化工原理总复习上课件

第一章流体流动

流体静力学密度不可压缩(恒密度)流体和可压缩性(变密度)流体压力压强常用单位p8-9真空度=－表压静力学基本方程U型压差计测得的是修正压强差或阻力损失和动能之和,水平管测的是压强差ρ液体>ρ气体流体动力学定态流动与非定态流动连续性方程

柏努利方程式g∆Z+∆u2/2+∆p/ρ=We-∑hfg∆Z+∆u2/2+∆p/ρ=0基准、各项单位物理意义能量转换？如何判断流动方向有效功率Ne=WeW=WeVρ轴功率

N=Ne/η流动阻力∑hf=hf+hf’流动阻力局部阻力直管阻力产生阻力的主要原因是粘性直管阻力粘性：牛顿粘性定律（层流时的牛顿型流体）液体：T↑→μ↓气体：T↑→μ↑μ液体>μ气体动力粘度μ

SI制：Pa·s

运动粘度：粘度μ与密度ρ的之比。单位：SI制m2/s光滑管:Re=3×103~1×105λ=0.3164/Re0.25

完全湍流区：λ=λ(ε/d)Re>4000湍流区：λ=φ(Re，ε/d)流动型态层流Re≤2000u=umax/2λ=64/Re速度分布u=u(1-r2/R2)层流公式均由理论推导局部阻力ζ进口

=0.5

ζ出口

=1

等径管：

总阻力变径管：∑hf＝∑hf1＋∑hf2＋∑hf3＋….123∑hf1∑hf2∑hf3流速与流量的测量测速管（皮托管）：测量点速度孔板流量计：恒截面、变压差文丘里流量计：恒截面、变压差；能量损失小，造价高转子流量计：恒压差、恒流速、变截面测压孔正对水流方向pmB(动能和静压强)，侧壁小孔的测压管pmA(静压强)

第二章流体输送机械离心泵结构泵壳作用气缚现象：气体的密度太小

性能参数:流量/扬程/有效功率/轴功率汇集由叶轮抛出的液体;动能→静压能)。静压能↑和动能↑分①闭式②

半闭式③敞式叶轮作用Ne=WeW=WeVρg/g=ρgVH轴功率N=Ne/η=ρgVH/η泵的进口处安＿＿＿，泵出口处安＿＿＿＿和＿＿＿，而在出口处，＿＿必须安在＿＿＿之前，在出口管路上还应安装测量＿＿的仪表。真空表压力表出口阀门出口阀门压力表流量2．离心泵的特性曲线p67转速n一定时，由实验测得H～V，Na～V，η～V，这三条曲线称为特性曲线，由泵制造厂提供。供泵用户使用。泵厂以20℃清水作为工质做实验测定性能曲线。说明：①H~V曲线V，H

一般H=A－BV2

2.3、离心泵的性能曲线2.3、离心泵的性能曲线②Na~V曲线：

V，Na大流量大电机当V=0，Na最小

关闭出口阀启动泵，启动电流最小2.3、离心泵的性能曲线③~V曲线：V，max称为设计点。铭牌:max对应的性能参数（1）流体的性质：P72

密度：,(Na、Ne)

（H，V，）与无关；粘度：，（H，V，）;

Na

3．离心泵性能改变及换算Ne=ρgVH3．离心泵性能改变及换算（2）转速——n20%以内——比例定律P70（2-12）(3)叶轮直径——D-5%以内3．离心泵性能改变及换算切割定律P71（2-14）——切割P71离心泵的工作点和流量调节管路特性曲线He’=H0＋KV2

H0＝△Z+△p/ρgK＝8λ(l+∑le)/π2d5g2）工作点M点： H=A－BV2

H=H0＋KV2HVHe’-VHe-VM工作点M：离心泵的性能曲线与管路特性曲线的交点。HMVMVM和HM3．离心泵的流量调节（1）改变出口阀开度---常用HVMVMM1VM1H1H关小出口阀--改变管路特性le→管特线变陡H，V工作点上移如何计算消耗在调节阀门上的扬程值n↑→n1HMVMM1VM1n1n(2)改变叶轮转速--改变泵的特性H-V线上移M→M1点,V↑(3)车削叶轮直径--改变泵的特性3．离心泵的流量调节HMVMM1VM1D1DD↓→D1

