[工学]第02章_质量衡算与能量衡算.pptVIP

环境工程原理基础 教学基本内容 二、质量衡算与能量衡算 1．常用物理量 （1）常用物理量及单位换算 计量单位（国际单位制）、常用物理量的单位换算、量纲和无量纲准数 （2）常用物理量及其表示方法 浓度、流量、流速、通量的表示方法 2．质量衡算 （1）衡算系统的概念 衡算系统、衡算对象、衡算基准 （2）总质量衡算方程 3．能量衡算 （1）总能量衡算方程 （2）热量衡算方程 封闭系统的热量衡算、开放系统的热量衡算 *三、流体流动 1．管流系统的衡算方程 （1）质量衡算方程 管流系统的总衡算方程、不可压缩流体管内流动的连续性方程 （2）能量衡算方程 总能量衡算方程、机械能衡算方程、不同基准的机械能衡算方程形式 （3）机械能衡算方程的应用 2．流体流动的内摩擦力 牛顿粘性定律、动力粘性系数、牛顿流体、流动状态对剪切应力的影响 3．边界层理论 （1）边界层理论 边界层理论要点、平板上和圆直管内边界层的形成过程、边界层的厚度、进口段长度 （2）边界层分离 边界层分离的概念、分离的条件及影响分离点的影响因素 4．流体流动的阻力损失 （1）阻力损失的种类（摩擦阻力、形体阻力）、产生的原因和影响因素 （2）圆直管内流动的沿程阻力损失 范宁公式、摩擦系数/范宁摩擦因子、层流流动的速度分布和阻力损失、湍流流动的速度分布和阻力损失 （3）管道内的局部阻力损失 局部阻力系数、当量长度 5．管路计算 简单管路、分支管路、并联管路的特点和计算 6．流体测量 测速管、孔板流量计、文丘里流量计和转子流量计的原理及计算 四、热量传递 1．热量传递的方式 热传导 对流传热 辐射传热 2．热传导 （1）傅立叶定律 傅立叶定律、导热系数 导温系数 （2）通过壁面的稳定热传导 通过平壁和圆管壁的热传导速率方程、串联热阻叠加原则、接触热阻 3．对流传热 （1）对流传热机理 传热边界层、边界层厚度、影响对流传热的因素 （2）对流传热速率 牛顿冷却定律、*对流传热系数（管内强制对流、大空间自然对流） （3）保温层的临界直径 （4）间壁传热过程 总传热速率方程、总传热系数、对流传热控制、平均温差计算、*传热单元数法 4．辐射传热 （1）辐射传热的基本概念 热辐射、辐射传热、物体的辐射能力、单色辐射能力、最大单色辐射能力的波长与温度的关系 （2）黑体和灰体的辐射能力 斯蒂芬－波尔茨曼定律、黑度、克希霍夫定律、物体间的辐射传热速率 （3）气体热辐射的特点 5．换热器 （1）换热器的分类与结构形式 （2）间壁式换热器的类型与结构 （3）强化传热的途径 五、质量传递 1．基本概念 （1）传质机理、分子扩散、涡流扩散 （2）分子扩散 费克定律、分子扩散系数及其影响因素 2．分子传质 （1）单向扩散 费克定律的普通形式、扩散通量、浓度分布 （2）等分子反向扩散 扩散通量、浓度分布 （3）界面上有化学反应的稳态传质 3. 对流传质 （1）传质机理 传质边界层、边界层厚度、流态对传质的影响 （2）单相中对流传质 对流传质速率方程、等分子反向扩散时的传质系数、单向扩散时的传质系数 *（3）典型情况对流传质系数 平板上的湍流传质、平板上的层流传质、圆管内的层流传质 一、计量单位 二、物理量的单位换算 三、量纲和无量纲准数 无量纲准数 1、衡算的系统： 2、衡算的对象： 3、衡算的基准： 1、需要划定衡算的系统 2、要确定衡算的对象 3、确定衡算的基准 4、绘制质量衡算系统图 5、注意单位要统一 各种情况下的质量衡算 氯化物的输出速率为 氯化物的输入速率为 第二节 质量衡算 解：根据质量衡算方程 【例题2.2.5】一圆筒形储罐，直径为0.8m。罐内盛有2m深的水。在无水源补充的情况下，打开底部阀门放水。已知水流出的质量流量与水深Z的关系为 kg/s，求经过多长时间后，水位下降至1m？ kg/s kg t=1518 s 第二节 质量衡算 ≠0 (2.2.3) (二)非稳态系统 ρ0 ρ1 ρ2 ρ4 ρ3 【例题】某污水处理工艺中含有沉淀池和浓缩池，沉淀池用于去除水中的悬浮物，浓缩池用于将沉淀的污泥进一步浓缩，浓缩池的上清液返回到沉淀池中。污水流量为5000m3/d，悬浮物含量为200mg/L，沉淀池出水中悬浮物浓度为20mg/L，沉淀污泥的含水率为99.8%，进入浓缩池停留一定时间后，排出的污泥含水率为96%，上清液中的悬浮物含量为100mg/L。假设系统处于稳定状态，过程中没有生物作用。求整个系统的污泥产量和排水量，以及浓缩池上清液回流量。污水的比重为1000kg/m3。 ？ ？ ？ 根据需要划定衡算的系