化工原理1-25-总复习

《化工原理1-25-总复习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理1-25-总复习（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、化工原理化工原理 1-25-1-25-总复习总复习本文由 hmath 数学贡献pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。化工原理 1 电子课件-25 The Principal of Chemical Engineering化工原理 1-总复习石新雨 化学与环境工程学院 2010.06.07湖北民族学院 2010 年春Content：1 1 2 3 4 1 5 6 1 7流体流动 流体输送机械 机械分离与固体流态化 搅拌 传热 传热设备 蒸发1 1流体流动 Fluid flow1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 流体静止的基本方程

2、流体流动的基本方程 流体流动现象 管内流动的阻力损失 管路计算 流量测量? ? ? ? ?1 1流体流动一、重点要求：1、掌握流体密度和粘度的定义、数据求取及换算； ? 2、了解流动中的连续性、稳定性； ? 3、掌握流体静力学方程、连续性方程、柏努利方程的内容 及应用； ? 4、掌握流动型态及判断，雷诺准数的物理意义及计算； ? 5、掌握流动阻力的计算，流体适宜流速的选择及管径计 算； ? 6、简单管路的设计计算及输送能力的核算； ? 7、掌握管路中流体的压力、流速及流量的测量：压差计、 毕托管、孔板流量计、转子流量计的工作原理、基本结构及 特点； ? 8、了解因次分析法的相关概念。管路计算

3、应 用 流速与流量测定流体流动 基本方程式流体流动 主要参数 流体流动 阻力计算物料衡算能量衡算u =0静力学基本方程及其应用图 1 流体流动内容便览二、主要公式：1、静力学方程 ? 2、连续性方程p1 p ? gz1 ? 2 ? gz 2 ? ?u1A11 = u2A22u 2 ? d1 ? u1 ? d 2 ? ? ? ? ?22 ? 2 圆形管道： d1 u1 ? d 2 u2 4 43、伯努利方程： 不可压缩理想流体2 p 1 u 12 p2 u2 gz 1 ? ? ? gz 2 ? ? ? 2 ? 2静静 止力 时学 为方 程(J/kg )实际流体：u12 p1 u 22 p2 gZ

4、1 ? ? ? we ? gZ 2 ? ? ? w f 2 ? 2 ? (J/kg ) 单位质量, wfp1 u 12 p 2 u 22 z1 ? ? ? he ? z 2 ? ? ? hf ?g 2 g ?g 2 g(m) 单位重量, hfu12 ?u 22 ?gz1 ? p1 ? ? ?p e ? ?gz 2 ? p 2 ? ? ?p f (Pa) 单位体积，?pf 2 24、雷诺数Re ?du? ?5、阻力损失计算（1）圆形直管： 层流： ? ?湍流： ?64 Re二者 比较l ?u ?p f ? ? d 22范宁公式l u2 wf ? ? ? d 2p ff ( Re , ) d32

5、? lu 64 l ? u 2 64 l ? u 2 ?p f ? ? ? 2 du ? d 2 d Re d 2 ?摩狄摩擦系数图 经验式：柏氏、顾氏公式哈根-泊肃叶公式（2）局部阻力： 局部阻力系数法：h fu2 ? 2le u 2 当量长度法： h f ? ? d 2l ? ?le u2 ? ? ? ? ? ? 总的阻力计算式： h f ? ? d ? ? 26、流量测量孔板流量计： 2 gR ( ?i ? ? ) 横截面、变压差 qv ? u0 A0 ? c0 A0 ? （hf 大，能耗大） 转子流量计： qv ? C R A2 变截面、恒压差 （qv 范围大）2 gV f ( ? f

6、 ? ? ) Af ?q v,Bq v,AA ? ?f ? ?B ? ?B ? ?f ? ?A ?三、计算举例:应用柏努利方程式解题要点:作图与确定衡算范围根据题意画出流动系统的示意图，并指明流体的流动方向。 定出上、下游截面，以明确流动系统的衡算范围；正确选取截面； ? 选取基准水平面； ? 计算截面上的各能量，求解。2流体输送机械 Fluid transport machine2.1 离心泵 ? 2.2 其他类型泵 ? 2.3 通风机、鼓风机、 压缩机和真空泵一、本章要求：1、了解输送设备在生产中的应用及分类； ? 2、掌握离心泵性能参数、特性曲线、工作点的计 算及学会离心泵的选用、安装、

