【正文】 96%，上清液中的懸浮物含量為 100mg/L。 ？ ？ ？ c0 c1 c2 c4 c3 (1)求污泥產量 以沉淀池和濃縮池的整個過程為衡算系統，懸浮物為衡算對象，因系統穩(wěn)定運行，輸入系統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，懸浮物為衡算對象 污泥含水率從 ％降低到 96％，污泥體積由 m3/d減少為 ，相差 20倍。假設燃煤熱電廠每輸入3個單位的熱能，輸出 1個單位的電能。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 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 】 在一個大小為 500m3的會議室里面有 50個吸煙者，每人每小時吸兩支香煙。 假設混合完全 ，估計在 25℃ 、 1atm的條件下，甲醛的穩(wěn)態(tài)濃度。在無水源補充的情況下，打開底部閥門放水。 t?解：以熱水器中水所占的體積為衡算系統，為封閉系統。 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 開放系統 －與環(huán)境既有物質交換又有能量交換的系統 三、開放系統的能量衡算 對于單位時間物料進行衡算 qEHH qFP ??? ??對于穩(wěn)態(tài)過程 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的流量通過換熱器，換熱器用水蒸氣加熱，其出口溫度恒定為 100℃ 。 則系統的能量變化率為 ? ? 1 2 H H H H F P ? ? ? ? ? ? 開放系統中能量變化率的計算： qHH FP ?? ??? ? 1 2 H H H H F P ? ? ? ? ? ? （ 1 ） 當物料無相變時 ，若定壓比熱容不隨時間變化，或取物料平均溫 度下的定壓比熱容時， ? ? T c H H H H p F P ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 例如，用水對熱電廠進行冷卻， ? 表示冷卻水的質量流量， ΔT 表示冷 卻水在流經熱電廠的 冷凝器后溫度的升高 。其余三分之二的化學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%的余熱隨冷卻水進入附近的河流中。 設冷卻水的質量流量為 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℃ 。 當冷凝液以飽和溫度離開系統時， ? ? 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，以 0℃ 的污水為溫度物態(tài)基準。 解：取整個換熱器為衡算系統，時間基準為 1h，物態(tài)溫度基準為 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 ? ? ? ? ??? 這是人類社會所消耗能量的將近 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 】據估計，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 。在給定的過程中，能量會發(fā)生形式上的改變 WhQ1E E2E—— 開放系統 —— 封閉系統 任何系統經過某一過程時，其內部能量的變化等于該系統從環(huán)境吸收的熱量與它對外所作的功之差，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 對外界所作的功 系統內部物料能量的變化 系統內能量的變化 ＝（ 輸出 系統的物料的總能量）－（ 輸入 系統的物料的總能量）＋（系統內物料能量的積累） 靜壓能勢能動能內能 ＋ EEEEE ???E?對于物料總質量 ： （ 輸出 系統的物料的 總能量 ）－（ 輸入 系統的物料的 總能量 ）＋（系統內能量的 積累 ）＝（系統從外界 吸收的熱量 ）－（ 對外界所作的功 ） 對于單位時間： （ 單位時間 輸出 系統的物料帶出的總能量）－（ 單位時間 輸入系統的物料帶入的總能量）＋（ 單位時間 系統內能量的積累） ＝（ 單位時間 系統從外界 吸收的熱量 ）－（ 單位時間 對外界所作的功 ） 對于單位質量物料： 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程 －冷卻、加熱、散熱 －熱量衡算 P F Q hH H E Q? ? ???輸出 系統的物料的焓值總和，即物料帶入的能量總和 輸入 系統的物料的焓值總和，即物料帶入的能量總和 系統內能量的 積累 環(huán)境輸入系統的熱量，即系統的 吸熱量 P F QE H H E? ? ? ???qEHH qFP ??? ??單位時間 輸出 系統的物料的焓值總和，即物料帶入的能量總和 單位時間內 輸入系統的物料的焓值總和，即物料帶入