华东理工大学化工原理ppt(内部绝密)

当Ve=0时,
W
P W 2V W PW


V
板框压滤机洗涤(面积减半,饼厚加倍)
1 PW dV dV 4 P W d 终 d W
当Ve=0时
W
P W 8V W PW


V
3.回转真空过滤机 ΔP一定， K q 2 q

u1 2
பைடு நூலகம்
2
z2 g
p2


u2 2
2
,
J/kg
柏努利方程的物理意义：三项机械能之和为常数 或 2 2 p1 u1 p2 u2 z1 z2 ， J/N=m
g
2g
g
2g
几何意义：位头、压头、速度头总高为常数
3.2.4 工程应用： (1)测风量 由1-1至2-2排方程
pa
g
u1
2

pV
2g
g
须比(NPSH)r大0.5m以上， 最大允许安装高度[Hg]为
[H g ] p0
g

pV
g
H
f 01
[( NPSH ) r 0 . 5 ]
实际安装高度Hg<[Hg]即可。
2．5 离心泵的类型与选用 1．类型 ①清水泵---单级、多级、双吸 ②耐腐蚀泵---用耐腐蚀材料 ③油泵---密封良好 ④液下泵---转轴特别长 ⑤屏蔽泵---无密封、无泄漏 2．选用 ①根据泵的工作条件，如腐蚀性、潜水等 确定泵的类型； ②根据管路所需的qV，H，确定泵的型号。
②
R= m A. 0 ；B. ；C. 12 . 6 13 . 6
1 1
U形管指示的是什么？ P A - P B= p A - p B pC = pA+ρgR pC = pB+ρigR PA - PB=R(ρi -ρ)g 指示的是虚拟压差，只有等高时才是压差
3.2 机械能守衡
z1 g p1

Q
V
W D
f ( )
令
dQ d
0
(
可得τopt
KA ( W D ) V e ) V e
2 2 2 2
opt
KA
叶滤机洗涤速率(面积，饼厚不变)
PW dV dV P W d 终 d W
dm 1 xi di
3．流体通过固定床的压降 数学模型法主要步骤：
3.1 解数学模型 康采尼方程 P
L
5
a (1 )
2
2

3
u
适用范围：Re’<2 欧根方程：
P L 150 (1 )
3 2 2
( d ev )
u 1 . 75
(1 )
d ev
粘性的物理本质--分子间引力和分子热运动、碰撞 牛顿粘性定律 μ =f(物性，温度) t↑, μ 理想流体: 假定μ =0 2 流体静力学 静力学方程 p gz 常数
p1
气↑，μ 液↓

gz 1
p2

gz 2
等高等压 p 2 p a g ( z 1 z 2 ) p a gh 虚拟压强
2.4 离心泵的安装高度 1．汽蚀现象(录像)
叶轮入口K处压强最低，Hg太大时，pK≤pV, 液体汽化，形成汽泡，受压缩后溃灭。 后果：叶轮受冲击而出现剥落 泵轴振动强烈，甚至振断
规定必需汽蚀余量 (NPSH)r=(NPSH)c+Δ, 进泵样本，与流量有关 实际汽蚀余量 NPSH p 1
K 2P r
不可压缩滤饼，r=常数, K∝ΔP S 1-S 可压缩滤饼, r=r0 ΔP , K∝ΔP , S为压缩指数 qe与介质性质、悬浮液性质有关 5.3过滤基本方程的应用 1．恒速过滤 K终 若τ=0, q=0则 q 终
终
2(q终 qe )
2. 恒压过滤 若τ=0, q=0则 q2+2qqe=Kτ 或 V2+2VVe=KA2τ
4.4.2 圆管速度分布 层流条件下： 积分得
由
，得
湍流条件下：由于μ ’的困难而无法解析解 n=f(Re) 实测后归纳成
5 阻力损失 本质原因：流体有粘性 直管阻力损失
5.3 摩擦系数 5.3.1 莫迪图
同一根管子，可以既是光滑管，又是粗糙管
5.4.1 局部阻力计算式 工程上取 或
，ζ---阻力系数