7、维护等； ? 3、了解往复泵、旋涡泵的工作原理、特性、流量 调节方法、安装要点及适应范围； ? 4、了解压缩机、鼓风机、通风机的工作原理、特 点及选用方法；了解离心通风机的特性参数； ? 5、了解真空泵的主要性能及选用。主要性能参数操作与调节基本内容与结构分类及选型特性曲线安装特点图 2 设备内容便览离心泵Centrifugal pumps中间水面下降压强下降 四周水面上升压强上升 离心泵工作原理灌泵启动 叶轮旋 转使液体离心甩出得到静 压和速度 泵壳内能量转 换 高能流体。 故曰：离心泵。4 5 6 3 2 1二、重要概念：1、离心泵的结构与工作原理； ? 2、离心泵的性能参数(Q,H,Ne

8、)与特性曲线； ? 3、 “气敷”与“气蚀”现象； ? 4、管路特征方程式； ? 5、离心泵工作点； ? 6、离心泵流量调节；三、主要公式：1、理论压头（扬程）p ? pb u c ? u b H ? h0 ? c ? ? h fbc ?g 2g2 22、功率Ne=HQg ，有效功率； N：外界通过泵轴输入给泵的功率，轴功率。3、效率N e HQ?g ? N N4、泵的安装高度p s pv zs ? ? ? ?h f ( s ?e ) ? ?h 允许 ?g ?gpe u e pv ?h ? （ ? ） ? ?g 2 g ?g2气蚀余量ue z s ? H s ? ? ?h f ( s ? e

9、) 2g2H s ?p s - pe ?g允许吸上真空度 Hspc ? pb u c ? u b ? ? h fbc 泵的特性曲线： H ? h0 ? ?g 2g22管路特性方程：p ?u 2 he ? ?z ? ? ? ? hf ?g 2 gA BQ22h e ? A ? BQ离心泵工作点泵特 性曲线与管路特性曲 线的交点 M。例 1、用离心泵把 20的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位 维持恒定。各部分相对位置如图 1 所示，管路的直径均为 76mm2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表读数 为185mmHg，水流经吸入管（包括管入口）与排出管 （不包括喷头）的能量损失可分别按 2u 2

10、? h f 与 10u 2 ? ? hf ? 计算，由于管径不变，故式中 u 为吸入或排出管的流速 m/s，排水管与喷头连接处的压强为 9.81104Pa（表压） 。 试求泵的有效功率。 解：取截面 00为槽中水面， 11截面为泵入口处，22 截面为排水管与喷头连接处得 截面。则有： u0=0，z0=0，P0=0（表压） ； u1=u，z1=1.5m，P1=-185mmHg（表压）= -2.47104 Pa； u2=u，z2=14m，P2=9.81104 Pa（表压） 。 u 所以，在截面 00与 11之间有： gz ? ? P ? ? w ? 02 1 1 1即：u 2 ? 2.47 ? 1

11、0 4 9.81 ? 1.5 ? ? ? 2?u2 ? 0 2 998.22f1解得速度为：u=2.0 m/s 在截面 11与 22之间列柏努利方程可得： 2 2p1 u p2 u gz1 ? ? ? we ? gz 2 ? ? ? ? w f 2 ? 2 ? 2 ? 2.47 ? 104 9.81 ? 104 即：.81 ? 1.5 ? 9 ? we ? 9.81 ? 14 ? ? 10 ? 2.02 998.2 998.2解得外加功 we 为： we285.65 J/kgpe ? we ?所以，泵的有效功率为 2.257kw。2 ? d u? ? 285.65 ? ? 0.0712 ? 2

