質量衡算與能量衡算培訓課程-wenkub.com
2025-02-22 11:25 本頁面
【正文】 假設罐內 污水混合均勻 ， 污水密度為 1000kg/ m3， 不考慮池散熱 ， 問污水加熱到所需溫度需要多少時間 ？ 非穩(wěn)態(tài)過程 解：池中污水溫度隨時間變化，為 非穩(wěn)態(tài)過程 ， 以污水池為衡 算系統(tǒng) ，以 0℃ 的污水為溫度物態(tài)基準。 河水溫度升高了 ℃ ，變?yōu)?℃ 。 其余三分之二的化學能以廢熱形式釋放到環(huán)境中 ， 其中 15%的廢熱從煙囪排出 ， 其余 85%的余熱隨冷卻水進入附近河流中 。 H1 —— 單位質量物料進入系統(tǒng)時的焓， kJ/kg。 通常以 273K物質的液態(tài)為基準 。 環(huán)境工程主要涉及兩大類問題： 物料溫度與熱量變化過程－－加熱、冷卻、散熱 各種能量的相互轉化過程－－流體輸送 一、能量衡算方程 二、 熱量衡算方程 三、封閉系統(tǒng)的熱量衡算方程 四、開放系統(tǒng)的熱量衡算方程 主要內容 第三節(jié) 能量衡算 一、能量衡算方程 （ 1）流體攜帶能量 (物質和能量 )可進出系統(tǒng) — 開放系統(tǒng) （ 2）只與環(huán)境交換能量 (熱，功 )無物質交換 — 封閉系統(tǒng) 邊界 加熱或冷卻系統(tǒng)、流體輸送設備 河流或湖泊水體、區(qū)域大氣乃至整個地球。 罐內盛有 2m深的水 。 假設污染物質在湖泊中完全混合 ， 且湖水不因蒸發(fā)等原因增加或者減少 ， 求穩(wěn)態(tài)情況下流出水中污染物的質量濃度 。 輸入 4 4 1 1 3 3V V Vq q q? ? ???1 4mVqq??輸出 2 1 1 3 3m V Vq q q????4 1 3V V Vq q qqv3 = 450 m3/d， qv4 = m3/d (二 ) 穩(wěn)態(tài)反應系統(tǒng) rmq k V??? 污染物的生物降解經(jīng)常被視為 一級反應 ， 即污染物的降解速率與其濃度成正比 。設系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài) ， 過程中無生物作用 ， 求整個系統(tǒng)污泥產(chǎn)量和排水量以及濃縮池上清液回流量 。 （三）穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)與非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) 非穩(wěn)態(tài)過程的數(shù)學特征： t 0? ??m m mmq q qt1 2 rdd? ? ?質量衡算的一般方程： 轉化速率或反應速率 (kg/s)，單位時間內因化學反應或生物反應而轉化的質量。 (二 ) 總衡算與微分衡算 研究一個過程的總規(guī)律而不涉及內部詳細情況時，也可運用總衡算。 （ 4）大氣污染控制工程中經(jīng)常用體積分數(shù)表示污染物的濃度，試說明該單位的優(yōu)點，并闡述與質量濃度的關系。s)； ? 單位時間內通過單位面積的某組分的 質量 ，成為該組分的質量通量，單位為 kmol/(m2 一般 液體流速取 ~ m/s， 氣體則為 10~30 m/s。用質量濃度表示一氧化碳的濃度。又因為任何單位物質的量有相同數(shù)量的分子，體積分數(shù) 106也相當于每 106個空氣分子中有 1個污染物分子。 AAAcM??組分 A的質量濃度與其物質的量濃度關系 : 2. 質量分數(shù)與摩爾分數(shù) （ 1）質量分數(shù)和體積分數(shù) 在水處理中 ， 水中污染物的 濃度一般較低 ， 在實際應用中 ， 常將質量濃度和質量分數(shù)加以換算 ， 即 1mg/L=1mg/1000g = 1 106（質量分數(shù)） = 1ppm 1μg/L= 1μg/1000g = 1 109（質量分數(shù)） = 1ppb 在大氣污染控制工程中，常用體積分數(shù)表示污染物質的濃度。 無量綱準數(shù)既無量綱，又無單位， 通常具有一定的物理意義。 量綱與單位的區(qū)別： 量綱是 可測量的性質 ； 單位是 測量的標準 ，用這些標準和確定的數(shù)值可以定量地描述量綱。 本篇主要講述質量衡算、能量衡算等環(huán)境工程中分析問題的 基本方法 ， 以及流體流動和熱量傳遞、質量傳遞的 基本理論 。 三傳：動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞 第二章 質量衡算與能量衡算 主要內容 第一節(jié) 常用物理量 第二節(jié) 質量衡算 第三節(jié) 能量衡算 計量單位是度量物理量的標準 物理量＝數(shù)值 單位 國際單位制，符號為 SI 第一節(jié) 常用物理量 一、計量單位 量的名稱 單位名稱 單位符號 長度 質量 時間 電流 熱力學溫度 物質的量 發(fā)光強度 米 千克 秒 安 [培 ] 開 [爾文 ] 摩 [爾 ] 坎 [德拉 ] s A K mol cd m kg 表 國際單位制的基本單位 7個基本單位 表 國際單位制的輔助單位 量的名稱 單位名稱 單位符號 平面角 立體角 弧度 球面度 rad sr 按照定義式由基本單位相乘或相除求得，并且導出單位的定義式中 比例系數(shù)永遠取 1。 可測量物理量可以分為兩類：基本量和導出量。 其 數(shù)值大小與所選的單位制無關，但 組合群數(shù)的各個量必須采用同一單位制。例如 mL/m3，則此氣態(tài)污染物質濃度為 106。 對于氣體污染物，若把混合物看成理想氣體，則符合理想氣體狀態(tài)方程，即： 式中： p—— 絕對壓力， Pa； VA—— 體積， m3； nA—— 物質的量， mol； R—— 摩爾氣體常數(shù)， J/(mol 解： CO分子的摩爾質量為 28g/mol，根據(jù)式，得 CO的質量濃度為： 33356 mg/m ??????? ?（
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