【正文】 8 1 0 0 0 5 0 24m A z z z??? ? ? ? ?kg/s kg tzzd ??1020 .2 7 4 dd502t ztz????t=1518 s z1mq2mq第二節(jié) 質(zhì)量衡算 12ddmt???? ≠0 () (二 )非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) 0t? ??穩(wěn)態(tài)流動的數(shù)學(xué)特征： 當(dāng)系統(tǒng)中流速、壓力、密度等物理量只是位置的函數(shù)，不隨時間變化 ，稱為 穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) ；當(dāng)上述物理量不僅隨位置變化，而且隨時間變化，稱為非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。罐內(nèi)盛有 2m深的水。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質(zhì)量濃度，假設(shè)在該點(diǎn)流體完全混合。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。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)號表示污染物隨時間的增加而減少 體積 反應(yīng)速率 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 各種情況下的質(zhì)量衡算 d 0dmt ?r 0mq ?? 穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) ? 非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) ?組分發(fā)生反應(yīng) ?組分不發(fā)生反應(yīng) ?以某組分為對象 ?以全部組分為對象 ?以總質(zhì)量表示 ?以單位時間質(zhì)量表示 1 2 rm m m m? ? ? ?12ddmmmqq t??12ddmmmqqt??1 2 rddm m mmq q q t? ? ?1 2 rddm m mmq q q t? ? ?1 2 rddm m mmq q q t? ? ?1 2 rddm m mmq q q t? ? ?1 2 r 0m m mq q q? ? ?第二節(jié) 質(zhì)量衡算 二、總質(zhì)量衡算 質(zhì)量衡算方程的應(yīng)用 劃定衡算的系統(tǒng) 確定衡算的對象 某組分 衡算的范圍 某組分，和全部組分 單位時間，某時間段內(nèi)，或一個周期 總衡算和微分衡算 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 —— 用來分析質(zhì)量遷移的特定區(qū)域，即 衡算的空間范圍 ?環(huán)境設(shè)備或管道中一個微元體 —— 微分衡算 ?一個反應(yīng)池、一個車間，或者一個湖泊、一段河流、一座城市上方的空氣，甚至可以是整個地球 —— 總衡算 (一 )衡算系統(tǒng) 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 1Vq2VqVmq質(zhì)量衡算系統(tǒng)圖 單位要統(tǒng)一 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 1Vq2VqVmq【 例題 】 一個湖泊的容積為 106m3。 (四 )通量 第一節(jié) 常用物理量 一、衡算的基本概念 二、總質(zhì)量衡算 本節(jié)的主要內(nèi)容 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 1Vq2VqVmq分離、反應(yīng) —— 分析物質(zhì)流 遷移轉(zhuǎn)化 ? 某污染物 生物降解 輸入量－輸出量＋轉(zhuǎn)化量 =積累量 輸入量 1 輸入量 2 輸出量 降解量 積累量 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 一、衡算的基本概念 ? ? 輸入速率－輸出速率＋轉(zhuǎn)化速率 =積累速率 1 2 rddm m mmq q qt? ? ?質(zhì)量衡算的一般方程 轉(zhuǎn)化速率或反應(yīng)速率 —— 單位時間因生物反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的質(zhì)量。s ） ； ? 單位時間內(nèi)通過單位面積的 動量 ，稱為動量通量，單位為 mu/(m2 ? 單位時間內(nèi)通過單位面積的 熱量 ，稱為熱量通量，單位為 J/（ m2 第一節(jié) 常用物理量 mu（主體）平均流速 dVAmuAquAA???按體積流量相等的原則定義 () () 單位時間內(nèi)通過單位面積的物理量稱為該物理量的通量。 解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程， 1mol空氣在 101325Pa和25℃ 下的體積為 1 0. 08 2 29 8 24 .4 4 L1V????一氧化碳（ CO）的摩爾質(zhì)量為 28 g/mol，所以 CO的質(zhì)量濃度為 6????? mg/m3 第一節(jié) 常用物理量 （ 2） 摩爾分?jǐn)?shù) AAnxn?組分 A的摩爾分?jǐn)?shù) 混合物的總物質(zhì)的量 組分 A的物質(zhì)的量 當(dāng)混合物為氣液兩相體系時，常以 x表示液相中的摩爾分?jǐn)?shù)， y表示氣相中的摩爾分?jǐn)?shù) ， ? ?AAAii1//mNmixMxxM??? ? ?AAAii1m NixMxxM???組分 A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系 第一節(jié) 常用物理量 () () () 3．質(zhì)量比與摩爾比 AAAmmXmm? ?組分 A的質(zhì)量比 混合物中惰性物質(zhì)的質(zhì)量 組分 A的質(zhì)量 （當(dāng)混合物中除組分 A外，其余為惰性組分時） 組分 A與惰性組分的關(guān)系 第一節(jié) 常用物理量 () 質(zhì)量比與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系 AAA1mmmxXx? ?() 組分 A與惰性組分的關(guān)系 3．質(zhì)量比與摩爾比 （當(dāng)混合物中除組分 A外，其余為惰性組分時） 第一節(jié) 常用物理量 AAAnXnn??組分 A的摩爾比 混合物中惰性物質(zhì)的物質(zhì)的量 組分 A的物質(zhì)的量 () 摩爾比與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系 AAA1xXx? ?AAApYpp? ?() () 體積流量 VVqt?質(zhì)量流量 mVqt??平均速度 (二 )流量 (三 )流速 第一節(jié) 常用物理量 單位時間流過管路任一截面的流體體積 單位時間流過管路任一截面的流體質(zhì)量 流速 u：體積流量除以管截面積所得之商 圓形管道 m2π4Vqud?m4πVqdu?在管路設(shè)計(jì)中，選擇適宜的流速非常重要 !!! 一般地， 液體的流速取 ~， 氣體則為 10~30m/s。 AAp V n R T?第一節(jié) 常用物理量 () atm?L/(mol ?K) 根據(jù)質(zhì)量濃度的定義 AAn R TVp?3A A AA 10m n MVV??? ? ?3AAA10V RTV p M???根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 3AAA10nMV ? ???體積分?jǐn)?shù) 和 質(zhì)量濃度 之間的關(guān)系 AAVV ??？ 第一節(jié) 常用物理量 () () () 【 例題 】 在 、 25℃ 條件下，某室內(nèi)空氣一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為 106。K1對于理想氣體，可以用理想氣體狀態(tài)方程表示，即： 式中： p——絕對壓力， Pa； VA——體積， m3； nA——物質(zhì)的量， mol； R——摩爾氣體常數(shù)， Pa又因?yàn)槿魏螁挝晃镔|(zhì)的量的物質(zhì)有著相同數(shù)量的分子， 106（體積分?jǐn)?shù)）也就相當(dāng)于每 106個空氣分子中有 1個污染物分子。 1mol任何 理想氣體 在相同的壓強(qiáng)和溫度下有著同樣的體積，因此可以用體積分?jǐn)?shù)表示污染物質(zhì)的濃度，在實(shí)際應(yīng)用中非常方便；同時，該單位的最大優(yōu)點(diǎn)是與溫度、壓力無關(guān)。 采用冪指數(shù)形式表達(dá)這一關(guān)系，可以寫成 h f e c b a f u L Kd p ? ? ? ? ? 式中常數(shù) K和指數(shù) a、 b、 c、 e、 f、 h均為待定值 f2 ( ) ( ) ( )b f hp L d uKu d d???? ?? ?寫成一般形式，則為 f2 ,p L d u