华东理工大学化工原理ppt(内部绝密)
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化工原理 第三版 陈敏恒 课件 华东理工内部1
积分得 p+ρgz=常数 或 p1 p2 gz1 gz 2 等高等压，等压面
p2 pa g( z1 z2 ) pa gh
讨论： 1）p2=p1+ρg h 适用条件：静止流体，重力场，不可压缩流体 2）如上底面取在容器的液面上，其压力为p0 下底面取在容器的任意面上，其压力为p 则p =p0+ρg h 3）当p1有变化时，p2也发生同样大小的变化。 p还与ρ， h有关 ρ↑ p↑ h↑ p↑ 4）等压面——在静止的、连续的、同一流体内，处 于同一水平面上各点的压强相等。
解：从1至2截面排柏努利方程 2 u 任一瞬时 h g ∴ u 2 gh
2
对桶内液体作质量衡算 输入+生成=输出+积累
π π dh 00 d u D 4 4 dt
2 2
D dh u 2 gh d dt
2 2
D dh dt d 2g h
2 2
D dh dt 200s d 2g h
1.1.3 流体受力 体积力 作用于体积中的各个部位，力的大小与体积 （质量）有关。如：重力，惯性力，离心力。 表面力 分解成：垂直于作用面，压力 p ； 平行于作用面，剪切力τ 。
1.1.4 流体黏性 (录像)
黏性的物理本质：分子间引力和分子热运动、碰撞。 牛顿黏性定律 τ —剪应力N/m2（Pa），μ —粘度 N∙s/m2（Pa∙s ） 表明①流体受剪切力必运动。 ②牛顿型流体与非牛顿型流体的区别。 μ =f(温度，压强) ，压强不高，可以忽略。 对液体，温度升高，黏度下降（内聚力为主） 对气体，温度升高，黏度上升（热运动为主） 理想流体: 假定μ =0
＝
u dA u A
化工原理完整教材精品PPT课件
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
变，可视为不可压缩流体。 纯液体的密度可由实验测定或用查找手册计算的方
法获取。 混合液体的密度，在忽略混合体积变化条件下，
可用下式估算（以1kg混合液为基准），即
（1-2）
式中ρi ---液体混合物中各纯组分的密度，kg/m3； αi ---液体混合物中各纯组分的质量分率。
1.2.1 流体的密度
1.2.1.2 气体的密度 气体是可压缩的流体，其密度随压强和温度而变化。
2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用 条件、解题要点；
（3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。 3. 本章学时安排
授课14学时，习题课4学时。
1.1 概述
流体流动规律是本门课程的重要基础，主要原因有 以下三个方面：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
R ──气体常数,其值为8.315；
1.2.1 流体的密度
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。以ρ表
示，单位为kg/m3。
化工原理完整教材课件
实验原理理解
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
化工原理课程设计PPT课件
（2）溢流装置 采用单溢流 弓形降液管 平形受液盘及平形溢流堰 不设进口堰
ppt精选版
42
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
hOW
hW
HT
Hd
hW
h0
h1
ppt精选版
43
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
lW A f
R
t
Aa
WD
x
WS
Dppt精选版
44
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
ppt精选版
5
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
1
LS VS
Lvmm（（提提）） 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
0
20
0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
ppt精选版
41
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
ppt精选版
6
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
ppt精选版
7
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
lW A f
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44
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
