化工原理上册四章复习汇总课件.ppt

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1、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,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=du/dy 适用层流6、层流与湍流分类、本质 Re4000(湍流)本质区别：湍流有径向脉动7、粘度 1Pas=10P(泊)=1000 cP（厘泊）8、Re=ud/9、平均速度u=umax/2（管中心，层流）,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=4rh rh=流道面积/润湿周边长 de=d2-d114

2、、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,常温的自来水从高位槽A经57mm3.5mm钢管送入密闭的容器B内，容器B上方压强表读数为5.08104Pa。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1000kg/m3、粘度1cP、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11与B容器的22间列B.E,第一章：复 习 例 题,一.重要公式1.有效功、效

3、率2.串、并联复合3.比例、切割4.安装高度,第二章：复 习 要 点,二.相关概念1、离心泵结构泵壳泵轴叶轮轴封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=abV He=abV24、泵的性能曲线三条:扬程V(HeV)NaVV5、泵的效率分析:容积水力机械,第二章：复 习 要 点,二.相关概念6、离心泵叶片类型:后弯290o7、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：切割D 比例n 阀门9、对泵特性影响：对H无影响,对无影响,但对NaV有影响10、现象气缚气蚀11、泵选型原则据液体种类选泵类型；据V

4、、He选型号：(He、V)泵(He、V)计算Na校核,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？,第二章：复 习 例 题,解：以真空表为11，压力表为22间列B.E,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=72.50.00188(V22)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

5、-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=72.50.00188V2 V=53.8 L/s时 He=72.50.00188V2=72.50.0018853.82=67.06 m He=51+KV2=51+K53.82 He=He K=0.00555 m/(L/s)2,3.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

6、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25类似,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,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,一.重要公式1.过滤速率基

7、本方程：恒压：恒速：2.过滤常数K3.洗涤时间w,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,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/d,过滤速率dV/(A.d)5单位面积上的滤液量：q=V/A 6过滤操作过程：过滤F；洗涤w；清理和组装R 7最大生产能力的条件：FwR,第三章：复 习 要 点,二.相关概念8.当qe0,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：沉停 12.分离效率：13.分离因素：K=(uT2/R)

8、/g,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：(q10)2=250(0.4)式中单位：qL/m2，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,第三章：复 习 例 题,解:(1)(q10)2=250(0.4)qe10(q10)2=250(249.60.4)q=240L/m2 V=Aq=

9、2400.124L:(2)恒速过滤15min得滤液量q1：q12 q1qe(1/2)K 1 q12 10q1(1/2)250 5 q1=20.5 L/m2 恒压：(q2q12)2qe(qq1)K(1)(q2-20.52)210(q-20.5)K(249.65)q=239.2L/m2 V=Aq=239.20.123.9L(3)操作压差增大1倍，过滤常数增大1倍K500(q10)2=500(249.60.4)q=343.5L/m2 V=Aq=343.50.134.35L,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K1.63410-3m2/h，试

10、求:(1)若框的尺寸为1000mm1000mm35mm，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0.4 m3，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P90,解:(1)过滤面积A=211n2n 不计滤布阻力，恒压过滤方程为 V2=KA2 所以AV/(K)0.5 4/(1.63410-3 2)0.5=70m2 则框数n70/235（个）板数n136块(2)洗涤时间为W8J=8（0.4/4）21.6h(3)压滤机的生产能力为：GV/(+W+R)=4/(2+1.6+0.4)=1

11、m3(滤液)/h,第三章：复 习 例 题,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),二.相关概念1传热的三种方式：热传导，对流，辐射。2热交换方式：直接间接。3热传导速率Fourier：4牛顿冷却定律（1）流体被冷却时，T=TTW;（2）流体被加热时，T=TWT。,第四章：复 习 要 点,二.相关概念5四个准数(1)NuL/，努塞尔特准数(Nusselt)，表示对流传热系数的准数；(2)ReLd/，雷诺准数(Reynolds),表示流动状态影响的准数；(3)PrCp/，普兰特

