化工原理总复习剖析课件.ppt

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1、第一章 流体流动,一.静力学方程式,3.静力学方程式的应用计算，尤其掌握U管压差计测压公式,当U管压差计安装于水平管路上时,其读数反映的是两测压点之间的静压差,即:,1. 压强的不同表达方式: 表压强,绝对压强,真空度 压强的单位换算,2.静力学方程式公式及适用条件,第一章 流体流动一.静力学方程式3.静力学方程式的应用,二.流体处于流动状态时所遵循的规律,1.连续性方程:适用于定态流动系统.,2.柏努利方程,（1） 柏努利方程各项表示的含义,（2）,（3）理想流体伯努利方程,二.流体处于流动状态时所遵循的规律1.连续性方程:适用于定态,（4）对非理想流体伯努利方程表示的含义,(5) 伯努利方

2、程的三种不同表达方式:,掌握不同表达方式各项所表示的含义及单位,（6） 利用伯努利方程解题,必须将所选的截面位置及基准水平面写清楚！,（4）对非理想流体伯努利方程表示的含义 (5) 伯努利方程的,三.管路能量损失计算,3.雷诺数,4. 滞流和湍流Re的分割点。,6. 边界层及滞流底层的含义。,5. 滞流和湍流各自的特点。,1.牛顿粘性定律及适用条件；,2.粘度单位及其随温度变化趋势；,7. 管路能量损失的计算。,三.管路能量损失计算 3.雷诺数4. 滞流和湍流Re的分割点,总能量损失,直管阻力,滞流:,湍流:主要采用摩擦系数图.,应掌握摩擦系数图的分区,及四个区域各自的特点.,局部阻力,阻力系

3、数法,(应注意其中的流速为小管中的流速.出口阻力系数为1,入口阻力系数为0.5),当量长度法,总能量损失直管阻力滞流:湍流:主要采用摩擦系数图.应掌握摩擦,当流体从管子直接排放在管外空间时,选取截面有两种方式:,四.管路计算,1.并联管路:,(1) 总流量为各分支管路的流量之和;,(2) 各并联管路能量损失相等(或压强降相等),当流体从管子直接排放在管外空间时,选取截面有两种方式:22,2. 分支管路,(1) 总流量为各分支管路的流量之和;,（2）单位质量流体在各分支管路中流动终了时的总机械能与能量损失之和相等。,五.流量测量,流量计分类；不同流量计的特点（如流量与压差的关系）,2. 分支管路

4、(1) 总流量为各分支管路的流量之和;（2）单,第二章 流体输送机械,一.离心泵工作原理和基本结构,2.气缚现象(即离心泵启动前要灌泵),2.基本结构: 叶轮（分类及作用）; 泵壳：转能装置。,二.离心泵性能参数及特性曲线,1.离心泵性能参数:流量Q、压头H、效率、轴功率N,离心泵特性曲线:H-Q,N-Q,-Q,1.离心泵工作原理叙述；,第二章 流体输送机械一.离心泵工作原理和基本结构2.气缚,2.离心泵性能参数随流量变化及影响因素,H随流量增加而减小，N增加；当Q=0时,轴功率最低,启动泵和停泵应关闭出口阀;效率有一个最高效率点,最高效率点对应的流量为额定流量;泵应在最高效率点附近工作.Q,

5、H,与密度无关,但N与呈正比。粘度增加， Q,H, 均下降，但轴功率却升高。叶轮直径，转速增加，离心泵Q，H，N均增加，其关系为切割定律和比例定律.,2.离心泵性能参数随流量变化及影响因素H随流量增加而减小，N,2.允许气蚀余量,三、离心泵安装高度,1. 气蚀现象,3. 允许安装高度,允许气蚀余量影响因素,Hg2.允许气蚀余量三、离心泵安装高度1. 气蚀现象3. 允,四.离心泵流量调节,1. 管路特性曲线； 离心泵的工作点是 的交点；2.离心泵流量调节方法： （1）调节离心泵出口阀门开度；（2）调节叶轮转速； （3）支路调节。 改变泵的出口阀门开度，实际上是改变了 ；改变叶轮转速或直径实际是改

