化工原理上册四章复习汇总课件

一.重要公式1.连续性方程2.柏努利方程3.阻力计算(与U型差压计相关)4.阻力计算（范宁公式）第一章：复习要点一.重要公式第一章：复习要点二.相关概念1、连续介质模型2、流体力学3、压强及表示方法（表压、真空度）4、修正压强及应用条件5、牛顿粘性定律τ=±μdu/dy适用层流6、层流与湍流分类、本质

Re<2000(层流)>4000(湍流)

本质区别：湍流有径向脉动7、粘度

1Pa·s=10P(泊)=1000cP（厘泊）8、

Re=ρud/μ9、平均速度u=umax/2（管中心，层流）第一章：复习要点二.相关概念第一章：复习要点二.相关概念10、边界层及分离11、因次分析法12、局部阻力13、de=4rhrh=流道面积/润湿周边长

de=d2-d114、管道突然扩大、缩小15、并联特点：∑hf相等16、测量—(1)点速度毕托管;(2)流量:

孔板

文丘里

转子a）特点：恒u，恒△Pm，变截面；b）标定：

第一章：复习要点二.相关概念第一章：复习要点

常温的自来水从高位槽A经φ57mm×3.5mm钢管送入密闭的容器B内，容器B上方压强表读数为5.08×104Pa。高位槽和容器的液面恒定，两者间的垂直距离为15m，已知直管长度与全部当量长度之和为83m。试求该管路最大输水量为多少？取水的密度ρ＝1000kg/m3、粘度μ＝1cP、ε＝0.2mm。第一章：复习例题解：依题意画图，见后一页。

以高位槽A的1－1与B容器的2－2间列B.E常温的自来水从高位槽A经φ57mm×3.5mm钢管送入

第一章：复习例题第一章：复习例题一.重要公式1.有效功、效率2.串、并联复合3.比例、切割4.安装高度第二章：复习要点一.重要公式第二章：复习要点二.相关概念1、离心泵结构①泵壳②泵轴③叶轮④轴封2、工作原理旋转叶轮离心力

局部负压

中心吸入

边缘压出3、欧拉方程HT=a－bVHe=a－bV24、泵的性能曲线三条:①扬程—V(He~V)②Na~V③η~V5、泵的效率分析:①容积②水力③机械第二章：复习要点二.相关概念第二章：复习要点二.相关概念6、离心泵叶片类型:①后弯β2<90o②径向β2=90o③前弯β2>90o7、工作点：泵、管路曲线交点；管路特性曲线方程：He’=H0+KV2或者He’=A+BV28、工作点调节方法：①切割D②比例n③阀门9、对泵特性影响：ρ对H无影响,对η无影响,但对Na~V有影响10、现象①气缚②气蚀11、泵选型原则①据液体种类选泵类型；②据V、He选型号：(He、V)泵≥(He、V)计算③Na校核第二章：复习要点二.相关概念第二章：复习要点

1.水流量为12m3/h，泵的出口处的压力表读数为1.9at(表)，泵的入口处的真空表读数为140mmHg，轴功率为1.2kW，电动机的转数为2900转/分，压力表和真空表的距离为0.7m，出口管和入口管直径相同，求泵的压头H和效率η？第二章：复习例题解：以真空表为1－1，压力表为2－2间列B.E1.水流量为12m3/h，泵的出口处的压力表读数为1.9a

第二章：复习例题第二章：复习例题2-20离心泵、往复泵各一台并联操作输水。两泵“合成的”性能曲线方程为：He=72.5－0.00188(V

22)2，V指总流量。阀全开时管路特性曲线方程为：He’=51+KV2,(两式中：He、He’--mH2O，V--L/s)。现停开往复泵，仅离心泵操作，阀全开时流量为53.8L/s。试求管路特性曲线方程中的

K值。第二章：复习例题P90解：只开离心泵时

He=72.5

0.00188V2V=53.8L/s时

He=72.5

0.00188V2=72.5－0.00188

53.82=67.06mHe’=51+KV2=51+K

53.82

∵He=He’

K=0.00555m/(L/s)22-20离心泵、往复泵各一台并联操作输水。两泵“合成的”性能3.用离心油泵从贮槽抽液态异丁烷至反应器，贮槽液面恒定，液面上方压强为660kPa(绝压)，泵安装于贮槽液面以下1.8m处。吸入管路的压头损失为1.2m。输送条件下的异丁烷的密度为530kg/m3，饱和蒸汽压为645kPa，输送流量下的汽蚀余量为3.3m，试分析该泵能否正常操作。[与P75例2－5类似]第二章：复习例题3.用离心油泵从贮槽抽液态异丁烷至反应器，贮槽液面恒定，液面4.用离心泵将20℃水由贮槽送出，泵的前后各装有真空表和压力表。已知泵的吸入管路总阻力和速度头之和为2mH2O柱。允许吸上真空高度为5m，大气压强为1atm，贮槽液面低于泵的吸入口距离为2m。试求：

