環(huán)境工程原理課件-清華大學(xué)-文庫(kù)吧資料
2024-08-05 17:36本頁(yè)面
【正文】 021 ??? r???12ddrmt? ? ?? ? ?污染物的生物降解經(jīng)常被視為 一級(jí)反應(yīng) ，即污染物的降解速率與其濃度成正比。假設(shè)燃煤熱電廠每輸入3個(gè)單位的熱能，輸出 1個(gè)單位的電能。排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，發(fā)電廠每輸入 106kJ熱量，二氧化硫的允許排放量為 260g；顆粒物的允許排放量為 13g。 ？ ？ ？ 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(guò)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。求整個(gè)系統(tǒng)的污泥產(chǎn)量和排水量，以及濃縮池上清液回流量。污水流量為 5000m3/d，懸浮物含量為 200mg/L，沉淀池出水中懸浮物濃度為 20mg/L，沉淀污泥的含水率為 %，進(jìn)入濃縮池停留一定時(shí)間后，排出的污泥含水率為 96%，上清液中的懸浮物含量為 100mg/L。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。 （一）以物料的全部組分為衡算對(duì)象 12m m m? ? ?t時(shí)間內(nèi) 輸入系統(tǒng)的物料質(zhì)量 t時(shí)間內(nèi)輸出系統(tǒng)的物料質(zhì)量 t時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)中積累的物料質(zhì)量 單位時(shí)間輸入物料質(zhì)量－單位時(shí)間輸出物料質(zhì)量 ＝單位時(shí)間內(nèi)積累物料質(zhì)量 12ddmt????單位時(shí)間 輸入系統(tǒng)的物料質(zhì)量，即輸入系統(tǒng)的質(zhì)量流量，也稱為 輸入速率 單位時(shí)間輸出系統(tǒng)的物料質(zhì)量，即輸出系統(tǒng)的質(zhì)量流量，也稱為輸出速率 單位時(shí)間系統(tǒng)內(nèi)積累的物料質(zhì)量，也稱為物料的積累速率 輸入物料質(zhì)量－輸出物料質(zhì)量＝內(nèi)部積累物料質(zhì)量 0???t穩(wěn)態(tài)流動(dòng)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(shí)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(shí)間變化，稱為非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。 衡算的對(duì)象 衡算的基準(zhǔn)：對(duì)一定時(shí)間段或一定質(zhì)量物質(zhì)進(jìn)行衡算 總質(zhì)量衡算 由 宏觀尺度 系統(tǒng)的外部 （進(jìn)、出口及環(huán)境） 各有關(guān)物理量的變化來(lái)考察系統(tǒng)內(nèi)部物理量的總體平均變化 。 進(jìn)行質(zhì)量衡算時(shí)，首先需要 劃定衡算的系統(tǒng) ，其次要確定衡算的對(duì)象 與 衡算的基準(zhǔn) 。s ）； ? 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的 動(dòng)量 ，稱為動(dòng)量通量，單位為 N/m2。 （四）通量 ? 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的 熱量 ，稱為熱量通量，單位為 J/（ m2 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的物理量稱為該物理量的通量。 一般地， 液體的流速取 ~,氣體則為 10~30m/s。用質(zhì)量濃度表示一氧化碳的濃度。mol1； T—— 絕對(duì)溫度， K。atm 對(duì)于氣體， 106（體積分?jǐn)?shù)）和 mg/m3之間的關(guān)系和壓力、溫度以及污染物質(zhì)的分子量有關(guān)。例如， 106（體積分?jǐn)?shù)）表示每 106體積空氣中有 1體積的污染物，這等價(jià)于每 106摩爾空氣中有 1摩爾污染物質(zhì)。當(dāng)氣體混合物中有百萬(wàn)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。 管路的長(zhǎng)徑比，反映幾何尺寸的特性； 絕對(duì)粗糙度與管徑之比，稱為相對(duì)粗糙度 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，回歸求取關(guān)聯(lián)式中的待定系數(shù)。 hgba ???? fc ?? 2 fe ?? 1 將上三式代入（ 2. ）中，得 hfffbhgbf uLKdp ?????????? 12 （ ） 將指數(shù)相同的物理量 合 并，得 hfbfddudLKup??????????????????????????? 2 （ . 9 ） 式（ ）即 成為具有四個(gè)準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系式。 【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）。 【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）。只要組合群數(shù)的各個(gè)量采用同一單位制，都可得到相同數(shù)值的無(wú)因次準(zhǔn)數(shù)。 Lt－ 1 ML－ 3 ML－ 1t－ 2 ML－ 1t－ 1 無(wú)因次準(zhǔn)數(shù) 由各種變量和參數(shù)組合而成的沒(méi)有單位的群數(shù)，稱為無(wú)因次準(zhǔn)數(shù)。 【 物理量 】 表示該物理量的因次，而不是指具有確定數(shù)值的某一物理量。 可測(cè)量物理量可以分為兩類：基本量和導(dǎo)出量。K) 三、因次和無(wú)因次準(zhǔn)數(shù) 因次 用來(lái)描述物體或系統(tǒng)物理狀態(tài)的 可測(cè)量性質(zhì) 稱為它的因次。K) 1cm/s＝ a? u?1 6 aa ?? uuu ???? 100將上兩式帶入原式中，得 )1 0 0(0 3 6 ua ?????整理上式，并略去上標(biāo)，得 ua ??令 為以 W/(m2℃ ）＝ (m2因此 1kcal/（ m2 解：根據(jù)附錄， 1kcal＝ W ℃ ） u —— 設(shè)備周圍空氣流動(dòng)速度， cm/s a若將 的單位改為 W/(m2 【 例題 】 設(shè)備壁面因強(qiáng)制對(duì)流和輻射作用向周圍環(huán)境中散失的熱量可用下式表示，即 ua 0 3 ??式中： a —— 對(duì)流 輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)， kcal/（ m2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 。 s Wb/m2 Wb/A cd m J/s A 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(guó)際單位制規(guī)定，取 k=1，則力的導(dǎo)出單位為 國(guó)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；
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