6、变了 。 3.泵的串并联的特点及选择原则,五.离心泵选型,所选离心泵所提供流量及压头应稍高于管路所需。如何调节以满足管路实际需求？,四.离心泵流量调节1. 管路特性曲线；五.离心泵选型所选离心,六.其他类型泵,1.泵的分类：,离心泵,正位移泵,正位移泵特点： （1）压头与流量关系？ （2）流量调节方法？ （3）是否需要灌泵？,正位移泵举例。,六.其他类型泵1.泵的分类：离心泵正位移泵正位移泵特点：正位,第三章 过滤,一.基本概念,1.过滤的基本方式；2.过滤介质种类；3.可压缩性滤饼和不可压缩性滤饼，助滤剂的选择及作用；4.孔隙率和比表面，与过滤阻力的关系5.v参数,第三章 过滤一.基本概念1

7、.过滤的基本方式；,二、过滤基本方程,要求能够利用方程分析强化过滤途径。,二、过滤基本方程要求能够利用方程分析强化过滤途径。,三. 恒压过滤方程式,或,介质阻力忽略时:,三个过滤常数:K为物料特性及压强差所决定的常数;e ,qe 为反映介质阻力大小的常数。,三. 恒压过滤方程式或介质阻力忽略时:三个过滤常数:K为物,五. 先恒速再恒压的过滤方程式,六. 过滤设备,各种设备的分类及结构特点。,重点要掌握两种洗涤方式及特点。,四、 恒速过滤 掌握恒速过滤特点。,先恒速再恒压的实现方法及优点。,五. 先恒速再恒压的过滤方程式六. 过滤设备各种设备的分类及,六.滤饼的洗涤,洗涤时间的计算:,板框压滤机

8、:,加压叶滤机:,洗涤特点,六.滤饼的洗涤洗涤时间的计算:板框压滤机:加压叶滤机:洗涤特,七.过滤机生产能力,1.间歇式过滤设备,2.连续式过滤机,介质阻力忽略时,七.过滤机生产能力1.间歇式过滤设备2.连续式过滤机介质阻力,传热总复习,二、热传导,1.傅立叶定律、不同材料导热系数大小、导热系数随温度的变化趋势,2.平壁热传导及圆筒壁热传导计算,一、传热的基本方式及其特点,传热总复习二、热传导1.傅立叶定律、不同材料导热系数大小、导,3.热阻的概念及其与温差的关系,在定态热传导中，温差与热阻成正比，与导热系数成反比。,4.保温层厚度,3.热阻的概念及其与温差的关系在定态热传导中，温差与热阻成正

9、,三、传热计算,传热速率方程式:,三、传热计算传热速率方程式:,(一)总传热系数K,(1) 总热阻1/K0由五项热阻组成，最大热阻对K0起决定作用.,(2) K0的各种简化。如当污垢及管壁热阻可忽略时，,当0与 i相差悬殊时, 如 0 i, 此时K0 0,K值总是接近于小的流体的对流传热系数值，且永远小于的值 。,(一)总传热系数K(1) 总热阻1/K0由五项热阻组成，最大,(2) 恒温传热,平均温度差 tm= T-t。,(4) 当两流体均变温时，在流体进出口温度都相等的情况下，逆tm逆 tm错/折 tm并。,(1)逆流、并流,（3）当换热器有一侧流体发生相变而保持温度不变时，tm逆=tm并=

