第02章質(zhì)量衡算與能量衡算-免費(fèi)閱讀
【正文】 如圖所示。 (2)當(dāng)物料有相變時(shí) ，如熱流體為飽和蒸汽，放出熱量后變?yōu)槔淠?。?298K加熱到 353K，液體的平均比熱容為 (kg在無(wú)水源補(bǔ)充的情況下，打開(kāi)底部閥門(mén)放水。 12 0mmq q k V?? ? ?B 穩(wěn)態(tài)反應(yīng)系統(tǒng) 穩(wěn)態(tài)情況 : LOGO 1Vq2VqVmq解：假設(shè)完全混合意味著 湖泊中的污染物質(zhì)量濃度等于流出水中的污染物質(zhì)量濃度 , 1 1 1 2 2m V Vq q q????輸入速率 輸出速率 2 m m 1 2()m V V Vq q q q??? ? ? ? 降解速率 m?? ? rmq k V??? 5 3 10 10 23. 1 10 0??? ? ? ? ? ? B 穩(wěn)態(tài)反應(yīng)系統(tǒng) m?? ?LOGO 【 例題 6】 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。污水的密度為 1000kg/m3。 單位時(shí)間： 衡算的基本概念 LOGO rmq k V???mrq污染物的生物降解經(jīng)常被視為 一級(jí)反應(yīng) ，即污染物的降解速率與其濃度成正比。 解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程， 1mol空氣在 101325Pa和25℃ 下的體積為 : 298 273V???一氧化碳（ CO）的摩爾質(zhì)量為 28 g/mol，所以 CO的質(zhì)量濃度為 : 669 10 28 10 5?? ? ??mg/m3 LOGO 體積流量 VVqt?質(zhì)量流量 mVqt??3. 流量 4. 流速 圓形管道 m2π4Vqud?m4πVqdu?速度分布 在管路設(shè)計(jì)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。 1mol任何 理想氣體 在相同的壓強(qiáng)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(shí)際應(yīng)用中非常方便；同時(shí)，該單位的最大優(yōu)點(diǎn)是與溫度、壓力無(wú)關(guān)。例如，上例中，若距離的單位為 cm，則 k=。 系統(tǒng)掌握 流體流動(dòng) 和 熱量傳遞、質(zhì)量傳遞過(guò)程的基礎(chǔ)理論，對(duì)優(yōu)化污染物的分離和轉(zhuǎn)化過(guò)程、提高污染控制工程的效率具有重要意義。查表， N與 kgf的換算因數(shù)為 ，因此 1kgf＝ 又 1cm＝ 所以 ＝ ()2=105 N/ m2 【 例題 1】 已知 1atm＝ ，將其換算為 N/ m2。mol1； T—— 熱力學(xué)溫度， K。s ） ； ? 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的某組分的 質(zhì)量 ，成為該組分的質(zhì)量通量，單位為 kg/（ m2污水流量為 5 000m3/d，懸浮物含量為 200mg/L，沉淀池出水中懸浮物質(zhì)量濃度為20mg/L，沉淀污泥的含水率為 %，進(jìn)入濃縮池停留一定時(shí)間后，排出的污泥含水率為 96%，上清液中的懸浮物含量為100mg/L。污染物的降解速率常數(shù)為 d1。并與造成眼刺激的起始體積分?jǐn)?shù) 106相比較。 t?系統(tǒng) 吸收的熱量 來(lái)自發(fā)熱元件，加熱時(shí)間為 ， 輸入的熱量為 Q＝ Δt＝ kW 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。 以污水池為衡算系統(tǒng) ，以 0℃ 的污水為溫度物態(tài)基準(zhǔn)。 設(shè)冷卻水的質(zhì)量流量為 冷卻水吸收熱量速率為 MW170 0 ?????qPF mpH H q c T? ? ???LOGO （ 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 63170 0 10 100 10 418 4T????? ＝河水溫度升高了 ℃ ，變?yōu)?℃ 。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℃ 。換熱器向四周的散熱速率為 10 000 kJ/h。 單位質(zhì)量物質(zhì)的焓 單位質(zhì)量物質(zhì)的內(nèi)能 物質(zhì)所處的壓強(qiáng) 單位質(zhì)量物質(zhì)的體積 LOGO 封閉系統(tǒng)的熱量衡算 封閉系統(tǒng) —— 與環(huán)境沒(méi)有物質(zhì)交換的系統(tǒng) 大氣層、封閉的系統(tǒng)等 qE q ?QEQ系統(tǒng)從外界吸收的熱量等于內(nèi)部能量的積累 對(duì)物料總質(zhì)量進(jìn)行衡算 P F qH H E q? ? ???內(nèi)部能量的變化表現(xiàn)為 溫度的升高和物態(tài)的變化。新鮮空氣進(jìn)入會(huì)議室的流量為 1 000m3/h，同時(shí)室內(nèi)的原有空氣以相同的流量流出。 輸入速率 4 4 1 1 3 3V V Vq q q? ? ???1 4 4mVqq??輸出速率 2 1 1 3 3m V Vq q q????4 1 3V V Vq q q??=450 m3/d ＝ m3/d 4q3ρ0 ρ1 ρ2 ρ
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