（1）真空表读数为多少mmHg？

（2）当水温由20℃变为60℃时发现真空表与压力表读数骤然下降，此时出现什么故障？原因何在？怎样排除？（要求定量说明）第二章：复习例题4.用离心泵将20℃水由贮槽送出，泵的前后各装有真空表和压力第二章：复习例题解（1）0-0与1-1之间列B.E第二章：复习例题解（1）0-0与1-1之间列B.E第二章：复习例题第二章：复习例题一.重要公式1.过滤速率基本方程：恒压：恒速：2.过滤常数K3.洗涤时间τw第三章：复习要点一.重要公式第三章：复习要点一.重要公式洗涤速率(板框):4.生产能力G:(板框)5.曳力公式:6.Stokes公式：第三章：复习要点一.重要公式第三章：复习要点二.相关概念1．颗粒的当量直径：dev2．柯士尼公式：

4．滤液流速dV/dτ,过滤速率dV/(A.dτ)

5．单位面积上的滤液量：q=V/A6．过滤操作过程：①过滤τF

；②洗涤τw

；

③清理和组装τR

7．最大生产能力的条件：τF＋τw＝τR第三章：复习要点二.相关概念第三章：复习要点二.相关概念8.当qe≈0,板框：叶滤：9.助滤剂:(SiO2)硅藻土，珍珠岩，石棉粉，炭粉。10.自由沉降:11.重力沉降室：τ沉≤τ停

12.分离效率：η13.分离因素：K=(uT2/R)/g第三章：复习要点二.相关概念第三章：复习要点

1.某板框压滤机，过滤面积0.1m2，在规定压差下恒压过滤某悬浮液，得出下列方程式：(q＋10)2=250(τ＋0.4)式中单位：q－－L/m2，τ――min(1)求过滤249.6min所获得的滤液量为多少？(2)若先恒速过滤5min，使压差达到规定值后便恒压过滤，试问：当总过滤时间仍为249.6min，总共可得多少滤液？(3)如果操作压差增大一倍，设滤饼不可压缩，问过滤时间仍为249.6min，总共可得多少滤液？第三章：复习例题1.某板框压滤机，过滤面积0.1m2，在规定压差下恒压过滤

第三章：复习例题

解:(1)(q＋10)2=250(τ＋0.4)qe＝10(q＋10)2=250(249.6＋0.4)q=240L/m2V=Aq=240×0.1＝24L:(2)恒速过滤τ1＝5min得滤液量q1：

q12

＋q1qe

＝(1/2)Kτ1q12

＋10q1

＝(1/2)×250×5q1=20.5L/m2

恒压：(q2－q12)＋2qe(q－q1)＝K(τ－τ1)

(q2-20.52)＋2×10×(q-20.5)＝K(249.6－5)q=239.2L/m2V=Aq=239.2×0.1＝23.9L(3)操作压差增大1倍，过滤常数增大1倍K’＝500(q＋10)2=500(249.6＋0.4)q=343.5L/m2V=Aq=343.5×0.1＝34.35L第三章：复习例题解:(1)(q＋10)2=2.用某板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液，要求经过2小时得滤液4m3,不计滤布阻力,若已知过滤常数K＝1.634×10-3m2/h，试求:(1)若框的尺寸为1000mm×1000mm×35mm，则需要滤框和滤板各多少块？(2)过滤终了用水进行洗涤，洗涤水的粘度和滤液相同，洗涤压力和过滤压力相同，若洗涤水用量为0.4m3，试求洗涤时间？(3)若辅助时间为0.4h，求该压滤机的生产能力？第三章：复习例题P902.用某板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液，要求经过2小时得滤液解:(1)过滤面积A=2×1×1×n＝2n

不计滤布阻力，恒压过滤方程为V2=KA2

所以A＝V/(K

)0.5

＝4/(1.634×10-3×2)0.5=70m2

则框数n＝70/2＝35（个）

板数n＋1＝36块(2)洗涤时间为

W＝8J

=8×（0.4/4）×2＝1.6h(3)压滤机的生产能力为：

G＝V/(

+

W+

R)=4/(2+1.6+0.4)=1m3(滤液)/h第三章：复习例题解:(1)过滤面积A=2×1×1×n＝2n第三章：复习一.重要公式1.传热速率方程2.热量衡算：3.K:4.圆直管湍流第四章：复习要点Nu=0.023Re0.8Prn(流体被加热△=0.4,被冷却▽=0.3)一.重要公式第四章：复习要点二.相关概念1．传热的三种方式：①热传导，②对流，③辐射。2．热交换方式：①直接②间接。3．热传导速率①Fourier：

