第02章質(zhì)量衡算與能量衡算(參考版)
2025-01-17 15:30本頁(yè)面
【正文】 設(shè)冷卻水的質(zhì)量流量為 冷卻水吸收熱量速率為 MW170 0 ?????qPF mpH H q c T? ? ???LOGO （ 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 63170 0 10 100 10 418 4T????? ＝河水溫度升高了 ℃ ，變?yōu)?℃ 。河流上游的流速為 100m3/s，水溫為 20℃ 。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)。采用外循環(huán)法加熱，使污水以 5 m3/h的流量通過(guò)換熱器，換熱器用水蒸氣加熱，其出口溫度恒定為 100℃ 。當(dāng)冷凝液以飽和溫度離開系統(tǒng)時(shí) : 21()P F m mH H q H H q r? ? ? ?式中： r —— 飽和蒸汽的冷凝潛熱， kJ/kg 。 mq則系統(tǒng)的能量變化率為P F 2 1()mH H q H H? ? ??? LOGO (1)當(dāng)物料無(wú)相變時(shí) ，若定壓比熱容不隨溫度變化，或取物料平均溫度下的定壓比熱容時(shí) : ΔT P F 2 1()m m pH H q H H q c T? ? ? ? ???mq例如：用水對(duì)熱電廠的煙氣進(jìn)行冷卻， 表示冷卻水質(zhì)量流量， 表示冷卻水在流經(jīng)熱電廠的冷凝器后溫度的升高。 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。換熱器向四周的散熱速率為 10 000 kJ/h。K)。 LOGO —— 與環(huán)境既有物質(zhì)交換又有能量交換的系統(tǒng) 對(duì)于單位時(shí)間物料進(jìn)行衡算 P F qH H E q? ? ???對(duì)于 穩(wěn)態(tài) 過(guò)程 ， 無(wú)能量積累 PFH H q?? 開放系統(tǒng)的熱量衡算 開放系統(tǒng) LOGO 開放系統(tǒng)的熱量衡算 【 例題 2】 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。 t?系統(tǒng) 吸收的熱量 來(lái)自發(fā)熱元件，加熱時(shí)間為 ， 輸入的熱量為 Q＝ Δt＝ kW 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(qiáng) 單位質(zhì)量物質(zhì)的體積 LOGO 封閉系統(tǒng)的熱量衡算 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(duì)物料總質(zhì)量進(jìn)行衡算 P F qH H E q? ? ???內(nèi)部能量的變化表現(xiàn)為 溫度的升高和物態(tài)的變化。已知水流出的質(zhì)量流量與水深 Z的關(guān)系為 2 ?kg/s， 求經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間后，水位下降至 1m？ 12ddmmmqqt??1 0mq ?2 ?2π 100 0 5024A z z z??? ? ? ? ?kg/s kg tzzdd502274. ?? 102 74 dd502t ztz????z1mq 2mq12ddmt????≠0 C 非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) LOGO 水預(yù)熱系統(tǒng) Vq?用熱水或蒸汽加熱水或污泥 ?用冷水吸收電廠的廢熱 —— 水或污泥吸收熱量溫度升高 —— 冷卻水吸收熱量溫度升高 用量？ 加熱時(shí)間？ 流量？ 溫度？ 能量衡算方程 LOGO 能量衡算方程 ?流體輸送中，通過(guò) 水泵對(duì)水做功 ，將水提升到高處 ？ ?流體在管道中流動(dòng)，由于黏性產(chǎn)生摩擦力， 消耗 機(jī)械能 ， 轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃? ？ ？ ？ LOGO （ 1）物料和能量都可以穿越系統(tǒng)邊界 熱量 做功 能量既不會(huì)消失也不能被創(chuàng)造 。罐內(nèi)盛有 2m深的水。并與造成眼刺激的起始體積分?jǐn)?shù) 106相比較。新鮮空氣進(jìn)入會(huì)議室的流量為 1 000m3/h，同時(shí)室內(nèi)的原有空氣以相同的流量流出。每支香煙散發(fā) 。求穩(wěn)態(tài)情況下流出水中污染物的質(zhì)量濃度。污染物的降解速率常數(shù)為 d1。 輸入速率 4 4 1 1 3 3V V Vq q q? ? ???1 4 4mVqq??輸出速率 2 1 1 3 3m V Vq q q????4 1 3V V Vq q q??=450 m3/d ＝ m3/d 4q3ρ0 ρ1 ρ2 ρ4 ρ3 1Vq3Vq4Vq2Vq0VqLOGO 【 例題 5】 一個(gè)湖泊的容積為 106m3。 ρ0 ρ1 ρ2 ρ4 ρ3 1Vq3Vq4Vq2Vq0Vq？ ？ ？ 根據(jù)需要?jiǎng)澏ê馑愕南到y(tǒng) LO
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