H-V线下移M→M1点，V↓2、离心泵的组合操作

1）泵的串联p74设离心泵型号相同原则：流量相同，扬程相加H串＞H单HMV单M1V串VH串HM串联泵的扬程是单泵特性曲线上的扬程的两倍bV串＞V单单泵在b点工作2、离心泵的组合操作2)．泵的并联p74设离心泵型号相同原则：扬程相同，流量相加V并＞V单单泵在b点工作HMV单M1VH并＞H单V并H并b并联泵的流量是单泵特性曲线上流量的两倍单颗粒与颗粒群的几何特性定义p941、球形：

体积：V=πdp3/6m3

表面积：S=πdp2m2

比表面积：a=S/V=6/dp1/mdp第三章非均相分离

2、非球形参量：等体积当量直径de,vp95

de,v=(6V/π)1/3

形状系数（球形度）ψp95ψ=πd2e,v/S3、床层特性1）固定床层：有众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层。固定床二、颗粒群2）床层的空隙率εp98ε＝空隙体积/床层体积

=(床层体积-颗粒所占的体积)/床层体积

二、颗粒群颗粒比表面积a：单位体积颗粒具有的表面积1m3床层aB＝（1－ε）a床层的比表面p98床层比表面积aB：单位体积床层具有的颗粒的表面积aB=颗粒表面积/床层体积a=颗粒表面积/颗粒体积过滤滤饼过滤（饼层过滤）：特点不可压缩滤饼：s＝0可压缩滤饼深层过滤（深床过滤）：特点过滤循环包括过滤，洗涤，卸料三个阶段。在过滤的大部分时间中，滤饼起到了主要过滤介质的作用物料衡算p99

设过滤面积Am2，滤液Vm3，滤饼厚度Lm，滤饼空隙率ε

悬浮液:滤液V（V+LA）滤饼LA：液体LAε

固体LA(1-ε)Φ＝LA(1-ε)ρp/(V+LAε)kg/m3清液过滤基本方程式爬流时，数学模型法得柯士尼方程∴u＝dq/dτ=(∆pm)1-s/μr0Φ(q+qe)令过滤常数K=2(∆pm)1-s/μr0Φ=2k(∆pm)1-s∴

过滤基本方程式不可压缩滤饼S=0过滤速率滤布介质阻力可以忽略基本的过滤操作有恒压过滤和恒速过滤两种。q2+2qqe=Kτ

(q+qe)2=K(τ+τe)q2=Kτ（qe=0，τe=0）V2=KA2τV-τ曲线（抛物线）恒压过滤洗涤速率(dV/dτ)W：(dV/dτ)W=const.(dq/dτ)W=const.若洗涤液用量VW，洗涤所需时间τW

τW=qW/(dq/dτ)W

与过滤设备有关恒速过滤dq/dτ=q/τ=K/2(q+qe)=const.∴q2+qqe=(K/2)τq2=(K/2)τ滤布介质阻力可以忽略种类：间歇:如叶滤机、板框压滤机连续:如回转真空过滤机3.3.6过滤设备叶滤机：过滤面积＝洗涤面积＝2×叶片侧面积×叶片数过滤终了时滤饼厚度＝洗涤滤饼厚度(dV/dτ)W＝(dV/dτ)E二、板框压滤机p102结构:板，框交替排列，板2种，框1种一个滤框提供2个过滤面积过滤面积=2×框面积×框数滤饼充满框时：V滤饼＝框面积×框厚度×框数(dV/dτ)W＝(dV/dτ)E/4过滤机的生产能力

生产能力：单位时间获得的滤液量间歇过滤机：G=3600VF/τ=3600VF/(τF+τW+τR)m3/hVF：总共获得的滤液量，m3/sn↑，G↑但n过大，滤饼太薄不能卸除二、连续过滤机的生产能力p112沉降重力沉降：作用力重力

离心沉降：作用力离心力沉降速度ut,又称终端速度,加速阶段终了时颗粒相对于流体的速度。降尘室生产能力V≤Aut=LBut即处理能力与设备的底面积有关，与高度无关三、旋风分离器外旋流：下螺旋运动内旋流：上螺旋运动主要除尘区：外旋流上部动画原理临界粒径：被旋风分离器完全去除的最小颗粒的粒径P1223-52分离效率总效率η0=(c1-c2)/c1粒级效率ηpi=(c1i-c2i)/c1iP1223-533-54总分离效率η=(c1-c2)/c1c1进口气体含尘浓度，g/m3c2出口气体含尘浓度，g/m3η的大小是旋风分离器数分离性能的另一指标。缺点是不能反映旋风筒对各尺寸粒子的不同分离效果。3、分离效率p1223-53粒级效率ηpi=(c1i-c2i)/c1ic1i进口气体颗粒在第i段内的浓度，g/m3c2i出口气体颗粒在第i段内的浓度，g/m33、分离效率p122η＝∑xiηpiXi:第i段内颗粒占总颗粒的质量分数3-54第四章传热热传导（导热）基本方式只存在密实的固体中不能在真空中进行对流：自然对流/强制对流热辐射：不能在真空中进行能在真空中进行稳态与非稳态传热