u2 2
2
P2 P1
( u1 u 2 )
2 2
R
P2 P1 ( i )g

2 2 2 ( u1 u 2 )
2( i ) g
R与水平放、斜放、垂直放都无关
4 流体流动的内部结构 4.1 流动的型态 判断依据：雷诺数 Re du

层流和湍流的本质区别: 是否存在速度、压强的脉动性 4.1.2 流型判据 Re<2000 层流 2000<Re<4000 或为层流，或为湍流 Re>4000 湍流
转子流量计的特点：恒流速、恒压差 刻度换算：
q VB q VA
A( B(
f f
B) A)
出厂标准： 液体 1000 kg / m 3 气体 1 . 2 kg / m 3
流量计比较 毕托管：测得点速度，流量须计算 孔板流量计：测得锐孔平均速度， A0恒定, u0变化, Δp变化, 不易阻塞 转子流量计：测得的流量读数需换算 Δp恒定, u0恒定, A0变化, 易阻塞
2
∴
H '
H qV
2
q 'V
2
(等效率点)
3．组合操作 ①串联组合 同样流量下，两泵压头相加 H单=φ(qV)， H串=2φ(qV)
例如： H单=20-2qV2 2 H串=40-4qV 工作点 H’ ≠ 2H
②并联组合 同样压头下，两泵流量相加 H单=φ(qV)， H 并
( qV 2 )
例如： H单=20-2qV2 2 H并=20-0.5qV 工作点 qV’≠2qV
3
2．3 离心泵的流量调节和组合操作 1．工作点 工程处理方法：过程分解法
2．流量调节 ①出口阀开度 优点：调节简便、灵活 缺点：能耗 ②改变转速n 节能，但不方便 新老泵特性曲线关系 2 q 'V n' 时，H ' n '
qV n
H
q 'V n qV
6.2.1 串联管路计算
方程特点：hf总=hf1+hf2+hf3 qV=qV1=qV2=qV3
注意各段阻力计算的 u、l、d、λ的不同
6.2.2 复杂管路计算 并联管路计算
分流或合流时，有能量的损失和交换，有时ζ <0 对于长管，三通处的阻力相对很小可忽略 方程特点： P A PB

hf1 hf2
5．气体输送机械 5.1气体输送机械分类 按结构分： 离心式 例：离心风机 往复式 往复式压缩机 旋转式 罗茨风机 流体作用式 喷射泵 一般按进出口压强差分 ： 通风机：出口压强≤15kPa(表) 鼓风机：出口压强15kPa~0.3MPa(表) 压缩机：出口压强>0.3MPa(表) 真空泵：生成负压，进口<0.1MPa, 出口0.1MPa
3
u
2
粘性项 惯性项 Re’< 3时，可忽略惯性项 Re’> 100时，可忽略粘性项 4．过滤原理及设备 架桥现象
5 过滤计算 5.1 物料衡算 悬浮液含固量表示方法： 质量分数w, kg固体/kg悬浮液 φ, m3固体/m3悬浮液 体积分数
取1kg悬浮液

w/ w/
p
p
(1 w ) /
q K qe qe
2
3. 先变压后恒压 从τ =τ1, q=q1起开始恒压操作
( q q 1 ) 2 q e ( q q 1 ) K ( 1 )
2 2
或 4．生产能力的优化 间歇过滤机恒压操作有优化问题
(V
2 2 2
V 1 ) 2V e (V V 1 ) KA ( 1 )
第二章 流体输送机械
1. 概述 目的：给流体加入机械能 1．1 管路特性
2 离心泵 2．1 离心泵的工作原理 1．主要构件 叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场 中心加入低势能、低动能液体 外缘输出高势能、高动能液体 蜗壳：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能
2．2 离心泵的特性曲线 1．泵的有效压头 泵内损失： 容积损失:部分流体漏回入口处 水力损失:μ ≠0,叶片数目有限 机械损失:轴承、轴封的摩擦 2．泵的有效功率 Pe=ρgqVHe Pa基本上随流量qV单调上升 泵启动时关出口阀 3．泵的效率 Pe
化工原理复习 本科
第一章 流体流动
1 概述 1.1 流体流动的考察方法 质点---含有大量分子的流体微团，其尺寸 远小于设备尺寸、远大于分子平均自由程 连续性假定---流体是由无数质点组成的，彼此 间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质 拉格朗日法---选定流体质点 欧拉法---选定空间位置 化工原理较多采用欧拉法
，le---当量长度
实测的ζ和le已成图表，供设计使用 阻力的单位有三种： ①损失压降 Pa=N/m2 ②损失能量 J/kg ③损失压头 J/N=m
6.1.2 阻力损失压差—管路状况—流量三者关系
hf P

