第02章质量衡算与能量衡算ppt课件.ppt

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1、原理基础部分原理基础部分在环境污染控制工程领域,无论是水处理、废气处理和固体废弃物处理处置,还是给水排水管道工程,都涉及流体流动和热量、质量传递现象。流体流动:输送流体、沉降分离流体中颗粒物,污染物的过滤分离等热量传递:加热、冷却、干燥、蒸发以及管道、设备的保温等质量传递:吸收、吸附、吹脱、膜分离以及生物、化学反应等本部分主要讲述质量衡算、能量衡算等环境工程中分析问题的基本方法,以及流体流动和热量、质量传递的基础理论。系统掌握流体流动和热量、质量传递过程的基础理论,对优化污染物的分离和转化过程、提高污染控制工程的效率具有重要意义。原理基础部分本部分主要内容第二章质量衡算与能量衡算流体流动第三章

2、热量传递第四章质量传递原理基础部分第二章质量衡算与能量衡算第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量常用物理量及单位换算常用物理量及其表示方法第二节质量衡算衡算系统的概念总质量衡算方程第三节能量衡算总能量衡算方程热量衡算方程本章主要内容一、计量单位二、物理量的单位换算三、量纲和无量纲准数四、常用物理量及其表示方法本节的主要内容第一节常用物理量计量单位是度量物理量的标准物理量=数值×单位国际单位制,符号为SI7个基本单位;2个辅助单位;导出单位。第一节常用物理量一、计量单位mkg表2.1.1国际单位制的基本单位7个基本单位2个辅助单位表2.1.2国际单位制的辅助单位量的名称单位名称单位符号平面角立

3、体角弧度球面度radsr第一节常用物理量按照定义式由基本单位相乘或相除求得,并且其导出单位的定义式中的比例系数永远取1。导出单位当采用其它单位制时,将各物理量的单位代入定义式中,得到的k不等于1。例如,上例中,若距离的单位为cm,则k=0.01。式中F——力;m——质量;a——加速度;u——速度;t——时间;S——距离;k——比例系数。力的导出单位,按牛顿运动定律写出力的定义式,即按照国际单位制规定,取k=1,则力的导出单位为第一节常用物理量导出单位表2.1.3国际单位制中规定了若干具有专门名称的导出单位第一节常用物理量同一物理量用不同单位制的单位度量时,其数值比称为换算因数例如1m长的管用英

4、尺度量时为3.2808ft,则英尺与米的换算因数为3.2808。解:按照题意,将kgf/cm2中力的单位kgf换算为N,cm2换算为m2。查表,N与kgf的换算因数为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【例题2.1.1】:已知1atm=1.033kgf/cm2,将其换算为N/m2。二、物理量的单位换算第一节常用物理量——设备周围空气流动速度,cm/s【例题2.1.2】设备壁面因强制对流和辐射作用向周围环境中散失的热量可用下式表示,即式中:——对流-辐射联合传热

5、系数,kcal/(m2·h·℃)若将的单位改为W/(m2·K),u的单位改为m/s,试将上式加以变换。第一节常用物理量解:根据查表,1kcal=4186.8W·s,1h=3600s;1℃表示温差为1℃,用K表示温度时,温差为1K。因此1kcal/(m2·h·℃)=4186.8/3600W/(m2·K)=1.163W/(m2·K)1cm/s=0.01m/s整理上式,并略去上标,得将上两式带入原式中,得W/(m2·K)令为以W/(m2·K)为单位的传热系数,为以m/s为单位的速度?第一节常用物理量(一)量纲用来描述物体或系统物理状态的可测量性质称为它的量纲。量纲与单位的区别:量纲是可测量的性质;单

6、位是测量的标准,用这些标准和确定的数值可以定量地描述量纲。可测量物理量可以分为两类:基本量和导出量。三、量纲和无量纲准数第一节常用物理量基本量纲:质量、长度、时间、温度的量纲,分别以M、L、t和T表示,简称MLtT量纲体系。【物理量】表示该物理量的量纲,不指具有确定数值的某一物理量。利用量纲所建立起来的关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的组合形式表示其量纲:[速度]=[密度]=[压强]=[粘度]=Lt-1ML-3ML-1t-2ML-1t-1第一节常用物理量(二)无量纲准数由各种变量和参数组合而成的没有单位的群数,称为无量纲准数。无量纲准数既无量纲,又无单位,其数值大小与

7、所选单位制无关。只要组合群数的各个量采用同一单位制,都可得到相同数值的无量纲准数。准数符号定义雷诺数(Reynold)Re=标准提法是量纲为1第一节常用物理量例如:氨的水溶液的浓度1.质量浓度与物质的量浓度mg/Lmol/L氨的质量或物质的量/溶液体积2.质量分数与摩尔分数%mg/kgmmol/kmol氨的质量/溶液的质量氨的物质的量/溶液的物质的量3.质量比与摩尔比mmol/kmolmg/kg氨

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