【正文】 TE V ct??輸入系統(tǒng)的焓 T 3ddp p pTQ c T Q c T V ct? ? ???3dd VTtQ T T? ?邊界條件： 1 0t ? 1 15T ?2 35T ?t 350 1550 dd5 10 0TtT? ??? 0 0 151 0 0ln10 ????t℃ ℃ h tt ?20??? ?? qFP EHH qPF EHH ?? ??當(dāng)只有一種物料流經(jīng)系統(tǒng)輸入或輸出熱量時(shí)，因物料進(jìn)入系統(tǒng)而輸入 的能量為 1 H H F ? ? ? 因物料離開系統(tǒng)所輸出的能量為 2 H H P ? ? ? 式中： ? —— 通過系統(tǒng)的物料的質(zhì)量流量， kg/h 或 kg/s ； 1 H —— 單位質(zhì)量物料進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)的焓， kJ/kg ； 2 H —— 單位質(zhì)量物料離開系統(tǒng)時(shí)的焓， kJ/kg 。求每年使這些水汽化所需要的能量，與 1987 年世界的能源消耗（ 1017kJ ）以及與地球表面對(duì)太陽能的平均吸收率（ 168 W/m2）進(jìn)行比較。求穩(wěn)態(tài)情況下流出水中污染物的濃度。 解：首先劃定衡算系統(tǒng)，繪制質(zhì)量平衡圖 氯化物的輸出速率為 氯化物的輸入速率為 1 1 2 2 mmc Q c Q c Q??1 1 1 2 2c Q c Q? ?? 2 mmcQ? ?12mQ Q Q??1 1 2 212mc Q c Qc???【 例題 】 某污水處理工藝中含有沉淀池和濃縮池，沉淀池用于去除水中的懸浮物，濃縮池用于將沉淀的污泥進(jìn)一步濃縮，濃縮池的上清液返回到沉淀池中。 解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程， 1mol空氣在 1atm和 25℃下的體積為 LV 2 9 80 8 ????一氧化碳（ CO）的分子質(zhì)量為 28g/mol，所以 CO的質(zhì)量濃度為 0 0 0/ 1 0 0 0281096????? mg/m3 （二）流量 體積流量 VQ t?質(zhì)量流量 （三）流速 tVs?? ?u?在 x, y ,z 三個(gè)軸方向上的投影分別為 xu 、 yu 、 zu 一維流動(dòng) 二維流動(dòng) 三維流動(dòng) 圓形管道 24mQud?? 4mQdu??在管路設(shè)計(jì)中，選擇適宜的流速非常重要 !!!。表示為物理方程，即 ),( ???? uLdp f ?? （ ） 采用冪指數(shù)形式表達(dá)這一關(guān)系，可以寫成 hfecbaf uLKdp ????? （ ） 式中常數(shù) K 和指數(shù) a 、 b 、 c 、 e 、 f 、 h 均為待定值。K)＝ W/(m2 m/s2 N/m2 N 查表， N與 kgf的換算因數(shù)為 ，因此 1kgf＝ 又 1cm＝ 所以 ＝ ()2= 105 N/ m2 例如 1m長(zhǎng)的管用英尺度量時(shí)為 ，則英尺與米的換算因數(shù)為 。 可測(cè)量物理量可以分為兩類：基本量和導(dǎo)出量。當(dāng)氣體混合物中有百萬分之一的體積為污染物質(zhì)時(shí)，例如 ml/m3，則此氣態(tài)污染物質(zhì)濃度為 106（體積分?jǐn)?shù)）， ppmv。 （四）通量 ? 單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的 熱量 ，稱為熱量通量，單位為 J/（ m2 ？ ？ ？ c0 c1 c2 c4 c3 (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 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(zhì)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(tǒng)，懸浮物為衡算對(duì)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(shè)混合完全 ，估計(jì)在 25℃ 、 1atm的條件下，甲醛的穩(wěn)態(tài)濃度。 21314 ???????hQkJ 開放系統(tǒng) －與環(huán)境既有物質(zhì)交換又有能量交換的系統(tǒng) 三、開放系統(tǒng)的能量衡算 對(duì)于單位時(shí)間物料進(jìn)行衡算 qEHH qFP ??? ??對(duì)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。其余三分之二的化學(xué)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(jìn)入附近的河流中。以污水池為衡算系統(tǒng)，以 0℃ 的污水為溫度物態(tài)基準(zhǔn)。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(jù)估計(jì)，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 。假設(shè)污染物質(zhì)在湖泊中完全混合，且湖水不因蒸發(fā)等原因增加或者減少。視氯化物為不可降解物質(zhì)，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，計(jì)算匯合點(diǎn)下游河水中的氯化物濃度，假設(shè)在該點(diǎn)流體完全混合。用質(zhì)量濃度表示一氧化碳的濃度。 【例 1 】 根據(jù)對(duì)摩擦阻力的分析及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究可知，流體在管路中流動(dòng)時(shí)由于摩擦力而產(chǎn)生壓降，影響壓降fp?的因素為管徑 d 、管長(zhǎng) L 、平均速度 u 、流體密度 ρ 、粘度 μ 和管壁絕對(duì)粗糙度 ε （代表壁面凸出部分的平均高度）?！?）＝ (m2 2??? smkg導(dǎo)出單位 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個(gè)輔助單位 按照國際單位制規(guī)定，取 k=1，則力的導(dǎo)出單位為 國際單位制中規(guī)定了若干具有 專門名稱 的導(dǎo)出單位 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(shì) 電容 電阻 電導(dǎo) 磁通量 磁通量密度，磁感應(yīng)強(qiáng)度 電感 攝氏溫度 光通量 光照度 放射性活度 吸收劑量 劑量當(dāng)量 赫（茲） 牛（頓） 帕（斯卡）