南京工业大学化工原理总复习上课件

并联泵的流量是
单泵特性曲线上 流量的两倍
M1 bM
V单 V并 V
第三章 非均相分离
单颗粒与颗粒群的几何特性
定义p94 1、球形：
dp
体积：V=πdp3/6 m3
表面积：S=πdp2 m2
比表面积：a=S/V=6/dp 1/m
2、非球形参量： 等体积当量直径de,v p95
de,v=(6V/π)1/3
理 总效率η0=(c1-c2)/c1
分离
P122 3-53 3-54
效率
粒级效率ηpi=(c1i-c2i)/c1i
3、分离效率 p122
总分离效率η=(c1-c2)/c1 3-53 c1进口气体含尘浓度，g/m3 c2出口气体含尘浓度，g/m3 η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
Na2 N a1n2 n1 Nhomakorabea—— n 20%以内
3．离心泵性能改变及换算
(3)叶轮直径 ——切割 P71 切割定律P71（2-14）
V2 D2 V1 D1
H2 H1
D2 D1
2
3
Na2 N a1
D2 D1
——D -5%以内
离心泵的工作点和流量调节
管路特性曲线He’= H0＋K V2 H0＝△Z+△p/ρg K＝8λ(l+∑le)/π2d5g
形状系数（球形度）ψ p95
ψ=πd2e,v/S
3、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εp98 ε＝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
床层的比表面 p98
床的层 颗比 粒表的面表积 面积aB：单位体积床层具有 aB=颗粒表面积/床层体积
种类： • 间歇: 如叶滤机、板框压滤机 • 连续: 如回转真空过滤机
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
沉终降 了速 时度颗粒ut,相又对称于终流端体速的度速,加度速。阶段 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
临界粒径：被旋风分离器完
全去除的最小颗粒的粒径
原
P122 3-52
V ,m3 / h
2.3、离心泵的性能曲线
②Na~V曲线： V，Na
H,m
大流量大电机
当V=0，Na最小
Na ~ V
关闭出口阀启动泵
，启动电流最小
H ~V
Na , kW
~V
V ,m3 / h
2.3、离心泵的性能曲线
③~V曲线 ：
H,m
V，
H ~V
Na , kW
max称为设计点。
铭牌:max对应 Na ~ V
4.2.2 傅立叶定律
q dQ t
dA
n
t/n : 温
热通量， : 导热系 度梯度，
J/(s. m2)或 数，
℃/m或
W/m2
W/(m·℃) K/m
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
Q t1 t2 t2 t3 t3 t4
3、分离效率 p122
粒级效率ηpi=(c1i-c2i)/c1i 3-54
c1i进口气体颗粒在第i段内的浓度， g/m3
c2i出口气体颗粒在第i段内的浓度，
g/m3
Xi:第i段内颗
η＝∑xiηpi
粒占总颗粒
的质量分数
第四章 传热
基本方式
热传导（导热）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
• ∑hf= hf+ hf’
流 直局 动 管部 阻 阻阻 力 力力
产生阻力的主 要原因是粘性
直管阻力
hf
l d
u2 2
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
流动型态 层流Re≤2000
2）工作点
工作点M：离心泵的性能曲线与管路 特性曲线的交点。
M点： H=A－BV2 H= H0＋KV2 H
VM 和HM HM
M He’- V
He- V
V
VM
3．离心泵的流量如何调计节算消耗
（1）改变出口阀开度-H--在 的常调 扬用节程阀值门上
--改变管路特性 H1 M1
关小出口阀
H
M
le
→管特线变陡
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 ρ液体>ρ气体 压力 p8-9
真空度 = －表压 静力学基本方程 p2 p1 g(z1 z2 )
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
流体动力学
定态流动与非定态流动
连续性方程 2
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
H
V串＞V单
H串
单泵在b点工作 HM
•串联泵的扬程是
单泵特性曲线上的
扬程的两倍
M1 M
b
V单 V串 V
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
H V并＞V单
H并＞H单
H并
单泵在b点工作
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
恒速过滤
dq/dτ=q/τ= K/2(q+qe)=const.
∴q2+qqe=(K/2)τ
q2=(K/2)τ
滤布介质阻力可以 忽略
3.3.6 过滤设备
不能在真空中进行
热辐射：能在真空中进行
• 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。
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
(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/h VF ： 总共获得的滤液量，m3/s
二、连续过滤机的生产能力 p112
G nKA2
n↑，G↑但n过大，滤饼太薄不能卸除
沉降 重力沉降：作用力重力 离心沉降：作用力离心力
h'f
le
d
u2 2
总阻力
等径管：
hf
l
le d
u2 2
(
l
le d
)
u2 2
(
l d
)
u2 2
变径管：∑hf＝∑hf1＋∑hf2＋∑hf3 ＋….