10、tm错/折，无流向问题。,(二)平均温度差tm,tm表示传热换热器中传热的平均推动力。,(2) 恒温传热,平均温度差 tm= T-t。(4) 当,(三)传热面积,应将传热面积与流体在管内的流通面积区别开来。,n 为总管数, ni 为每一程的管数.,若将单管程的列管换热器改为双管程时，其传热面积不变,而流通面积仅为单管程流通面积的一半，当流量一定时，双管程的管内流速是单管程流速的2倍。,(三)传热面积应将传热面积与流体在管内的流通面积区别开来。n,化工原理总复习剖析课件,四.对流传热,1.牛顿冷却定律,如热流体在管内流动，冷流体在管间流动，对流传热速率方程分别为:,定态传热，壁温接近于对流传热系

11、数大的一侧流体的温度。,2.影响对流传热系数的因素,对流传热，热阻集中在 。若想提高对流传热系数，关键是 。,四.对流传热1.牛顿冷却定律如热流体在管内流动，冷流体在管间,管径不变，,若管径变化，流量相同的情况下,3. 对流传热系数关联式,（1）无相变对流传热系数关联式:,（3）液体沸腾传热，掌握基本概念及影响因素。,（2）蒸汽冷凝传热,膜状冷凝、滴状冷凝， 蒸汽冷凝传热的影响因素。,对流传热系数所用到的准数。,管径不变，若管径变化，流量相同的情况下,3. 对流传热系数关,五、辐射传热,1.掌握黑体，镜体，透热体，灰体、黑度、辐射能力的概念,2.四次方定律：,3.灰体辐射能力定律：克希霍夫定律

12、,物体的黑度（吸收率）越大，辐射能力越强,E T4,六、强化传热的途径,五、辐射传热1.掌握黑体，镜体，透热体，灰体、黑度、辐射能力,一、填空,某设备在兰州地区真空表的读数为80kPa，则其绝对压强为_mmHg；在天津地区操作时，若要维持相同的绝对压强，真空表的读数应为_kPa。（已知兰州地区平均大气压为85kPa，天津地区平均大气压为100kPa）,2. 某设备要控制其内部压强不超过9.81kPa（表压），为安全生产，需在设备外安装水封装置（如图），其作用是当反应器内压强超过规定值时，气体即会从液封管排出。则此设备液封管插入水面下的深度h为_m。,hg=9.81103,一、填空h设备液封管水

13、2. 某设备要控制其内部压强不超过9.,3. 流体在一段圆形水平直管中流动，Re为1000，则流动类型 为 ，若测得管中心流速1m/s，则管内平均流速为 m/s；又已知此流体每米管长的能量损失为20Pa/m，若将流量变为原来的1/2，则每米管长的能量损失变为 Pa/m。 （ 滞流，0.5m/s，10Pa）4. 液体密度增加，离心泵H-Q曲线将 ，N-Q曲线将 。（上移、下移、不变） （不变，上移）5. 流体由内径为50mm的管突然进入内径100mm的管中，已知流体在大管中的流速为0.5m/s，则流体在变径处产生的局部能量损失为 J/kg。（变径处局部阻力系数=0.6）,3. 流体在一段圆形水平

14、直管中流动，Re为1000，则流动类,6. 采用恒压过滤,过滤5min得滤液2m3,再过滤5min,共可得滤液 m3；采用恒速过滤,过滤5min得滤液2m3,再过滤5min,共可得滤液 m3。 （滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略）,7. 若构成滤饼的颗粒比表面积越大，则滤饼的阻力越 。,8. 转筒真空过滤机，提高转筒转速，滤饼的厚度会 ，单位时间得到的滤饼体积会 。（增加、减少、不变）,6. 采用恒压过滤,过滤5min得滤液2m3,再过滤5min,10. A、B、C三种物体，各自的黑度分别为A=0.4，B=0.2，C=0.7，相应的辐射能力分别为EA，EB和EC，则EA，EB和EC之间大小关系