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5
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
1
LS VS
Lvmm（（提提）） 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
0
20
0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
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7
华东理工化工原理课程设计ppt
(塔径定后及流体力学校核时可调整)
计算两相流动参数
F LV Ls Vs ρL ρV
Vs——气相流率，m3/s Ls——液相流率，m3/s
查图4-9得气相负荷因子C20 计算液泛速度uf
u f C 20 (
20
)
0 .2
(
L V V
)
0 .5
溶液的表面张力 手算参考文献[1]p25
2.3.4负荷性能图 参考[1]p135 要详细计算 V ①液相下限线 ②液相上限线 ③漏液线 ④过量液沫夹带线 ⑤溢流液泛线 ⑥精馏线和提馏线
m /s 1
3
A 精馏线 4
●
B 提馏线 5
●
2 3
3 L m /s
（精馏段与提馏段负荷应在负荷性能图内）
①液相下限线 由how=6mm计算
V 4
●
A 精馏线 B 提馏线 5
2.3.2塔板详细设计
参考[1]p117
参考表4-11取hw 取ho
(为保证液封ho<hw或用凹受液盘折降液板)
由塔径取WS WC 参考[1]p119
由Lw/D查图 4-21得Wd
计算鼓泡区面积Aa
取筛孔直径d0 (3-8;10-25mm )及t/d0(2.5~4)
计算开孔率φ及筛孔面积A0
2.3.3塔板流体力学校核 参考[1]p133 ①板压降校核 干板压降+液层阻力 △p总<△p允许 ②液沫夹带量校核 eV<0.1kg液/kg汽 ③溢流液泛条件校核 降液管内泡沫层高度 Hfd<HT+hw ④液体在降液管内停留时间校核 τ=Af Hd /LS>3~5s ⑤漏液点的校核（需试差） k=uo /uow>1.5~2
华东理工大学化工原理讲稿和ppt
+
xD R+1
②提馏段操作方程
V yn+1 = Lxn + DxD − FxF
yn
=
L V
xn−1
+
DxD − V
FxF
yn
=
(R
RD + 1)D
+ −
qF (1 −
q)F
xn−1
+
(R
DxD − FxF + 1)D − (1 − q)F
③操作线
精馏段过(xD, xD)点,截距
提馏段过(xW, xW)点, 斜率
⑷由上往下按平衡关系、操作关系依次交替作阶 梯
④最优加料位置的确定 xm−1 < xq < xm 为最佳加料位置, 过前或过后N↑
5.2 设计型计算命题
已知：F, xF, xD, xW 选择：P, q, R
求：N, m
①总压 P 的选择与加热、冷凝温度、α有关
②回流比的选择
经济上，R↑, 能耗↑
f (P,t)
道尔顿分压定律
yA
=
pA P
=
PA0 ( P
t
)
x
A
相∴平K衡A常= 数PA0定,义注为意KKAA并= 非xyAA常数
①泡点线(液相线)
xA
=
P − PB0 (t ) PA0 (t ) − PB0 (t )
②露点线(汽相线)
yA
=
PA0 P
P− PA0 (t )
PB0 (t ) − PB0 (t )
= α1α 2 Λ
αN
xN 1− xN
由y1=xD，xN=xW(塔釜)
且记 α = N α1α 2 Λ α N ，N=Nmin
《化工原理》PPT课件
精选课件ppt
17
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用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，
如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢
管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
m3/s或m3/h。
2 、质量流量mS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体质量，
二、流速
kg/s或kg/h。
1、平均流速u ：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，
m/ s。
2、质量流速G ：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，
三、相互关系： kg/（m2·s）。
mS=GA=πd2G/4
VS=uA=πd2u/4
流体流动应服从一般的守恒原理：质量守恒和能 量守恒。从这些守恒原理可得到反映流体流动规律 的基本方程式
连续性方程式（质量守恒）
柏努利方程式（能量守恒）
这是两个非常重要的方程式，请大家注意。
