【正文】 96%，上清液中的懸浮物含量為 100mg/L。 ？ ？ ？ c0 c1 c2 c4 c3 (1)求污泥產(chǎn)量 以沉淀池和濃縮池的整個(gè)過(guò)程為衡算系統(tǒng)，懸浮物為衡算對(duì)象，因系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，輸入系統(tǒng)的懸浮物量等于輸出的量 已知 0Q=5000m3/d， 0c＝ 200mg/L， 2c＝ 20mg/L， 3c1c＝ (10096)/(100/1000)＝ 40(g/L)＝ 40000(mg/L) 4c＝ ()/(100/1000)＝ 2(g/L)＝ 2022(mg/L) ＝ 100mg/L 污泥含水率為污泥中水和污泥總量的質(zhì)量比，因此污泥中懸浮物含量為 輸入速率 0 0 1 1 2 2c Q c Q c Q??1 0 0cQ? ?輸出速率 2 1 1 2 2c Q c Q? ??0 1 2Q Q Q??1Q2Q=(m3/d) ＝ (m3/d) (2)濃縮池上清液量 取濃縮池為衡算系統(tǒng)，懸浮物為衡算對(duì)象 污泥含水率從 ％降低到 96％，污泥體積由 m3/d減少為 ，相差 20倍。假設(shè)燃煤熱電廠每輸入3個(gè)單位的熱能，輸出 1個(gè)單位的電能。有一流量為 、污染物濃度為 ，還有一污水排放口將污水排入湖泊，污水流量為 ，濃度為 100mg/L。 解：假設(shè) 完全混合意味著湖泊中的污染物濃度等于流出水中的污染物濃度 1 1 1 2 2Q c Q c? ??輸入速率 輸出速率 2 1 2()mmQ c Q Q c? ? ? ? ? 降解速率 r kcV? ?? 10 5 － 10 3 c － 2 3 . 1 10 3 c ＝ 0 12 0kcV??? ? ?mcc ?ccm ?mQ1Q2Q1/d 【 例 】 在一個(gè)大小為 500m3的會(huì)議室里面有 50個(gè)吸煙者，每人每小時(shí)吸兩支香煙。 假設(shè)混合完全 ，估計(jì)在 25℃ 、 1atm的條件下，甲醛的穩(wěn)態(tài)濃度。在無(wú)水源補(bǔ)充的情況下，打開(kāi)底部閥門(mén)放水。 t?解：以熱水器中水所占的體積為衡算系統(tǒng)，為封閉系統(tǒng)。 解：全球水體的平均表層溫度接近 15 ? ，因此選用 15 ? 作為起始溫度。 21314 ???????hQkJ 開(kāi)放系統(tǒng) －與環(huán)境既有物質(zhì)交換又有能量交換的系統(tǒng) 三、開(kāi)放系統(tǒng)的能量衡算 對(duì)于單位時(shí)間物料進(jìn)行衡算 qEHH qFP ??? ??對(duì)于穩(wěn)態(tài)過(guò)程 qHHFP ?? ??【 例 】 在一列管式換熱器中用 373K的飽和水蒸氣加熱某液體，液體流量為 1000kg/h。換熱器向四周的散熱速率為 10 000 kJ/h。采用外循環(huán)法加熱，使污水以 5 m3/h的流量通過(guò)換熱器，換熱器用水蒸氣加熱，其出口溫度恒定為 100℃ 。 則系統(tǒng)的能量變化率為 ? ? 1 2 H H H H F P ? ? ? ? ? ? 開(kāi)放系統(tǒng)中能量變化率的計(jì)算： qHH FP ?? ??? ? 1 2 H H H H F P ? ? ? ? ? ? （ 1 ） 當(dāng)物料無(wú)相變時(shí) ，若定壓比熱容不隨時(shí)間變化，或取物料平均溫 度下的定壓比熱容時(shí)， ? ? T c H H H H p F P ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 例如，用水對(duì)熱電廠進(jìn)行冷卻， ? 表示冷卻水的質(zhì)量流量， ΔT 表示冷 卻水在流經(jīng)熱電廠的 冷凝器后溫度的升高 。其余三分之二的化學(xué)能以廢熱的形式釋放到環(huán)境中，其中有 15%的廢熱從煙囪中排出，其余 85%的余熱隨冷卻水進(jìn)入附近的河流中。 