1
2
∑hf1 ∑hf2
3
∑hf3
流速与流量的测量
测速管（皮托管）：测量点速度
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) 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
Q 牛顿冷却定律 Q = α0A0 (T-Tw)
= αiAi (tw-t)
对 传 传 传对 流 导 导 导流
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
u1 u2
A2 A1
d2 d1
d 4V
u
柏努利方程式基准、各项单位物理意义
g∆Z+∆u2/2+∆p/ρ=We-∑hf
g∆Z+∆u2/2+∆p/ρ=0 能量转换？
z1
u12 2g
p1
g
We g
z2
u22 2g
p2
g
h f g
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
工作点上移 H ，V
V VM1VM
(2)改变叶轮转速 H --改变泵的特性 n↑→n1 H-V线上移
M→M1点,V↑
M1 M
n
1
n
VM VM1
3．离心泵的流量调节
H
(3)车削叶轮直径
--改变泵的特性
D↓→D1 H-V线下移 M→M1点，V↓
M M1
D D1 VM1VM
2、离心泵的组合操作
第二章 流体输送机械
离心泵 结构 叶轮作用 静压能↑和动能↑
分① 闭式② 半闭式③敞式
泵壳作用 汇集由叶轮抛出的 液体;动能→静压 能)。
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
Ne=WeW=WeVρg/g=ρgVH
轴功率N=Ne/η=ρgVH/η
泵 的 进 口 处 安 ＿真＿空＿表 ， 泵 出 口 处 安＿压＿力＿表＿和＿出＿口阀＿门，而在出口 处，出＿口＿阀必门须安在＿压＿力表＿之前， 在出口管路上还应安装测量＿流＿量 的仪表。
dq K 过滤基本方程式
d 2(q qe )
过滤速率
dq K
d 2(q qe )
dq K
d 2q
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。
恒压过滤
q2+2qqe=Kτ (q+qe)2=K(τ+τe) q2=Kτ（qe=0，τe=0） V2=KA2τ V-τ 曲线（抛物线）
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：
物性
1
32lu hf d2
λ=64/Re
u=umax/2
速度分布u=u(1-r2/R2)
层流公式均由 理论推导
Re>4000湍流区：
λ=φ(Re，ε/d)
光滑管:Re=3×103~1×105 λ=0.3164/Re0.25 完全湍流区：λ=λ(ε/d)
局部阻力
h'f
u2 2
ζ进口 = 0.5 ζ出口 = 1
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。
2.3、离心泵的性能曲线
说明：
①H~V曲线 V，H 一般 H=A－BV2
Na , kW
H,m
H ~V
Na ~ V
~V
管内强制对流给热
（1）圆形直管强制对流 1）低粘度（μ<2μ水） ① Re>10000，充分湍流 ② 0.7<Pr<120 ③μ<2μ水 ④L/di≥50
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）
Nu=0.023Re0.8Prn
0.023 ( diu )0.8 ( cp )n
颗粒比表面积a：单位体积颗粒具有 的表面积 a=颗粒表面积/颗粒体积
1m3床层aB＝（1－ε）a
过滤
滤饼过滤（饼层过滤）：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
不可压缩滤饼：s＝0 可压缩滤饼
深层过滤（深床过滤）：特点
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 不可压缩滤饼S=0
K=2(∆pm)1-s/μr0Φ=2k(∆pm)1-s ∴
di
α=A(T)u0.8/d0.2 d增加α如何变？ 定性温度 定性尺寸 特征速度
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。
二、蒸汽冷凝方式p155
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。
b1
b2
b3
1A 2 A 3 A
t1
t2
:
t2
t3
:
t3
t4
b1
1A
:
b2
2 A
:
b3
3 A
R1 : R2 : R3温差越大,热阻越大,λ越小
4.3.2对流给热概述
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
有相变：蒸汽冷凝
液体沸腾
湍流层对流 温度梯度最大 层流底层传导
的性能参数
~V
V ,m3 / h
3．离心泵性能改变及换算
（1）流体的性质：P72 密度：（H，V，）与无关； , (Na、Ne) Ne=ρgVH
粘度： ，（H，V，）; Na
3．离心泵性能改变及换算
（2）转速 ——比例定律P70（2-12）
V2 n2 V1 n1
H2 H1
n2 n1
2