②4．牛顿冷却定律

（1）流体被冷却时，△T=T－TW;（2）流体被加热时，△T=TW－T。

第四章：复习要点二.相关概念第四章：复习要点二.相关概念5．四个准数(1)Nu＝αL/λ，努塞尔特准数(Nusselt)，表示对流传热系数的准数；

(2)Re＝ρLd/μ，雷诺准数(Reynolds),表示流动状态影响的准数；(3)Pr＝Cpμ/λ，普兰特准数(Prandtl),表示物性影响的准数；

(4)Gr=L3ρ2βg△t/μ2，格拉斯霍夫准数(Grashof),表示自然对流影响的准数6．α＝λ/δ第四章：复习要点二.相关概念第四章：复习要点二.相关概念7.蒸汽冷凝：(1)竖管(壁)层流：

(2)水平管外（因：d小，总处于－层流）

8．大容积饱和沸腾曲线：

自然对流、泡(核)状沸腾、膜状沸腾9．自动模化区

:与设备尺寸无关

10．强化手段：第四章：复习要点二.相关概念第四章：复习要点

1.在研究污垢对传热的影响时，采用φ28×1mm之铜管,水在管内流动，水蒸气在管外冷凝。传热系数K在很宽的水的流速范围内,对清洁管和污垢管可用如下方程表示:1/K=0.00020+1/(500u0.8)清洁管1/K=0.00070+1/(500u0.8)污垢管式中:K--传热系数,kcaL/(m2·h·℃)

u--水的流速,m/s

α=1/(500u0.8)--水的对流给热热阻，(m·h·℃)/kcal试求污垢热阻和蒸汽冷凝给热系数。已知:铜的导热率λ=330kcal/(m·h·℃)第四章：复习例题1.在研究污垢对传热的影响时，采用φ28×1mm之铜管,水

第四章：复习例题解:因铜管管壁很薄,内外管径比近似为1,则传热系数K的表达式:1/K=1/α1+δ/λ+Rs+1/α2

因题给条件,清洁管经验式中的数值0.00020应是管壁及蒸汽冷凝给热热阻,故两方程相减得污垢热阻:Rs=0.00050[(m·h·℃)/kcal]铜的导热率λ=330[kcal/(m·h·℃)]管壁热阻

δ/λ=0.001/330=0.000003[(m2·h·℃)/kcal]可以略去不计，故:1/α1=0.00020所以蒸汽冷凝给热系数

α1=1/0.00020=5000[kcaL/(m2·h·℃)]第四章：复习例题解:因铜管管壁很薄,内外管径比近2.有一列管式换热器,装有φ25×2.5mm钢管300根,管长为2m。要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃,选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。若水蒸气的冷凝给热系数为ao=104W/(m2·K),管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计,而且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性常数为cpc=1kJ/(kg·K),λ=2.85×10-2W/(m·K),μ=1.98×10-5(Pa·s),Pr=0.7。试求:(1)空气在管内的对流给热系数;(2)求换热器的总传热系数(以管子外表面为基准);(3)通过计算说明该换器能否满足需要?(4)计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。第四章：复习例题2.有一列管式换热器,装有φ25×2.5mm钢管3002.解:(1)di=25-2.5×2＝20cm＝0.02m，G=W/AG=8000/(3600×0.785×0.022×300)=23.59kg/(s.m2)Re=diuρ/μ=diG/μ=0.02×23.59/(1.98×10-5)=2.38×104>104

Pr=0.7L/di=2/0.025=80∴αi=0.023(λ/di)Re0.8Pr0.4

=0.023×(2.85×10-2/0.02)×(2.38×104)0.8×0.70.4=90.1W/(m2·℃)(2)管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计

1/Ko=1/ao+do/(ai·di)=1/104+25/(90.1×20)=0.01397(m2·℃)/W

∴Ko=71.6W/(m2·℃)第四章：复习例题2.解:(1)di=25-2.5×2＝20cm＝0.022.(3)Q=Wccpc(t2-t1)=(8000/3600)×103×(85-20)=1.44×105WΔtm=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)=[(108-20)-(108-85)]/Ln[(108-20)/(108-85)]=48.4℃

提供Ao=nπdoL=300×3.14×0.025×2=47.1m2

Q=KoAo/Δtm需要Ao’=Q/KoΔtm=1.44×105/(71.6×48.4)=41.6m2

Ao’<Ao

满足要求第四章：复习例题2.(3)Q=Wccpc(t2-t1)第四章：复习例2.(4)求壁温Tw∵壁的热阻忽略

∴Tw=tw空气平均温度tm=(20+85)/2=52.5℃传热速率＝温差(推动力)/热阻∵

(T-Tw)/(1/ao)=(Tw-tm)/[do/(aidi)]即（108-Tw)/(1×10-4)=(Tw-52.5)/[25/(90.1×20)]

∴Tw=107.6℃≈108℃即:壁温接近外侧蒸汽温度

(或α大的一侧流体的温度)第四章：复习例题2.(4)