(
l d
)
u
2
(
l d
)
8 qV
2 4
2
d
2
结论：①管路状况一定，qV↑,hf↑ ②hf (ΔP)一定, ζ↑,qV↓ ③qV一定, ζ↑,hf↑ 图中，ζ↑,则hfAB____, pA____,pB____,为什么

Pa
4．特性曲线的影响因素 ①密度: ρ对He~qV,η~qV无影响;对Pa~qV有影响 ②粘度: μ对He~qV,η~qV，Pa~qV都有影响 ③转速: 当n变化<20%时，比例定律： 如果 则有
q 'V qV
H 'e He

n' n
n' n
2
P 'a Pa
n' n
取1m3悬浮液
w

p
p
(1 )
注意：①三个去向要清楚 ②基准要选好 1kg滤饼 1m3滤饼 取 取

a/ a / (1 a ) /
p
a
( 1 )
p
,
5.2 过滤速率
dq d K 2(q qe )
qe为过滤介质当量滤液量
e
qe
K
2

n
qe qe
2
Q
V
nqA nA (
K

n
qe qe )
思考题： n↑,τ , Q , q ,δ饼
p 'T p T
'
第四章 流体通过颗粒层的流动
1 概述 固定床—由许多固体颗粒堆积成的静止颗粒层 2 颗粒床层的特性 2.1 单颗粒的特性 非球形：定当量直径，目标不同结果不同 体积当量dev,
V

6
d ev
3
球形度(形状系数)ψ
ψ≤1
2.2 颗粒群的特性 平均直径dm，准则：比表面相等
5.3 通风机 2．离心式通风机 原理与离心泵相同，不同之处： ①风压 pT∝ρ ②动能在总机械能中所占比重明显
3．特性曲线 参数：风量qV, 风压pT,pS, 功率P, 效率η 出厂标准：0.1MPa, 20℃空气, ρ=1.2kg/m3 以入口状态为基准： ①qV, ②ρ, ③pT, 使用中注意换算
3．往复泵 3.1 主要构件：泵缸、活塞、活门 3.2 工作原理：直接提供压强能
3.3 流量特点： 1)正位移特性:流量由泵决定, 与管路特性无关 2)流量: qV = A L n ηV A泵缸截面, L活塞行程, n转速, ηV容积效率 3)不均匀性: 加气室, 双动, 多缸
4)流量调节: ①旁路阀 ②改变转速和行程 3.4扬程: 在电机功率范围内， 由管路特性决定 3.5操作: 一般无气缚，能自吸 3.6安装: 不装出口调节阀 也有汽蚀问题
qV总=qV1+qV2 注意hf不要重复计算
7 流速和流量的测量 7.1 毕托管
7.2 孔板流量计
文丘里流量计
孔板流量计的特点：结构简单，阻力损失较大 文丘里流量计特点：阻力损失较小，造价较高
7.3 转子流量计
qV A 0 u 0 A 0 C R 2V f (
f
)g
Af


p2


u2 2
2
压差计： p a p 2 i gR 可得： 2( pa p2 )
u2


2 gR
i
qV A 2 u 2
ρ ,ρ i,D,d, qV均相等，则R R’ A. > ；B. = ；C. <
从1-1截面 至2-2截面 排柏努利方程
P1


u1 2
2

P2