15、为 。,9. 如图所示，三层平壁热传导，各层材料厚度均相同，三层材料的导热系数分别为1=10W/m，2=1.5W/m，3=30W/m，当传热达到稳定后，试推断各层温差（t1、t2、t3）的大小关系为 。,1231202010. A、B、C三种物体，各自的黑度分,11. 为防止热损失，需对管道进行保温，已知管道直径为50mm，管外空气对流传热系数为10W/m2。今有A、B两种材料，其导热系数分别为A=0.5W/m，B=0.2W/m，则选用材料 可以保证保温后热损失肯定减小。 12. 液体沸腾传热，按对流传热系数与壁面和流体间温差t的关系，可分为三个区域，即自然对流区、泡核沸腾区及 ，在泡核沸腾区

16、，随t的增加会 。13. 用饱和蒸汽加热空气，换热管的壁面温度将接近于 的温度，而要提高传热系数K，关键在于提高 一侧的对流传热系数。,11. 为防止热损失，需对管道进行保温，已知管道直径为50m,1. 孔板流量计的主要缺点是 。 A. 阻力损失较大； B. 测量精度差； C. 结构复杂； D. 成本较高2. 如图，若水槽液位不变，当阀门打开时，、两点压强的关系为 ；总机械能E的关系为 。,二、选择题,A. ； B. ； C. =； D. 不确定,3. 在离心泵特性曲线测定实验中（如图），关小出口阀门开度，真空表的读数会 ，压强表的读数会 ；功率表的读数会 。 A. 增大； B. 减小； C.

17、 不变； D. 不确定,1. 孔板流量计的主要缺点是 。二、选,4. 为了防止离心泵气蚀现象发生，以下所采取的措施正确的是 。 A. 将离心泵调节阀安装在吸入管路上，以减少排出管路能量损失； B. 将泵安装于贮槽液面之下； C. 提高液体温度； D. 保持泵在较高的流量下运转5. 下列泵中，有自吸能力的是 。 A.离心泵与旋涡泵 B.往复泵与齿轮泵 C.齿轮泵与离心泵 D.往复泵与旋涡泵6. 对离心泵的串并联操作，下列说法正确的是 _ 。 A. 两台同样的离心泵串联后，压头增加，但流量减小 B. 两台同样的离心泵并联后，流量增加，但压头减小 C. 对于阻力较大的管路，串联操作效果要好于并联操作

18、 D. 两台同样的泵并联后所获得的流量为一台泵工作时的2倍。,4. 为了防止离心泵气蚀现象发生，以下所采取的措施正确的是,7. 若要提高过滤速度，以下哪种途径可行 。 A. 采用孔径较小的滤布； B. 延长过滤时间； C. 降低操作温度； D. 提高过滤压差8. 工业上经常采用先恒速再恒压的复合操作方式，其中一个目的是 。 A. 可以提高过滤推动力； B. 避免恒压操作后期过滤速度太慢； C. 降低过滤阻力； D. 避免恒压操作初期滤液混浊的现象9. 板框过滤机属于 。 A. 间歇、加压过滤设备； B. 间歇、真空过滤设备； C. 连续、加压过滤设备； D. 连续、真空过滤设备。,7. 若要提

19、高过滤速度，以下哪种途径可行 。,10. 列管换热器中当两侧流体的对流传热系数以及管壁的导热系数都较大时，传热的阻力将主要为 。 A. 管内对流传热热阻 B. 管外对流传热热阻 C. 污垢热阻 D. 管壁热阻 11. 用饱和蒸汽加热某种油品，蒸汽冷凝变成同温度的冷凝液，为提高传热平均推动力，应采用 操作。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流或折流 D. 各种流动方式均可12. 流体自然对流传热时，准数Nu是 的函数。 A)Re, Gr B)Pr, Re C)Gr, Pr D) Re,10. 列管换热器中当两侧流体的对流传热系数以及管壁的导热系,三、分析或简答,1在滞流区、湍流区、完全湍流区内，

