【正文】 ?1 0mq ?2 ? zzAzm 50210004 2 ?????? ??kg/s kg tzzdd502274. ?? 102 74 dd502t ztz????t=1518 s z1mq 2mq第二節(jié) 質(zhì)量衡算 12ddmt????≠0 () (二 )非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) 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)。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)濃度 負(fù)號(hào)表示污染物隨時(shí)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 ?0mrq ?? 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(duì)象 ?以全部部分為對(duì)象 ?以總質(zhì)量表示 ?以單位時(shí)間質(zhì)量表示 12 rm m m m? ? ? ?12ddmmmqq t?? ddmtddm m m rmq q q t? ? ?ddm m m rmq q q t? ? ddm m m r mq q q t? ? ?ddm m m rmq q q t? ? ?0m m rq 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 ? 需要?jiǎng)澏ê馑愕南到y(tǒng) ? 要確定衡算的對(duì)象 ? 確定衡算的基準(zhǔn) ? 繪制質(zhì)量衡算系統(tǒng)圖 ? 注意單位要統(tǒng)一 劃定衡算的系統(tǒng) 確定衡算的對(duì)象 某組分 衡算的范圍 某組分，和全部組分 單位時(shí)間，某時(shí)間段內(nèi)，或一個(gè)周期 總衡算和微分衡算 第二節(jié) 質(zhì)量衡算 —— 用來(lái)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(gè)微元體 —— 微分衡算 ?一個(gè)反應(yīng)池、一個(gè)車間，或者一個(gè)湖泊、一段河流、一座城市上方的空氣，甚至可以是整個(gè)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(gè)湖泊的容積為 106m3。 （ 5）平均速度的涵義是什么？用管道輸送水和空氣時(shí)，較為 經(jīng)濟(jì)的流速范圍為多少？ 思考題 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＋降解量 =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 12ddm m m rmq 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(shí)間因生物或化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的質(zhì)量。 (四 )通量 第一節(jié) 常用物理量 第一節(jié) 常用物理量 （ 1）什么是換算因數(shù)？英尺和米的換算因素是多少？ （ 2）什么是量綱和無(wú)量綱準(zhǔn)數(shù)？單位和量綱的區(qū)別是什么？ （ 3）質(zhì)量分?jǐn)?shù)和質(zhì)量比的區(qū)別和關(guān)系如何？試舉出質(zhì)量比的 應(yīng)用實(shí)例。s ） ； ? 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)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 kmol/（ m2通量是 表示傳遞速率的重要物理量。 速度分布 流速影響流動(dòng)阻力和管徑 ，因此直接影響系統(tǒng)的操作費(fèi)用和基建費(fèi)用。 解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程， 1mol空氣在 1atm和 25℃下的體積為 LV ????一氧化碳（ CO）的分子質(zhì)量為 28g/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) nnx AA ?組分 A的摩爾分?jǐn)?shù) 混合物的總摩爾數(shù) 組分 A的摩爾數(shù) 當(dāng)混合物為氣液兩相體系時(shí)，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) ， ? ?1//m A AA Nm i iixMxxM??? ? ?1AAmA NiiixMxxM???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 AmAAmXmm? ?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，其余為情性組分時(shí)） 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 mAmAmA xxX?? 1() 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，其余為情性組分時(shí)） 第一節(jié) 常用物理量 AAA nnnX??組分 A的摩爾比 混合物中惰性物質(zhì)的摩爾數(shù) 組分 A的摩爾數(shù) () 摩爾比與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系 AAA xxX?? 1AAA pppY??() () 體積流量 VVqt?質(zhì)量流量 mVqt??u?在 x, y ,z 三個(gè)軸方向上的投影分別為 xu 、 yu 、 zu 一維流動(dòng) 二維流動(dòng) 三維流動(dòng) 速度分布 平均速度 (二 )流量 (三 )流速 第一節(jié) 常用物理量 () () 圓形管道 24Vmqud?? 4Vmqdu??在管路設(shè)計(jì)中，選擇適宜的流速非常重要 !!!。 RTnpV AA ?第一節(jié) 常用物理量 () 根據(jù)質(zhì)量濃度的定義 pRTnV AA ?310 ????VMnVm AAAA? AAApMRTVV ?310??根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 310 ???AAA MnV?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 1atm、 25℃ 條件下，某室內(nèi)空氣一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為 106。K1對(duì)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(duì)壓力， atm； VA—— 體積， m3； nA—— 物質(zhì)的摩爾數(shù)， mol； R—— 理想氣體常數(shù)， 又因?yàn)槿魏螁挝荒柕奈镔|(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(gè)空氣分子中有 1個(gè)污染物分子。 1摩爾任何 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(shí)，該單位的最大優(yōu)點(diǎn)是與溫度、壓力無(wú)關(guān)。 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) “黑箱”模型法 第一節(jié) 常用物理量 參考內(nèi)容 :量綱分析法 例如：氨的水溶液的濃度 1．質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度 mg/L mol/L 氨的質(zhì)量或物質(zhì)的量 /溶液體積 2. 質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù) % mg/kg mmol/kmol 氨的質(zhì)量 /溶液的質(zhì)量 氨的物質(zhì)的量 /溶液的物質(zhì)的量 3．質(zhì)量比與摩爾比 mmol/kmol mg/kg 氨的質(zhì)量 /水 的質(zhì)量 氨的