設(shè)冷卻水的質(zhì)量流量為 冷卻水吸收熱量速率為 MW1 7 0 0 0 0 ?????qTcHH pFP ??? ?? ?（ 2）以河流水為衡算對(duì)象，在 100m3/s的流量下，吸收 1700MW能量后河水溫度的變化為 1 8 4101 0 0 101 7 0 0 o36＝?? ??? T河水溫度升高了 ℃ ，變?yōu)?℃ 。河流上游的流速為 100m3/s，水溫為 20℃ 。 當(dāng)冷凝液以飽和溫度離開(kāi)系統(tǒng)時(shí)， ? ? r H H H H F P ? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 式中： r —— 飽和蒸汽的冷凝潛熱， kJ/kg 。以污水池為衡算系統(tǒng)，以 0℃ 的污水為溫度物態(tài)基準(zhǔn)。 解：取整個(gè)換熱器為衡算系統(tǒng)，時(shí)間基準(zhǔn)為 1h，物態(tài)溫度基準(zhǔn)為 273K液體。K)。所有水汽化的總能量需求為： 1 4 2 3211 5 .1 0 1 0 m 1 0 2 4 5 7 .71 .2 5 1 0 k J/aQ ? ? ? ? ??? 這是人類(lèi)社會(huì)所消耗能量的將近 4000 倍。h 水中能量的變化為 TmcE pQ ??＝ 20 1 （ 85－ 15）＝ 5852 kJ QhEQ?輸入的能量等于水中能量的變化 水 t? ＝ h 373K飽和水的焓 【例 】據(jù)估計(jì)，每年全球的降水如果均勻分布在 1014m2的地球表面，則平均降水量 為 1m 。在給定的過(guò)程中，能量會(huì)發(fā)生形式上的改變 WhQ1E E2E—— 開(kāi)放系統(tǒng) —— 封閉系統(tǒng) 任何系統(tǒng)經(jīng)過(guò)某一過(guò)程時(shí)，其內(nèi)部能量的變化等于該系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱量與它對(duì)外所作的功之差，即 hE Q W? ? ?E 物料所具有的各種能量之和，即總能量 物料從外界吸收的熱量 物料 對(duì)外界所作的功 系統(tǒng)內(nèi)部物料能量的變化 系統(tǒng)內(nèi)能量的變化 ＝（ 輸出 系統(tǒng)的物料的總能量）－（ 輸入 系統(tǒng)的物料的總能量）＋（系統(tǒng)內(nèi)物料能量的積累） 靜壓能勢(shì)能動(dòng)能內(nèi)能 ＋ EEEEE ???E?對(duì)于物料總質(zhì)量 ： （ 輸出 系統(tǒng)的物料的 總能量 ）－（ 輸入 系統(tǒng)的物料的 總能量 ）＋（系統(tǒng)內(nèi)能量的 積累 ）＝（系統(tǒng)從外界 吸收的熱量 ）－（ 對(duì)外界所作的功 ） 對(duì)于單位時(shí)間： （ 單位時(shí)間 輸出 系統(tǒng)的物料帶出的總能量）－（ 單位時(shí)間 輸入系統(tǒng)的物料帶入的總能量）＋（ 單位時(shí)間 系統(tǒng)內(nèi)能量的積累） ＝（ 單位時(shí)間 系統(tǒng)從外界 吸收的熱量 ）－（ 單位時(shí)間 對(duì)外界所作的功 ） 對(duì)于單位質(zhì)量物料： hE Q W? ? ?＝ 0 W能量可用焓表示 主要涉及物料溫度與熱量變化的過(guò)程 －冷卻、加熱、散熱 －熱量衡算 P F Q hH H E Q? ? ???輸出 系統(tǒng)的物料的焓值總和，即物料帶入的能量總和 輸入 系統(tǒng)的物料的焓值總和，即物料帶入的能量總和 系統(tǒng)內(nèi)能量的 積累 環(huán)境輸入系統(tǒng)的熱量，即系統(tǒng)的 吸熱量 P F QE H H E? ? ? ???qEHH qFP ??? ??單位時(shí)間 輸出 系統(tǒng)的物料的焓值總和，即物料帶入的能量總和 單位時(shí)間內(nèi) 輸入系統(tǒng)的物料的焓值總和，即物料帶入