化工原理复习提纲

第四章 非均相物系的分离 重力沉降设备及其生产能力 (1)降尘室 •降尘室结构：
•工作原理：
气体入室减速
颗粒沉降的同时并随气体运动
颗粒沉降运动时间<气体停留时间分离
降尘室的生产能力：降尘室单位时间所处理的
含尘气体的体积流量。符号：qv 。
颗粒在降尘室的停留时间：
L ut
颗粒沉降到室底所需的时间：
一、传热的基本方式 热传导、热对流、热辐射 二、传热速率方程
Q KA t
三、热负荷和载热体用量的计算
无相变： 或 有相变：
或
若忽略热损失，则热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量
四、平均温度差 用传热速率方程式计算换热器的传热速率时，因传 热面各部位的传热温度差不同，必须算出平均传热 温度差△t均代替△t，即
• 练习：5-6、5-9、5-10
• 五、热传导基本方程
• 上式称为热传导方程式，或称为傅里叶定律。 • 把上式改写成下面的形式
• • 式中 • •
为导热过程的推动力。 为单层平壁的导热热阻。
导热率（导热系数）
• W/（m·K）或 W/（m·℃)
• 导热系数的意义是：当间壁的面积为1m2，厚度为1m，壁面两侧的温度 差为1K时，在单位时间内以热传导方式所传递的热量。 • 显然，导热系数λ值越大，则物质的导热能力越强。 • 各种物质的导热系数通常用实验方法测定。一般来说，金属的导热系 数最大，非金属固体次之，液体的较小，而气体的最小。 • （1）固体的导热系数 ;（2）液体的导热系数;（3）气体的导热系数
1.5m/s。在粗细两管上连有一U形管压差计，指示液为水银，
其密度为13600kg/m3。水的密度为1000kg/m3，若忽略阻力损 失，求：U形管两侧指示液的液面之差R为多少mm。
分析:先求水在细管中的流速和1-1与2-2两 截面间的压强差；再根据 p1-p2=(指-)Rg 求得U形管两侧指示液的液面差R。
化工原理总复习
第一章 流 体 流 动
一、流体的主要物理性质
1．密度、相对密度和比体积
（1） 密度— 单位体积的流体所具有的质量，
则：
m V
单位 ： kg/m3
(2)相对密度—流体密度与4℃时水的密度之比 , 习惯称为比重 。 符号： d4 20
即：
d4 20 = / 水
水在4℃时的密度为1000㎏/m3，
2
2
1N：
u p u p 1 1 2 2 z H z H 1 损 功 2 2 g g 2 g g
2
2
柏努利方程 的讨论及分析：
（1）若
h
2 1
损
0
且 W功= 0 时
2 2
u p u p 1 2 z g z g E 常数 1 2 2 2
u1 d 2 u 2 d1
2
即流速与管径的平方成反比
例：管路由直径为 Φ57×3.5mm 的细管，逐渐扩大到 Φ108×4mm 的粗管， 若流体在细管内的流速为 4m/s。则在粗管内的流速为 。
四、柏努利方程式
u p u p 1 2 g W z g h 1kg： z 1 2 损 功 2 2
例6 某水塔塔内水的 深度保持3 m，塔底与 一内径为100mm的钢管 连接，今欲使流量为 90 m3/h，塔底与管出 口的垂直距离应为多 少？设损失能量为 196.2J/kg。
• 解:取塔内水面为1-1’截面,钢管截面为2-2’ 面,以钢管水平面为基准面,则有: z1=(x+3)m,u1=0,p1=p2=0(表压),w=0, z2=0,u2=qv/A=90/(3600x0.12x3.14/4)=3.2m/s, ∑h损=196.2J/kg, 则有(x+3)X9.81=3.22/2+196.2 X=17.52m 答:塔底与管出口的垂直距离应为17.52m.
h 0
f
W功= 0
z 1g
p 1