12、.0 ? 998.2 ? 2257W ? 2.257 kW 4 4例 2、如图所示的输水系统，已知管内径为 d = 50 mm，在阀门 全开时输送系统的 l + le = 50 m，摩擦系数 可取 0.03, 泵的 性能曲线在流量为 6 m3/h 至 15 m3/h 范围内可用下式描述: H=18.92-0.82Q0.8, H 为泵的扬程（m）, Q 为泵的流量 （m3/h） 。问: （1）如要求输送量为 10 m3/h, 单位质量的水所需外加功为多少? 此泵能否完成任务? （2）如要求输送量减至 8 m3/h(通过关小阀门来达到), 泵的轴功 率减少百分之多少?(设泵的效率变化忽略不计)。

13、解:（1）以上游水槽液面为 1-1 截面， 下游高位槽液面为2-2 截面，并以上 游水槽液面为基准水平面。在 1-1、 2-2 两截面间列柏努利方程式：u12 p1 u 22 p2 gz1 ? ? ? we ? gz 2 ? ? ? wf 2 ? 2 ?u12 p1 u 22 p2 gz1 ? ? ? we ? gz 2 ? ? ? wf 2 ? 2 ?z1 ? 0, z1 ? 10mu1 ? u2 ? u,p1 ? p22 50 1 10 ? l ? ?l e ?u 2 ?w f ? ? ? ? ? ? 0.03 ? ? ? （ ） ? 30.03kJ / kg d 0.05 2 0.785

14、 ? 0.05 2 ? 3600 ? ? 2we ? 10 ? 9.81 ? 30.03 ? 128.13 kJ / kg即：单位质量的水所需外加功为 128.13kJ/kg。管路所需压头we 128.13 he ? ? ? 13.06 m g 9.81而泵所能提供的压头 H ? 18.92 ? 0.82 ? 100.8 ? 13.75 mH ? he , 故泵适用。（2）泵的轴功率gHQ N? ?当 Q ? 10 m 3 / h 时，由上可知， H ? 13.75mgHQ 1 ? 10 3 ? 9.81 ? 13.75 ? 10 1.349 ? 10 6 则 N ? ? ? ? ? ?当 Q

15、 ? 8m 3 / h 时， ? 18.92 ? 0.82 ? 80.8 ? 14.59 m HgHQ 1 ? 10 3 ? 9.81 ? 14.59 ? 8 1.145 ? 10 6 则 N ? ? ? ? ? ?1.349 ? 10 6 1.145 ? 10 6 ? N ? N 1.349 ? 1.145 ? ? ? ? ? ? 15.1% 6 1.349 ? 10 N 1.349 ?即：泵的轴功率减少 15.1%。3机械分离与固体流态化3.1 3.2 3.3 3.4 3.5Mechanical Separation 筛分 and Solid Fluidization 沉降分离 过滤 离心

16、分离 固体流态化? ? ? ?图 3-3一、基本要求：了解筛分分离过程及常见的筛分机械； ? 掌握气固相混合物分离的基本原理，能熟练计算 颗粒在重力场和离心场中的自由沉降速度； ? 熟悉常用的重力沉降和离心沉降设备的工艺计算 方法； ? 掌握液固混合物过滤分离的原理，及相应的过滤 分离机械的设计型计算和操作型计算。流体相对颗粒的流动流体绕过颗粒的流动 流体通过颗粒 床层的流动 过滤颗粒在流体中的流动 重力沉降 离心沉降机械分离 图 3 非均相分离内容便览二、重要概念：单个颗粒：球形颗粒（直径） ； 1、颗粒 床层非球形（球形度 、比表面积、当量直径） 。颗粒群 颗粒床层2、颗粒群及颗粒床层特性 3、重力沉降 原理、自由沉降、干扰沉降； 设备：降尘室、沉降槽。4、离心沉降原理； 设备：旋风分离器、旋液分离器、离心机。5、过滤 基本概念 6、固体流态化（流体通过颗粒床层的流动）三、主要公式：1、重力沉降速度 Sedimentation Velocity