【正文】 試計算： （ 1）若冷卻水的溫度只升高了 10℃ ，冷卻水的流量為多少？ （ 2）這些冷卻水進入河流后，河水的溫度將變化多少？ ？ ？ 第三節(jié) 能量衡算 1700MW 解：（ 1）以冷卻水為衡算對象 mq則冷卻水熱量的變化率為 61 7 0 0 4 1 8 4 1 0 .0 1 0mq? ? ? ?361700 10 k g / s4184 10mq ??? －＝＝水的密度為 1000kg/m3，故水的體積流量為 m3/s。 當(dāng)物料離開系統(tǒng)時的溫度 低于飽和溫度時 ， P F 2 1()m m m pH H q H H q r q c T? ? ? ? ? ???() () 物料經(jīng)過系統(tǒng) 放出潛熱時， r為負值！ 【 例 】 燃煤發(fā)電廠將煤的化學(xué)能的三分之一轉(zhuǎn)化為電能，輸出電能 1000MW。 F3VpH q c T???輸出系統(tǒng)的焓 P VpH q c T???系統(tǒng)內(nèi)積累的焓 qddpTE V ct??輸入系統(tǒng)的焓 T 第三節(jié) 能量衡算 3ddV p V p pTq c T q c T V ct? ? ???3ddVVTtq T T? ?邊界條件： 1 0t ? 1 15T ?2 35T ?350 1550 dd5 100t TtT? ??? 15100ln10 ????t℃ ℃ h tt ?2P F q 0H H E? ? ??? F P qH H E????第三節(jié) 能量衡算 開放系統(tǒng)中能量變化率的計算： 第三節(jié) 能量衡算 的能量為當(dāng)只有一種物料流經(jīng)系統(tǒng)輸入或輸出熱量時，因物料進入系統(tǒng)而 輸入 PFH H q????P2mH q H??() () 因物料離開系統(tǒng)所 輸出 的能量為F1mH q H??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)量物料進入系統(tǒng)時的焓， kJ/kg ； 2 H —— 單位質(zhì)量物料離開系統(tǒng)時的焓， kJ/kg 。 第三節(jié) 能量衡算 四、開放系統(tǒng)的熱量衡算 373K飽和水的焓： 353K的液體： 第三節(jié) 能量衡算 輸入 系統(tǒng)的物料的焓值包括： 設(shè)飽和水蒸氣用量為 G kg/h，查得 373K的飽和水蒸氣的焓為2677 kJ/kg，飽和水的焓為 kJ/kg GHF 2677)273298( ??????P 1 0 0 0 3 . 5 6 ( 3 5 3 2 7 3 ) 4 1 8 . 6 8HG? ? ? ? ??GH P )273353( ??????F 1 0 0 0 3 . 5 6 ( 2 9 8 2 7 3 ) 2 6 7 7HG? ? ? ? ??GH F 2 6 7 7)273298( 0 0 0 ??????輸出 系統(tǒng)的物料的焓值包括： GH P )273353( 0 0 0 ??????q =－ 10 000 kJ/h PFH H q????解得 G＝ kg/h 飽和水蒸氣的焓： 298K的液體： 飽和水蒸氣的焓 298K的液體 353K的液體 373K飽和水的焓 Q Vq【 例題 】 一污水池內(nèi)有 50m3的污水，溫度為 15℃ ，為加速消化過程，需將其加熱到 35℃ 。飽和水蒸氣冷凝放熱后以 373 K的飽和水排出。在全球范圍內(nèi)，推動全球水循環(huán) 的平均能量為： 該數(shù)值約為地球表面對太陽能的平均吸收率的一半。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（ 10 17 kJ ）以及與地球表面對太陽能的平均吸收率（ 168W/m 2 ）進行 比較。 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 單位質(zhì)量物質(zhì)的體積 第三節(jié) 能量衡算 () 封閉系統(tǒng) —— 與環(huán)境沒有物質(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 對物料總質(zhì)量進行衡算 P F qH H E q? ? ???內(nèi)部能量的變化表現(xiàn)為 ？ 第三節(jié) 能量衡算 三、封閉系統(tǒng)的熱量衡算 () 物料的比定壓熱容 物料溫度改變 物料的質(zhì)量 Ve c T? ? ?pH c T???無相變情況下表現(xiàn)為溫度的變化 （ 1）恒壓過程中，體系所吸收的熱量全部用于焓的增加，即 Q m H??Q m e??（ 2）恒容、不做非體積功的條件下，體系所吸收的熱量全部用于增加體系的內(nèi)能，即 物料的比定容熱容 第三節(jié) 能量衡算 三、封閉系統(tǒng)的熱量衡算 mLE Q ?TmcE pQ ??物質(zhì)的潛熱 對于固體或液體： pVcc?pQ m c T??熱量衡算方程 Q mL?無相變情況下表現(xiàn)為溫度的變化 第三節(jié) 能量衡算 三、封閉系統(tǒng)的熱量衡算 有相變情況下吸收或放出的潛熱 【 例題 】 熱水器發(fā)熱元件的功率是 ，將水 20L從15℃ 加熱到 65℃ ，試計算需要多少時間？假設(shè)所有電能都轉(zhuǎn)化為水的熱能，忽略水箱自身溫度升高所消耗的能量和從水箱向環(huán)境中散失掉的能量。并與造成眼刺激的起始體積分數(shù) 106相比較。每支香煙散發(fā) 。污水的密度為1000kg/m3。 對于穩(wěn)態(tài)過程，內(nèi)部無物料積累 12mm?12mmqq?穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)與非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 ρ0 ρ1 ρ2 ρ4 ρ3 1Vq3Vq4Vq2Vq0Vq【 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一步濃縮，濃縮池的上清液返回到沉淀池中。 解： 首先劃定衡算系統(tǒng)，繪制質(zhì)量平衡圖 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 (三 )穩(wěn)態(tài)非反應(yīng)系統(tǒng) 1VqVmq2Vq氯化物的輸出速率為 氯化物的輸入速率為 1 1 2 2 m mV V Vq q q? ? ???1 1 1 2 2m V Vq q q???? 2 m mmVqq??m 1 2V V Vq q q??1 1 2 2m12VVVVqqqq??? ???第二節(jié) 質(zhì)量衡算 m 1? 2? z解：根據(jù)質(zhì)量衡算方程 【 例題 】 一圓筒形儲罐，直徑為 。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。 組分為生成物時為正值 ，質(zhì)量增加 單位時間： 以某種元素或某種物質(zhì)為衡算對象 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 () 一、衡算的基本概念 rmq k V??? () mrq污染物的生物降解經(jīng)常被視為 一級反應(yīng) ，即污染物的降解速率與其濃度成正比。s ） ； ? 單位時間內(nèi)通過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 速度分布 流速影響流動阻力和管徑 ，因此直接影響系統(tǒng)的操作費用和基建費用。mol1； T——熱力學(xué)溫度， K。 對于氣體， 體積分數(shù) 和 質(zhì)量濃度 之間的關(guān)系 和壓力、溫度以及污染物質(zhì)的相對分子質(zhì)量有關(guān)。例如 mL/m3，則此氣態(tài)污染物質(zhì)濃度為 106。 1 2 1 32xxSh R e Sc?第一節(jié) 常用物理量 參考內(nèi)容 :量綱分析法 【 例題 】 流體在管路中流動時由于摩擦力而產(chǎn)生壓降，影響壓降 Δ Pf的因素為管徑