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2
1-2-1 流体的流量与流速
一、流量
1、体积流量VS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体体积，
8
1-2-3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程
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流体流速与 管道的截面 积成反比， 截面积越大 流速越小， 反之亦然。 管内不同截 面流速之比 与其相应管 径的平方成 反比。
例1-9 7
【例1-7】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径
d1=10cm，
细管内径d2=5cm，当流量 为 4×10 － 3m3/s 时 ，
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化工原理-精选版课件.ppt
1、牛顿型流体与非牛顿型流体；
2、层流内层与边界层，边界层的分离。
化工原理
本章 内容
2019/12/17
1.1 流体静力学基本方程 1.2 流体流动的基本方程 1.3 流体流动现象 1.4 流体在管内的流动阻力 1.5 管路计算 1.6 流速和流量测量
化工原理
第一节 流体静力学基本方程
1 流体的密度
化工原理
3、液体密度的计算 通常液体可视为不可压缩流体，其密度仅随温度略有变化 （极高压强除外）。 （1）纯组分液体的密度其变化关系可从手册中查得。
（2）混合液体的密度
取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
xwA、xwB、、xwn ,
当m总 1kg时，xwi
其中xwi
mi
2019/12/17
化工原理
流体流动是最普遍的化工单元操作之一，研究流体流动问 题也是研究其它化工单元操作的重要基础。
掌握 内容
1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因 素及数据的求取；
2、压强的定义、表示法及单位换算； 3、流体静力学基本方程、连续性方程、柏努
利方程及应用； 4、流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义
2019/12/17
化工原理
5、 与密度相关的几个物理量
（1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，单
位为m3/kg。
mi m总
假设混合后总体积不变：
2019/12/17
V总
xwA
A
xwB
B
xwn m总
n m
化工原理
1 xwA xwB xwn
m A B
n
——液体混合物密度计算式
2、层流内层与边界层，边界层的分离。
化工原理
本章 内容
2019/12/17
1.1 流体静力学基本方程 1.2 流体流动的基本方程 1.3 流体流动现象 1.4 流体在管内的流动阻力 1.5 管路计算 1.6 流速和流量测量
化工原理
第一节 流体静力学基本方程
1 流体的密度
化工原理
3、液体密度的计算 通常液体可视为不可压缩流体，其密度仅随温度略有变化 （极高压强除外）。 （1）纯组分液体的密度其变化关系可从手册中查得。
（2）混合液体的密度
取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
xwA、xwB、、xwn ,
当m总 1kg时，xwi
其中xwi
mi
2019/12/17
化工原理
流体流动是最普遍的化工单元操作之一，研究流体流动问 题也是研究其它化工单元操作的重要基础。
掌握 内容
1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因 素及数据的求取；
2、压强的定义、表示法及单位换算； 3、流体静力学基本方程、连续性方程、柏努
利方程及应用； 4、流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义
2019/12/17
化工原理
5、 与密度相关的几个物理量
（1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，单
位为m3/kg。
mi m总
假设混合后总体积不变：
2019/12/17
V总
xwA
A
xwB
B
xwn m总
n m
化工原理
1 xwA xwB xwn
m A B
n
——液体混合物密度计算式
化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部第03章
3.2 混合机理 3.2.1 搅拌器的两个功能 （1）总体流动 将流体输送到搅拌釜内各处 大尺度宏观混合。
（2）强剪切或高度湍动 产生剪切力场或旋涡 小尺度宏观混合，促进微观混合。 注意：流体不是靠桨叶直接打碎的，而是靠高剪 切力场撕碎的。
射流现象
作用 ①夹带 ②剪切, 脉动
