子，體積分數 106也相當于每 106個空氣分子中有 1個污染物分子。 對于氣體污染物，若把混合物看成理想氣體，則符合理想氣體狀態(tài)方程，即： 式中： p—— 絕對壓力， Pa； VA—— 體積， m3； nA—— 物質的量， mol； R—— 摩爾氣體常數， J/(mol K) T—— 熱力學溫度， K。 AApV n R T?() 根據質量濃度的定義 AAn R TVp? A A AAm n MVV?310 ?? ? ?AAAV R TV pM?310?AAAnMV?310 ???思考：體積分數和質量濃度之間的關系？ AA
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