12、准数(Prandtl),表示物性影响的准数；(4)Gr=L32g t/2，格拉斯霍夫准数(Grashof),表示自然对流影响的准数6/,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,1.在研究污垢对传热的影响时，采用281mm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

13、+1/(500u0.8)污垢管式中:K-传热系数,kcaL/(m2h)u-水的流速,m/s=1/(500u0.8)-水的对流给热热阻，(mh)/kcal试求污垢热阻和蒸汽冷凝给热系数。已知:铜的导热率=330kcal/(mh),第四章：复 习 例 题,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=1/1+/+Rs+1/2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(mh)/kcal铜的导热率=330kcal/(mh)管壁热阻/=0.001/330=0.000003(m2h)

14、/kcal可以略去不计，故:1/1=0.00020所以蒸汽冷凝给热系数 1=1/0.00020=5000 kcaL/(m2h),2.有一列管式换热器,装有252.5mm 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/(m2K),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/(kgK),=2.8510-2W/(mK),=1.9810-5(Pas),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

15、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.解:(1)di=25-2.5220cm0.02m，G=W/AG=8000/(36000.7850.022300)=23.59kg/(s.m2)Re=diu/=diG/=0.0223.59/(1.9810-5)=2.38104 104 Pr=0.7 L/di=2/0.025=80i=0.023(/di)Re0.8Pr0.4=0.023(2.8510-2/0.02)(2.38104)0.80.70.4=90.1W/(m2)(2)管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计

16、1/Ko=1/ao+do/(aidi)=1/104+25/(90.120)=0.01397(m2)/W Ko=71.6W/(m2),第四章：复 习 例 题,2.(3)Q=Wccpc(t2-t1)=(8000/3600)103(85-20)=1.44105W tm=(t1-t2)/ln(t1/t2)=(108-20)-(108-85)/Ln(108-20)/(108-85)=48.4 提供Ao=ndoL=3003.140.0252=47.1m2 Q=KoAo/tm需要Ao=Q/Kotm=1.44105/(71.648.4)=41.6 m2 AoAo 满足要求,第四章：复 习 例 题,2.(4)求

17、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)/(110-4)=(Tw-52.5)/25/(90.120)Tw=107.6 108即:壁温接近外侧蒸汽温度(或大的一侧流体的温度),第四章：复 习 例 题,3.有一列管换热器,用-15的液氨蒸发来冷却空气。空气在换热器的薄壁列管内作湍流流动,由40冷却到-5,液氨侧的对流给热系数为1880W/(m2K),空气侧的对流给热系数为:46.5W/(m2K)。忽略管壁和污垢热阻。求(1)平均温度差;(2)总传热系数

18、;(3)若空气流量增加20%,其他条件不变,总传热系数将变为多少?(4)为保证空气流量增加后的冷却程度不变,在以后设计换热器时,可采取什么措施?,第四章：复 习 例 题,3.解(1)tm=(40-(-15)-(-5-(-15)/Ln(55/10)=26.4(2)1/K=1/46.5+1/1880 K45.4W/(m2K)(3)如流量增加20%由于Nu=0.023Re0.8Pr0.3 2/1=(W2/W1)0.8 2=1(1.2/1)0.8=1.15746.5=53.8W/(m2K)此时 1/K2=1/53.8+1/1880 K2=52.3W/(m2K)(4)流量增加后,要求空气的冷却程度不变。W1cpt1=K1 A1tm1 W2cpt2=K2A2tm2 其中W2=1.2W1 tm1=tm2 则W1/W2=K1A1/K2A2 A2/A1=1.245.4/52.3=1.042 故设计换热器时若使面积有4%的裕量,可以保证空气量增加20%后仍达到原定的冷却程度。,第四章：复 习 例 题,