質(zhì)量衡算與能量衡算培訓(xùn)課程(完整版)
【正文】 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)， J/(mol dVAmuAquAA???圓形管道 m2π4Vqud?mu平均流速 按體積流量相等的原則定義 流過(guò)截面的面積， m2 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的物理量稱(chēng)為該物理量的通量。 （ 5）平均速度的涵義是什么？用管道輸送水和空氣時(shí)，較為經(jīng)濟(jì)的流速范圍為多少？ 本節(jié)思考題 一、衡算的基本概念 二、總質(zhì)量衡算 主要內(nèi)容 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 通過(guò)質(zhì)量衡算 ， 從理論上計(jì)算物料在環(huán)境系統(tǒng)中的輸入 、 輸出和積累 ， 分析物質(zhì)流在環(huán)境系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化情況 。組分為反應(yīng)物時(shí)， qmr 為負(fù)值，組分為生成物時(shí)， qmr 為正值。 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 質(zhì)量衡算方程： qm1 － qm2－ kρV = 0 讀法：卡帕 【 例題 】 一湖泊容積為 10 106m3。 在無(wú)水源補(bǔ)充的情況下 ， 打開(kāi)底部閥門(mén)放水 。 對(duì)有化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)，要考慮 反應(yīng)物與生成物不 同溫度時(shí)的焓值 。 河流上游流速為 100m3/s， 水溫為 20℃ 。 F3VpH q c T???輸出系統(tǒng)的焓 P c T系統(tǒng)內(nèi)積累的焓 qddpTE V ct??輸入系統(tǒng)的焓 T 不考慮池散熱 q = 0 池中污水混合均勻，任意時(shí)刻從池中排出污水溫度與池中相同，設(shè)其為 T。 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? ? ???（ 2）以河流水為衡算對(duì)象。 H H E qP F q? ? ???內(nèi)部能量的變化表現(xiàn)為 ？ 三、 封閉系統(tǒng)的熱量衡算 0 0 物料的定壓熱容 物料溫度改變 物料的質(zhì)量 無(wú)相變條件下 物質(zhì)熱量和溫度的變化可用比熱容來(lái)表示 （ 1）恒壓過(guò)程：系統(tǒng)吸收的熱量全部用于焓的增加 Q m H??Q m e??（ 2）恒容過(guò)程：系統(tǒng)吸收的熱量全部用于內(nèi)能的增加 物料的定容熱容 (一）無(wú)相變條件下的熱量衡算 pH c T? ? ?Ve c T? ? ?QE m L?QpE m c T??物質(zhì)的潛熱 對(duì)于固體或液體： CP = CV pQ m c T熱量衡算方程 Q m L?(二）有相變條件下的熱量衡算 發(fā)生相變時(shí)，吸收或放出熱量而溫度不變 則系統(tǒng)能量的變化可表示為： 系統(tǒng)能量的變化可表示為： 看課本 p40例題 注意：對(duì)單位時(shí)間物料進(jìn)行衡算 H H E qP F q? ? ???穩(wěn)態(tài)過(guò)程 H H qPF??四、開(kāi)放系統(tǒng)的熱量衡算 () 開(kāi)放系統(tǒng) —— 與環(huán)境既有物質(zhì)交換又有能量交換 則熱量衡算方程表示為 系統(tǒng)內(nèi)無(wú)熱量積累 看課本 p41例題 開(kāi)放系統(tǒng)中能量變化率的計(jì)算： 當(dāng) 只有一種物料 流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)，物料進(jìn)入系統(tǒng) 輸入 的能量 mH q HP2??() 物料離開(kāi)系統(tǒng)所 輸出 的能量 mH q HF1??() mH H q H HP F 2 1()? ? ???() 式中： qm—— 通過(guò)系統(tǒng)的物料的質(zhì)量流量， kg/h或 kg/s。 （ 3）質(zhì)量衡算的基本關(guān)系是什么？ （ 4）以全部組分為對(duì)象進(jìn)行質(zhì)量衡算時(shí)，衡算方程具有什么特征？ （ 5）對(duì)存在一級(jí)反應(yīng)過(guò)程的系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量衡算時(shí)，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率如何表示？ 本節(jié)思考題 書(shū)面作業(yè) p46— ； ； 第三節(jié) 能量衡算 通過(guò)能量衡算可確定： 加熱系統(tǒng)的供熱量、冷卻系統(tǒng)所需冷卻水 量、系統(tǒng)交換的熱量與溫度變化的關(guān)系 流體輸送機(jī)械的功率等。 同時(shí) ，有一排放口將流量為 ， 質(zhì)量濃度為 100mg/L的污水排入 ， 污染物降解速率常數(shù)為 。 污水流量 5000m3/d， 懸浮物含量 200mg/L， 沉淀池出水中懸浮物濃度 20mg/L， 沉淀污泥含水率 %， 進(jìn)入濃縮池停留一定時(shí)間后 ，排出污泥含水率為 96%， 上清液懸浮物含量 100mg/L。 一個(gè)反應(yīng)池、一個(gè)車(chē)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。 ? 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的 熱量 ，稱(chēng)為熱量通量，單位為 J/(m2 AApV n R T?() 根據(jù)質(zhì)量濃度的定義 AAn R TVp? A A AAm n MVV?310 ?? ? ?AAAV R TV pM?310?AAAnMV?310 ???思考：體積分?jǐn)?shù)和質(zhì)量濃度之間的關(guān)系？ AAVV??？ 【 例題 】 在 、 25℃ 條件下，某室內(nèi)一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為 106。 四、常用物理量及其表示方法 (一 ) 濃度 （ 1）質(zhì)量濃度 ρA AAmV? ?AAncV（ 2）物質(zhì)的量濃度 cA 1．質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度 ??Nii1?? ?ccNii1?AmAmxm?組分 A的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 混合物的總質(zhì)量 組分 A的質(zhì)量 式中 :MA— 組分 A的摩爾質(zhì)量， kg/kmol。 二、物理量的單位換算
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