3.2.2 均相液体的混合机理 （1）低黏度液体的混合 总体流动+高度湍动 最小液团尺寸为10μm量级 （2）高黏度及非牛顿流体的混合 多处于层流状态——混合机理主要依赖于 充分的总体流动。 3.2.3 非均相物系的混合机理 （1）液滴或气泡的分散
(3) 偏心安装 ——破坏循环回路 的对称性 (录像)
(4) 装导流筒——避免短路及死区
3.4 搅拌功率 3.4.1 混合效果与功率消耗 功率消耗 P =ρgHqV 增加功率——改善混合效果 能量合理有效利用——与桨形、尺寸选择有关 大尺度：qv大；小尺度：H大；→P大 对搅拌器,要求能消耗更多的功率（如设置挡 板）,以获得较好的搅拌效果。（与泵不同） 搅拌器设计：不是设法提高效率η，而是设法增 加功率P。尽管如此，搅拌装置仍存在能量的有 效利用。 如需要快速分布，要有大流量； 如需要高破碎度，要有高湍动。
（3）气泡尺度的分布 原理基本相同，但气液界面张力比液液界面 张力为大，气液密度差大，大气泡易浮升到液 面，因此分散更加困难。
（3）搅拌器的性能 3.3.1 常用搅拌器的性能 （1） 旋桨式搅拌器(录像) qV大，H小，轴向流出 叶片端速度5~15m/s 适于低黏度液体 μ<10Pa· s （2） 涡轮式搅拌器(录像) qV小，H大，径向流出 叶片端速度3~8m/s 适于中等黏度液体 μ<50Pa· s
1
3.4.3 搅拌功率的分配
化工原理(全套课件148p) 课件
§1、2流体静力学及其应用
▪ 1、流体静止时的性质 ： ▪ 质量m , 体积 V 密度 ρ ▪ 压强P =压力P
静止流体所受力---压强（压力）
▪ 1）压强的定义：静止流体单位面积上所受 到的压力称为压强，习惯上称压力。
▪ 2）压强的符号：P ▪ 3）压强的单位：1atm =101325Pa
=760mmHg =10.33mH2O= 1.033at ▪ 4）压强大小的表征： ▪ 表压=绝对压强—当地大气压 ▪ 真空度=当地大气压—绝对压强
化工原理
梁燕波
绪论
▪ 根据专业人才培养的目标和《化工原理》 课程的教学目的，我们选择了由何潮洪、 冯宵编写的教材《化工原理》。该课程是 一门重要的技术基础课，在整个专业教学 过程中是承前启后，由理及工的桥梁。要 求学生了解工业生产中所涉及的问题，掌 握解决问题的途径，并能运用经济观点综 合处理问题，提高分析和解决问题的能力。 为学生在今后的学习和工作中，正确而有 效地联系工业生产打下基础。
化工原理课程的要求
▪ 化工原理分为： ▪ 理论课和实践课(实验、见习)
1、理论课要求
▪ 1、 上课时间 ▪ 2、所用教材：由冯宵、何潮洪主编 由科学出版
社出版的“十一五“国家级规划教材，《化工 原理》上下册。 ▪ 3、教学内容 ：上册 流体力学基础、流体输送 机械、热量传递基础、传热过程计算与换热器。 下册 质量传递基础、气体吸收、蒸馏、气— 液传质设备。 ▪ 4、上课要求：课堂做笔记、每次有作业，使用 计算器，每周交作业，每章有测试。
上两式为流体静 力学方程。
补充练习
▪ 我们可以用汞柱和水柱表示压强，也可以 用空气柱表示。
▪ P=ρgh ； 101325=1.29*9.8*h ； h=8015m
化工原理第三版陈敏恒课件华东理工内部资料
通常，泵设计点(额定流量下)α1=90° qV 流量 qV A2 w2 sin 2 或 w2
u c cos u u H q ctg g g gA
2 2 2 2 2 2 T V 2 2
A2 sin 2
2.2.1.4 理论压头的影响因素 (1)叶片弯角β2和流量qV
(2)叶轮转速n u2=nπD2 如果qV∝n，那么HT∝n2 (3)液体密度不出现 Δp∝ρgHT , 气缚现象(录像) 灌泵——吸入管装单向阀， 泵启动前:灌泵排气
2.2.1.3 理论压头 P c2 以静止系考察：势能 ，动能 g 2g c绝对速度 总机械能变化
2 2 2 2 P2 P1 c2 c12 u2 c2 w2 u12 c12 w12 HT g 2g 2g 2g u2 c2 cos 2 u1 c1 cos 1 g
w Xdx Ydy Zdz d( ) 2
2
dp
X 2x ,Y 2 y , Z g u r
得 或
2 2 p1 u12 w12 p2 u2 w2 z1 z2 g 2 g 2 g g 2g 2g 2 2 P2 P1 u2 u12 w12 w2 g 2g 2g
②管路特性曲线下移，
2.2.3.2 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 2 q'V n' H ' n' q'V 时，
qV n
H n qV
H 2 H ' 2 q'V ∴ qV
(等效率点)
2.1.3 流体输送机械分类 按作用原理分： 动力式(叶轮式)：离心式，轴流式； 容积式(正位移式)：往复式，旋转式； 其它类型：喷射式，流体作用式等。 按流体可压缩性分： 液体输送机械：统称为泵； 气体输送机械：通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
化工原理1.2.ppt精选课件
kg/（m2·s）。
质量流速与流速的关系为：
Gms Vsu （1-21）
AA
流量与流速的关系：
m s VsuAGA(1-22)
.
