【正文】 析法 通過對(duì)影響某一過程和現(xiàn)象的各種因素（物理量）進(jìn)行因次分析，將物理量表示成為若干個(gè)無(wú)因次準(zhǔn)數(shù)，然后借助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立這些無(wú)因次變量之間的關(guān)系式。 因次與單位的區(qū)別： 因次是 可測(cè)量的性質(zhì) ； 單位是 測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn) ，用這些標(biāo)準(zhǔn)和確定的數(shù)值可以定量地描述因次。s， 1h=3600s； 1℃ 表示溫差為1℃ ，用 K表示溫度時(shí)，溫差為 1K。 sr lm/m2 1/s J/kg Jb/kg 二、物理量的單位換算 同一物理量用不同單位制的單位度量時(shí)，其數(shù)值比稱為 換算因數(shù) 解：按照題意，將 kgf/cm2中力的單位 kgf換算為 N， cm2換算為 m2。 2tmSktukmk maF ??? 式中 F—— 力； m—— 質(zhì)量； a—— 加速度； u—— 速度； t—— 時(shí)間； S—— 距離； k—— 比例系數(shù)。 m J/s A ℃ ） u —— 設(shè)備周圍空氣流動(dòng)速度， cm/s a若將 的單位改為 W/(m2K) 1cm/s＝ a? u?1 6 aa ?? uuu ???? 100將上兩式帶入原式中，得 )1 0 0(0 3 6 ua ?????整理上式，并略去上標(biāo)，得 ua ??令 為以 W/(m2 Lt－ 1 ML－ 3 ML－ 1t－ 2 ML－ 1t－ 1 無(wú)因次準(zhǔn)數(shù) 由各種變量和參數(shù)組合而成的沒有單位的群數(shù)，稱為無(wú)因次準(zhǔn)數(shù)。 hgba ???? fc ?? 2 fe ?? 1 將上三式代入（ 2. ）中，得 hfffbhgbf uLKdp ?????????? 12 （ ） 將指數(shù)相同的物理量 合 并，得 hfbfddudLKup??????????????????????????? 2 （ . 9 ） 式（ ）即 成為具有四個(gè)準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系式。 對(duì)于氣體， 106（體積分?jǐn)?shù)）和 mg/m3之間的關(guān)系和壓力、溫度以及污染物質(zhì)的分子量有關(guān)。 一般地， 液體的流速取 ~,氣體則為 10~30m/s。 進(jìn)行質(zhì)量衡算時(shí)，首先需要 劃定衡算的系統(tǒng) ，其次要確定衡算的對(duì)象 與 衡算的基準(zhǔn) 。污水流量為 5000m3/d，懸浮物含量為 200mg/L，沉淀池出水中懸浮物濃度為 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。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。 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。在無(wú)水源補(bǔ)充的情況下，打開底部閥門放水。 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。換熱器向四周的散熱速率為 10 000 kJ/h。 則系統(tǒng)的能量變化率為 ? ? 1 2 H H H H F P ? ? ? ? ? ? 開放系統(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 。 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)?℃ 。 當(dāng)冷凝液以飽和溫度離開系統(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 。 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。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(huì)所消耗能量的將近 4000 倍。在給定的過程中，能量會(huì)發(fā)生形式上的改變 WhQ1E E2E—— 開放系統(tǒng) —— 封閉系統(tǒng) 任何系統(tǒng)經(jīng)過某一過程時(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