等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。

不同温度的等温面不相交，因为一个点不可能具有两个不同的温度传热速率Q：热流量，单位时间内通过传热面的热量，单位J/s或W。热流密度q：热通量，单位时间内通过单位传热面积的热量，单位J/(s.m2)或W/m2。4.2.2傅立叶定律

热通量，J/(s.m2)或W/m2t/n

:温度梯度，℃/m或K/m

:导热系数，W/(m·℃)传热方向与温度梯度方向相反4.2.3导热系数各种物质的导热系数

金属固体

>非金属固体

>液体

>气体

λ可取平均温度下的数值，视作常数多层平壁热传导温差越大,热阻越大,λ越小一、给热过程p142给热：热传导+对流二、对流给热的分类无相变：自然对流：强制对流：管内管外4.3.2对流给热概述

有相变：蒸汽冷凝液体沸腾湍流层对流层流底层传导温度梯度最大Q=α0A0(T-Tw)=αiAi(tw-t)

牛顿冷却定律

对流

传导

传导

传导

对流Q对流传热系数α强制>α自然α液体>α气体α湍流>α层流

α直列<α错列相变>无相变α滴状>α膜状影响对流给热系数的主要因素有流体的种类与相态变化情况，流体的性质，流体的流动状况，流体的对流状况，传热面的形状、位置和大小（1）圆形直管强制对流1）低粘度（μ<2μ水）①Re>10000，充分湍流②0.7<Pr<120③μ<2μ水④L/di≥50管内强制对流给热α=A(T)u0.8/d0.2Nu=0.023Re0.8Prn定性温度定性尺寸特征速度无相变强制对流系数α来自因次分析法（半理论、半经验方法）d增加α如何变？3)换热器的管间流动p181图折流挡板:目的提高壳程α值

Re>100时就可能达到湍流，提高对流传热系数,但是流动阻力增大。1．膜状冷凝：当冷凝液能润湿壁面时，则在壁面上形成一层完整的液膜。二、蒸汽冷凝方式p155

滴状冷凝：当冷凝液不能润湿壁面四、影响冷凝给热的因素及强化措施

影响冷凝给热的因素：

蒸汽蒸汽流速和流向物性同向：加速，α增大反向：减速，α减小不凝性气体不凝性气体热阻↑

→α↓潜热传热过程的计算类型：设计型：Q→A

操作型：A→核算指标（多为温度）计算基础：能量衡算总传热速率方程稳态传热，热损失不计热流体放出热量＝冷流体吸收热量显热：=Whcph(T1-T2)=WCcpC(t2-t1)能量衡算p169潜热：T2＝TsWhr=WCcpC(t2-t1)Q＝Wcp∆t

∆tm=(∆t2-∆t1)/ln(∆t2/∆t1)总传热速率方程Q=KiAi∆tm=K0A0∆tm

Ai=nπdiLA0=nπd0L逆流流体流向p174t2t1T1T2流体流向p174并流t2t1T1T2流体流向p174错流t2t1T1T2流体流向p174折流多管程设计目的：提高管程α值

t2t1T1T2

t2At1T2T1逆流T1=90C

T2=70C

t2=60C

t1=20C

∆t1＝30C

∆t2＝50C

∆tm＝39.2C

若∆t1=∆t2，则∆tm=∆t1=∆t2

t2At1T2T1并流t2t1T1T2T1=90C

T2=70C

t1=20C

t2=60C

∆t1＝70C

∆tm＝30.8C

若一侧有相变：∆tm并流＝∆tm逆流并流T1=120C

T2=120Ct1=20C

t2=80C

∆t2＝40C

∆tm＝65.5C

∆t1＝100C

逆流T1=120CT2=120C

t2=80Ct1=20C∆t1＝40C

∆t2＝100C

∆tm＝65.5C

2、错流或折流的平均温度差Q=KA∆tm逆流4.5.3对数平均温差φ∆tφ∆t：温度校正系数φ∆t＝f(P,R)p1731/K0=1/α0+bd0/(λdm)+d0/(αidi)1/Ki=