三、管径的估算
一般化工管道为圆形，若以d表示管道的内径，则 ：
u Vs A
u Vs d2 4
则：
d 4V s
u
(1-23)
式中，流量一般由生产任务决定，选定流速u 后可用上式估算出管径，再圆整到标准规格。
2
3b
.
解： 管1的内径为
d18 9248m 1 m
则水在管1中的流速为
u14VdS12
9103 1.75m/s 0.7850.0821
管2的内径为
d210 28 410 m0m
.
由式（1-24d），则水在管2中的流速为
u2u1(d d1 2)21.7 5(180)120 1.1m 5 /s
管3a及3b的内径为 d35 723.55m 0 m
T,p,uf(x,y,z,)
该装置流动过 程中液位不断下降， 流速随时间而递减， 为非定态流动。
图1-14 非定态流动
.
在化工厂中，连续生产的开、停车阶段， 属于非定态流动，而正常连续生产时，均属 于定态流动。
本章重点讨论定态流动问题。
.
1.2.3 定态流动系统的质量守恒 ——连续性方程
如图所示的定态流动系 统，流体连续地从1-1′ 截面进入，2-2′截面流 出，且充满全部管道。在 管路中流体没有增加和漏 失的情况下，根数，连续性方程 可写为：
V su 1A 1u2A 2u A 常(数 1-24c)
上式表明： 不可压缩性流体流经各截面时的体积 流量也不变； 流速u与管截面积成反比，截面积越 小，流速越大；反之，截面积越大， 流速越小。
质量流速与流速的关系为：
Gms Vsu （1-21）
AA
流量与流速的关系：
m s VsuAGA(1-22)
.
三、管径的估算
一般化工管道为圆形，若以d表示管道的内径，则 ：
u Vs A
u Vs d2 4
则：
d 4V s
u
(1-23)
式中，流量一般由生产任务决定，选定流速u 后可用上式估算出管径，再圆整到标准规格。
2
3b
.
解： 管1的内径为
d18 9248m 1 m
则水在管1中的流速为
u14VdS12
9103 1.75m/s 0.7850.0821
管2的内径为
d210 28 410 m0m
.
由式（1-24d），则水在管2中的流速为
u2u1(d d1 2)21.7 5(180)120 1.1m 5 /s
管3a及3b的内径为 d35 723.55m 0 m
T,p,uf(x,y,z,)
该装置流动过 程中液位不断下降， 流速随时间而递减， 为非定态流动。
图1-14 非定态流动
.
在化工厂中，连续生产的开、停车阶段， 属于非定态流动，而正常连续生产时，均属 于定态流动。
本章重点讨论定态流动问题。
.
1.2.3 定态流动系统的质量守恒 ——连续性方程
如图所示的定态流动系 统，流体连续地从1-1′ 截面进入，2-2′截面流 出，且充满全部管道。在 管路中流体没有增加和漏 失的情况下，根数，连续性方程 可写为：
V su 1A 1u2A 2u A 常(数 1-24c)
上式表明： 不可压缩性流体流经各截面时的体积 流量也不变； 流速u与管截面积成反比，截面积越 小，流速越大；反之，截面积越大， 流速越小。
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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。
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
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 )
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
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
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
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
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
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
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
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．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
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
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
，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
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
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
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
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
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
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。
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
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 )
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
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
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
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
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
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
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
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．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
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
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
，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
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
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
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
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
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