第02章質量衡算與能量衡算ppt課件.ppt

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1、原理基礎部分原理基礎部分在環(huán)境污染控制工程領域，無論是水處理、廢氣處理和固體廢棄物處理處置，還是給水排水管道工程，都涉及流體流動和熱量、質量傳遞現(xiàn)象。流體流動：輸送流體、沉降分離流體中顆粒物，污染物的過濾分離等熱量傳遞：加熱、冷卻、干燥、蒸發(fā)以及管道、設備的保溫等質量傳遞：吸收、吸附、吹脫、膜分離以及生物、化學反應等本部分主要講述質量衡算、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、質量傳遞的基礎理論。系統(tǒng)掌握流體流動和熱量、質量傳遞過程的基礎理論，對優(yōu)化污染物的分離和轉化過程、提高污染控制工程的效率具有重要意義。原理基礎部分本部分主要內容第二章質量衡算與能量衡算流體流動第三章

2、熱量傳遞第四章質量傳遞原理基礎部分第二章質量衡算與能量衡算第二章質量衡算與能量衡算第一節(jié)常用物理量常用物理量及單位換算常用物理量及其表示方法第二節(jié)質量衡算衡算系統(tǒng)的概念總質量衡算方程第三節(jié)能量衡算總能量衡算方程熱量衡算方程本章主要內容一、計量單位二、物理量的單位換算三、量綱和無量綱準數(shù)四、常用物理量及其表示方法本節(jié)的主要內容第一節(jié)常用物理量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SI7個基本單位；2個輔助單位；導出單位。第一節(jié)常用物理量一、計量單位mkg表2.1.1國際單位制的基本單位7個基本單位2個輔助單位表2.1.2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

3、體角弧度球面度radsr第一節(jié)常用物理量按照定義式由基本單位相乘或相除求得，并且其導出單位的定義式中的比例系數(shù)永遠取1。導出單位當采用其它單位制時，將各物理量的單位代入定義式中，得到的k不等于1。例如，上例中，若距離的單位為cm，則k=0.01。式中F——力；m——質量；a——加速度；u——速度；t——時間；S——距離；k——比例系數(shù)。力的導出單位，按牛頓運動定律寫出力的定義式，即按照國際單位制規(guī)定，取k=1，則力的導出單位為第一節(jié)常用物理量導出單位表2.1.3國際單位制中規(guī)定了若干具有專門名稱的導出單位第一節(jié)常用物理量同一物理量用不同單位制的單位度量時，其數(shù)值比稱為換算因數(shù)例如1m長的管用英

4、尺度量時為3.2808ft，則英尺與米的換算因數(shù)為3.2808。解：按照題意，將kgf/cm2中力的單位kgf換算為N，cm2換算為m2。查表，N與kgf的換算因數(shù)為9.80665，因此1kgf＝9.80665N又1cm＝0.01m所以：1.033kgf/cm2＝1.033×9.80665N/(0.01m)2=1.013×105N/m2【例題2.1.1】:已知1atm＝1.033kgf/cm2，將其換算為N/m2。二、物理量的單位換算第一節(jié)常用物理量——設備周圍空氣流動速度，cm/s【例題2.1.2】設備壁面因強制對流和輻射作用向周圍環(huán)境中散失的熱量可用下式表示，即式中：——對流-輻射聯(lián)合傳熱

5、系數(shù)，kcal/（m2·h·℃）若將的單位改為W/(m2·K),u的單位改為m/s，試將上式加以變換。第一節(jié)常用物理量解：根據(jù)查表，1kcal＝4186.8W·s，1h=3600s；1℃表示溫差為1℃，用K表示溫度時，溫差為1K。因此1kcal/（m2·h·℃）＝4186.8/3600W/(m2·K)＝1.163W/(m2·K)1cm/s＝0.01m/s整理上式，并略去上標，得將上兩式帶入原式中，得W/(m2·K)令為以W/(m2·K)為單位的傳熱系數(shù)，為以m/s為單位的速度？第一節(jié)常用物理量(一)量綱用來描述物體或系統(tǒng)物理狀態(tài)的可測量性質稱為它的量綱。量綱與單位的區(qū)別：量綱是可測量的性質；單

6、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?？蓽y量物理量可以分為兩類：基本量和導出量。三、量綱和無量綱準數(shù)第一節(jié)常用物理量基本量綱:質量、長度、時間、溫度的量綱，分別以M、L、t和T表示，簡稱MLtT量綱體系?！疚锢砹俊勘硎驹撐锢砹康牧烤V，不指具有確定數(shù)值的某一物理量。利用量綱所建立起來的關系是定性的而不是定量的。其它物理量均可以以M、L、t和T的組合形式表示其量綱:[速度]=[密度]=[壓強]=[粘度]=Lt－1ML－3ML－1t－2ML－1t－1第一節(jié)常用物理量(二)無量綱準數(shù)由各種變量和參數(shù)組合而成的沒有單位的群數(shù)，稱為無量綱準數(shù)。無量綱準數(shù)既無量綱，又無單位，其數(shù)值大小與

7、所選單位制無關。只要組合群數(shù)的各個量采用同一單位制，都可得到相同數(shù)值的無量綱準數(shù)。準數(shù)符號定義雷諾數(shù)(Reynold)Re=標準提法是量綱為1第一節(jié)常用物理量例如：氨的水溶液的濃度1．質量濃度與物質的量濃度mg/Lmol/L氨的質量或物質的量/溶液體積2.質量分數(shù)與摩爾分數(shù)%mg/kgmmol/kmol氨的質量/溶液的質量氨的物質的量/溶液的物質的量3．質量比與摩爾比mmol/kmolmg/kg氨