20、分别讨论Re与粗糙度对摩擦系数的影响。,2（5分）实验测定已知流量Wc下空气在管内流动的对流传热系数i，套管换热器传热管内径为d，有效管长L，如图所示。说明需要检测哪些物理量，并在图中标出，写出计算i所需要的计算公式。,t1,t2,T,三、分析或简答 1在滞流区、湍流区、完全湍流区内，分别讨论,1. （16分）用水泵由低位槽向高位槽供水，两槽液面均与大气相通，如附图所示。管路流量为150m3/h，泵吸入管与排出管均为内径150mm的钢管。吸入管管长50m（包括吸入管路局部阻力的当量长度），排出管管长200m（包括排出管路局部阻力的当量长度），摩擦系数取为0.02。泵的效率为70%，试求：（1）

21、泵吸入口真空表读数？（2）泵向单位质量流体所作的功为多少J/kg？泵的轴功率(kW)？,1 1,22,解： （1） 取低位槽液面为1-1截面，真空表处为2-2截面，在1-1和2-2间列伯努利方程,2m45m真空表1. （16分）用水泵由低位槽向高位槽供水，,已知：Z1=0, P1=0（表）,u10 Z2=2m, we=0,代入可得：P2=-40965Pa（表）,2m45m真空表1 12已知：Z1=0,已知：Z1=0, P1=0（表）,u10 Z2=45m, P3=0（表）,u30,（2） 取高位槽液面为3-3截面，在1-1及3-3间列伯努利方程,代入可得：We=534.28J/kg,2m45m

22、真空表1 123,2. （6分）某输水管路系统要求流量为80m3/h，压头为18m。现有一离心泵，其压头与流量的关系可表示为：,(式中，H单位为m，Q单位为m3/h）。计算说明离心泵能否完成以上输送任务？若能，说明可采用何种调节方法使离心泵恰好满足管路流量的需求？,解：当流量Q=80m3/h时，代入离心泵特性曲线可得,离心泵可以完成任务,2. （6分）某输水管路系统要求流量为80m3/h，压头为1,18m,20.52m,He-Qe,（1）调节出口阀，改变管路特性曲线；,（2）调节转速，改变离心泵特性曲线。,H-QHe-Qe18m20.52mHe-Qe 80m3/,五、过滤计算 总分12一板框式

23、过滤机，过滤面积为2m2，在 1.5kgf/cm2（表压）下恒压过滤操作2h，得滤液36m3，装卸时间为0.5h，滤饼不可压缩，过滤介质常数qe=2m3/m2。试求：（1）过滤常数K；（2）若过滤2h后，以4.95m3水洗涤饼，洗涤时间(h)及生产能力又为多少(m3/h)？,解： （1）恒压过滤方程式,已知：=2h，qe=2m3/m2 q=36/2=18m3/m2,代入可得：K=0.055m2/s,五、过滤计算 总分12解： （1）恒压过滤方程式已知：,(2),(2),六、传热计算 总分22某换热器由192mm的钢管组成。在换热器中用100的饱和水蒸汽将流量为7200kg/h的空气由20加热到

24、65，蒸汽在管外冷凝为同温度冷凝液，空气在管内湍流流动。已知水蒸气冷凝传热系数0为10000 W/m2K，空气对流传热系数i为100W/m2K，空气比热Cp=1.0kJ/kgK，管壁、垢层热阻及热损失均可忽略。（1）完成生产任务所需的传热面积为多少？若换热器列管长度为3m，共150根，该换热器能否完成任务？（2）因生产任务要求，需要将空气流量提高到原来的1.5倍，此时空气侧对流传热系数变为多少？若要求空气进、出口温度仍不变，该换热器还能否完成任务？,解: (1) 需要的传热面积计算：,六、传热计算 总分22解: (1) 需要的传热面积,需要的传热面积：,需要的传热面积：,实际的传热面积：,（2）将空气流量提高到原来的1.5倍,实际的传热面积：（2）将空气流量提高到原来的1.5倍,需要的传热面积：,实际的传热面积：,需要的传热面积：实际的传热面积：,