第2章質(zhì)量衡算與能量衡算

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1、環(huán)境工程原理付曉茹第一篇環(huán)境工程原理基礎(chǔ)在環(huán)境污染控制工程領(lǐng)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、熱量傳遞、質(zhì)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(shè)備的保溫等質(zhì)量傳遞：吸收、吸附、吹脫、膜分離以及生物、化學(xué)反應(yīng)等本篇主要講述質(zhì)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傳遞、質(zhì)量傳遞的基礎(chǔ)理論。系統(tǒng)掌握流體流動和熱量傳遞、質(zhì)量傳遞過程的基礎(chǔ)理論，對優(yōu)化污染物的分離和轉(zhuǎn)化過程、提高污染

2、控制工程的效率具有重要意義。第一篇環(huán)境工程原理基礎(chǔ)本篇主要內(nèi)容第二章質(zhì)量衡算與能量衡算第三章流體流動第四章熱量傳遞第五章質(zhì)量傳遞第一篇環(huán)境工程原理基礎(chǔ)第二章質(zhì)量衡算與能量衡算本章重點基本概念：濃度（質(zhì)量濃度、物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)、質(zhì)量比、摩爾比）、流量與流速、衡算系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、開放系統(tǒng)計算：穩(wěn)態(tài)非反應(yīng)/反應(yīng)系統(tǒng)的質(zhì)量衡算、封閉系統(tǒng)的熱量衡算第二章質(zhì)量衡算與能量衡算2.1常用物理量2.2質(zhì)量衡算2.3能量衡算2.1常用物理量2.1.1計量單位2.1.2物理量的單位換算2.1.3量綱和無量綱2.1.4常用物理量及其表示

3、方法（▲）2.1.1計量單位計量單位是度量物理量的標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)出單位。2.1.1計量單位國際單位制的基本單位量的名稱單位名稱單位符號長度米m質(zhì)量千克kg時間秒s電流安[培]A熱力學(xué)溫度開[爾文]K物質(zhì)的量摩[爾]mol發(fā)光強度坎[德拉]cd2個輔助單位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體角弧度球面度radsr按照定義式由基本單位相乘或相除求得，并且其導(dǎo)出單位的定義式中的比例系數(shù)永遠取1。導(dǎo)出單位2.1.1計量單位當(dāng)采用其他單位制時，將各物理量的單位代

4、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(zhì)量；a——加速度；u——速度；t——時間；s——距離；k——比例系數(shù)。力的導(dǎo)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(dǎo)出單位為導(dǎo)出單位2.1.1計量單位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長的管用英尺度量時為3.28084ft，則英尺與米的換算因數(shù)為3.28084。2.1.2物理量的單位換算2.1.2物理量的單位換算例題：已知1atm=1.033kgf/cm2，將

5、其換算為N/m2。1kgf=9.80665N1cm=0.01m1atm=1.033kgf/cm2=1.033×9.80665N/(0.01m)2=1.013×105N/m2(1)量綱用來描述物體或系統(tǒng)物理狀態(tài)的可測量性質(zhì)稱為它的量綱。量綱與單位的區(qū)別：量綱是可測量的性質(zhì)；單位是測量的標(biāo)準(zhǔn)，用這些標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)出量。2.1.3量綱和無量綱基本量綱:質(zhì)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

6、一物理量。利用量綱所建立起來的關(guān)系是定性的而不是定量的。其他物理量均可以以M、L、t和T的組合形式表示其量綱:[速度]=[密度]=[壓強]=[黏度]=Lt－1ML－3ML－1t－2ML－1t－12.1.3量綱和無量綱(2)無量綱準(zhǔn)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(zhǔn)數(shù)。無量綱準(zhǔn)數(shù)既無量綱，又無單位，其數(shù)值大小與所選單位制無關(guān)。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(zhǔn)數(shù)。準(zhǔn)數(shù)符號定義雷諾數(shù)(Reynold)Re標(biāo)準(zhǔn)提法是量綱為12.1.3量綱和無量綱2.1.4常用物理量及其表示方法（▲）（

7、1）濃度質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)質(zhì)量比與摩爾比（2）流量（3）流速（4）通量例如：氨的水溶液的濃度1）質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度mg/Lmol/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)%kg/kgkmol/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kmol/kmolkg/kg氨的質(zhì)量/水的質(zhì)量氨的物質(zhì)的量/水的物質(zhì)的量（1）濃度（1）濃度1）質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度質(zhì)量濃度：ρA=mA/V物質(zhì)的量濃度：cA=nA/V質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度的關(guān)系cA=ρA/MA混合液體/氣體的

8、濃度怎樣計算？（1）濃度2）質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)：xmA=mA/m摩爾分?jǐn)?shù)：xA=nA/n摩爾分?jǐn)?shù)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系質(zhì)量分?jǐn)?shù)與質(zhì)量濃度的關(guān)系（液體）體積分?jǐn)?shù)與質(zhì)量濃度的關(guān)系（氣體）組分A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系在水處理中，污水中的污染物濃度一般較低，1L污