【正文】 靜壓能 位能 動(dòng)能 內(nèi)能 ＋ E E E E E ? ? ? 第三節(jié) 能量衡算 () （ 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 ） 第三節(jié) 能量衡算 對(duì)于單位質(zhì)量物料： 第三節(jié) 能量衡算 ＝ 0 W能量可用焓表示 E Q W? ? ?() 冷卻、加熱、散熱 － 涉及物料溫度與熱量變化的過程 －熱量衡算 P F qH H E q? ? ???單位時(shí)間 輸出 系統(tǒng)的物料的焓值總和，即 物料帶出 的能量總和 單位時(shí)間 輸入 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 系統(tǒng)內(nèi)能量的積累 單位時(shí)間 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?? ? ? ???對(duì)于單位時(shí)間： 第三節(jié) 能量衡算 () 二、熱量衡算方程 物質(zhì)的焓定義為 H e p???焓值是溫度與物態(tài)的函數(shù)，因此進(jìn)行衡算時(shí)除選取時(shí)間基準(zhǔn)外，還需要選取物態(tài)與溫度基準(zhǔn)，通常以 273K物質(zhì)的液態(tài)為基準(zhǔn) 。所有水汽化的總能量需求為： 這是人類社會(huì)所消耗能量的將近 4000 倍。 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。當(dāng)冷凝液以飽和溫度離開系統(tǒng)時(shí) : 21()P F m mH H q H H q r? ? ? ???式中： r —— 飽和蒸汽的冷凝潛熱， kJ/kg 。 設(shè)冷卻水的質(zhì)量流量為 冷卻水吸收熱量速率為 ?????qPF mpH H q c T? ? ???第三節(jié) 能量衡算 （ 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 631 7 0 0 1 0 4 . 11 0 0 1 0 4 1 8 4T????? ＝河水溫度升高了 ℃ ，變?yōu)?℃ 。 mq() 則系統(tǒng)的能量變化率為P F 2 1()mH H q H H? ? ???() (1)當(dāng)物料無相變時(shí) ，若定壓比熱容不隨溫度變化，或取物料平均溫度下的定壓比熱容時(shí) : ΔT P F 2 1()m m pH H q H H q c T? ? ? ? ???mq例如：用水對(duì)熱電廠的煙氣進(jìn)行冷卻， 表示冷卻水的質(zhì)量流量， 表示冷卻水在流經(jīng)熱電廠的冷凝器后溫度的升高。換熱器向四周的散熱速率為 10 000 kJ/h。 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。 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 輸入速率 輸出速率 降解速率 ?1 0? ?2???mrq k V???＝ 50 2 ＝ 140 mg/h 1mq ＝ 1000 ρ＝ 1000ρ mg/h 2mq12 0mmq q k V?? ? ?第二節(jié) 質(zhì)量衡算 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 （ 1）進(jìn)行質(zhì)量衡算的三個(gè)要素是什么？ （ 2）簡述穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)和非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的特征。 ？ ？ ？ 根據(jù)需要?jiǎng)澏ê馑愕南到y(tǒng) 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 已知 0Vq=5 000m3/d， 0?＝ 200mg/L， 2?＝ 20mg/L， 3?1?＝ (10096)/(100/1000)＝ 40 g/L＝ 40000 mg/L 4?＝ ()/(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 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 (1)求污泥產(chǎn)量 以沉淀池和濃縮池的整個(gè)過程為衡算系統(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。罐內(nèi)盛有 2m深的水。假設(shè)體積 V中可降解物質(zhì)的濃度均勻分布，則 反應(yīng)速率常數(shù)，s1或 d1 物質(zhì)質(zhì)量濃度 負(fù)號(hào)表示污染物隨時(shí)間的增加而減少 體積 反應(yīng)速率 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 各種情況下的質(zhì)量衡算 d 0dmt ?r 0mq ?? 穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) ? 非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) ?組分發(fā)生反應(yīng) ?組分不發(fā)生反應(yīng) ?以某組分為對(duì)象 ?以全部組分為對(duì)象 ?以總質(zhì)量表示 ?以單位時(shí)間質(zhì)量表示 1 2 rm m m m? ? ? ?12ddmmmqq t??12ddmmmqqt??1 2 rddm m mmq q q t? ? ?1 2 rddm m mmq q q t? ? ?1 2 rddm m mmq q q t? ? ?1 2 rddm m mmq q q t? ? ?1 2 r 0m m mq q q? ? ?第二節(jié) 質(zhì)量衡算 二、總質(zhì)量衡算 質(zhì)量衡算方程的應(yīng)用 劃定衡算的系統(tǒng) 確定衡算的對(duì)象 某組分 衡算的范圍 某組分，和全部組分 單位時(shí)間，某時(shí)間段內(nèi)，或一個(gè)周期 總衡算和微分衡算 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 —— 用來分析質(zhì)量遷移的特定區(qū)域，即 衡算的空間范圍 ?環(huán)境設(shè)備或管道中一個(gè)微元體 —— 微分衡算 ?一個(gè)反應(yīng)池、一個(gè)車間，或者一個(gè)湖泊、一段河流、一座城市上方的空氣，甚至可以是整個(gè)地球 —— 總衡算 (一 )衡算系統(tǒng) 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 1Vq2VqVmq質(zhì)量衡算系統(tǒng)圖 單位要統(tǒng)一 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 1Vq2VqVmq【 例題 】 一個(gè)湖泊的容積為 106m3。 第一節(jié) 常用物理量 mu（主體）平均流速 dVAmuAquAA???按體積流量相等的原則定義 () () 單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的物理量稱為該物理量的通量。對(duì)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(duì)壓力， Pa； VA——體積， m3； nA——物質(zhì)的量， mol； R——摩爾氣體常數(shù)， Pa和管壁絕對(duì)粗糙度 ε （代表壁面凸出部分的平均高度）。 三、量綱和無量綱準(zhǔn)數(shù) 第一節(jié) 常用物理量 基本量綱 : 質(zhì)量、長度、時(shí)間、溫度的量綱，分別以 M、L、 t和 T表示，簡稱 MLtT量綱體系。h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 】 已知 1atm＝ ，將其換算為 N/ m2。 力的導(dǎo)出單位 ，按牛頓運(yùn)動(dòng)定律寫出力的定義式，即 2??? smkg按照國際單位制規(guī)定， 取 k=1，則力的導(dǎo)出單位為 第一節(jié) 常用物理量 導(dǎo)出單位 表 國際單位制中規(guī)定了若干具有 專門名稱 的導(dǎo)出單位 第一節(jié) 常用物理量 量的名稱 單位名稱 單位符號(hào) 其他表示式例 頻率 力；重力 壓力，壓強(qiáng)；應(yīng)力 能量；功；熱 功率；輻射通量 電荷量 電位；電壓；電動(dòng)勢 電容 電阻 電導(dǎo) 磁通量 磁通量密度，磁感應(yīng)強(qiáng)度 電