z2g
p 2

p p h g 2 1
流体静力学基本方程式
h ( z 1 z 2 )
（4）输送设备的有效功率
单位时间内液体从输送机械中获得的有效能量。
p W 功 q q H 功 g m v 有
柏努力方程的应用 （1）确定流速及流量 （2）确定液面高度 （3）确定管路中流体的压强 （4）确定输送机械的外加压头 （5）判断机械能转换关系
强为
kPa。
• 例3.已知当地大气压为750mmHg柱，如果设备
内的表压为200mmHg柱,则设备内的绝对压力为
• mmHg柱。
二、静力学基本方程式及其应用
p2 = p1 + gh
① U管压差计 p1-p2=(指-)Rg
②微差压差计
p p gR 1 2 A C
例4、水在如图所示的水平变径管路中作稳定流动，已知粗管 内直径为200mm，细管内直径为150mm，水在粗管中的流速为
理想流体的柏努利方程 即：理想流体进行稳定流动时，在管路任一 截面处流体的总机械能是一个常数 。
（2）若 W功= 0 ； 且 流体自然流动时 即： E 1 E 2
h
损
0
E 1 E 2 h 损
流体自发流动时，只能从机械能较高处流 向机械能较低处，
（3）若 u1=u2= 0 则 即流体静止时：
2. 压强的表示方法
绝对压强（绝压）、表压强（表压）、真空度
压强的单位及其换算 1 atm=101.3 kPa=1.033 kgf/cm2 =760mmHg =10.33mH2O 表压= 绝对压强－（外界）大气压强 真空度=（外界）大气压强－绝对压强
• 例2.已知大气压为100kPa，若设备内的表压强 为0.2MPa,设备内的绝对压强为 kPa；如 果设备内的真空度为80kPa，设备内的绝对压
（3）比体积,习惯称为比容。符号：；单位： m3/kg。
例1:某设备的表压强为50kPa，则它的绝对压强为
另一设备的真空度为360 mmHg柱，则它的绝对压强 为 mmHg柱。（当地大气压为101.33 kPa） 已知某溶液的密度为800kg/m3，该溶液的比体积为 相对密度为 。
kPa；
m3/ kg，
五、流体流动的类型 1．雷诺实验
2．流动类型及其判定
（1）流体的两种流动类型
层流（或滞流）、湍流（或紊流）
Re
du

流动类型判定依据——雷诺准数 • Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区； • Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区； • 2000< Re <4000 时，流动可能是层流，也可能是湍 流，该区称为不稳定的过渡区。
A、并流和逆流时的平均温度差
式中取△t 1›△t 2取。 △t 1和△t 2取为传热过程中最除、最终
的两流体之间温度差 在工程计算中，当 时，可近似采用算术平均值
当一侧流体变温而另一侧流体恒温时，并流和逆流的平均温 度差是相等的；当两侧流体都变温时，由于流动方向的不同， 两端的温度差也不相同，因此并流和逆流时的平均温度差是 不相等的。 例9：热流体的温度都是由245℃ 冷却到175℃，冷流体都是 由120℃ 加热到160℃，分别求在并流和逆流时的平均温度 差。
列柏努利方程可求压强差，再根据 p1-p2=(指-)Rg 求得U形管两侧指示液的液面差R。
2
应用柏努利方程时应注意以下各点：
（1）根据题意画出流动系统的示意图，标明流 体的流动方向，定出上、下游截面，明确流动 系统的衡算范围 ；
（2）位能基准面的选取
必须与地面平行；
宜于选取两截面中位置较低的截面；
课本练习5-5

• 例10.在一套管式换热器中，内管为 ф57mm×3.5mm的钢管，流量为2500kg/h， 平均比热容为2.0kJ/（kg·℃）的热流体在 内管中从90℃冷却至50℃，环隙中冷水从 20℃被加热至40℃，已知传热系数K值为 200W/（m2·℃），试求：（1）冷却水用量， kg/h；（2）并流流动时的平均温度差及所 需的套管长度，m。
t H u t
为了满足除尘要求：
t
qv BLu t
——降尘室的生产能力
•降尘室的生产能力只与降尘室的沉降面积BL和 颗粒的沉降速度ut有关，而与降尘室的高度无关
例8:含尘气体通过长4m，宽3m，高1m的降 尘室，已知颗粒的沉降速度为0.25m/s，求 降尘室的生产能力。
第五章 传 热
• 例：空气、水、铁的导热系数分别是λ1、λ2和λ3，其大小 顺序是 λ1<λ2<λ3。
六．对流传热方程
工业生产中，沸腾传热应设法保持在核状沸腾区。 自然对流区（AB段） 、核状沸腾区（BC段） 、膜 状沸腾区（CD段） 、过渡区（DE段）
• 2.离心泵启动前应向泵内灌液，否则将发生气缚现象。
• 3.离心泵的实际安装高度不能大于其允许安装高度，是为 了避免气蚀现象的发生。
• 4. 离心泵的扬程是指泵对单位重量液体所提供
的有效能量
• 5. 离心泵效率最高点称为设计点。
• 6. 通风机性能表上所列出的风压是指全风压。
• 7. 判断流体流动类型的是Re准数。
1.5m/s。在粗细两管上连有一U形管压差计，指示液为水银，
其密度为13600kg/m3。水的密度为1000kg/m3，若忽略阻力损 失，求：U形管两侧指示液的液面之差R为多少mm。
u1 d 2 分析:用 u 2 d1 求出水在细管中的流速后，在1-1与2-2两截面间
（2）双侧变温时的平均温度差 工厂中常用的冷却器和预热器等，在换热过程中间壁的 一侧为热流体，另一侧为冷流体，热流体沿间壁的一侧
流动，温度逐渐下降，而冷流体沿间壁的另一侧流动，
温度逐渐升高。
并流：两者平行而同向的流动
逆流：两者平行而反向的流动 错流：垂直交叉的流动 折流：一流体只沿一个方向，而另一流体反复折流。
QKA t均
△t均的数值与流体流动情况有关。
1.恒温传热时的平均温度差
△t均=T-t
流体的流动方向对△t无影响。
2.变温传热时的平均温度差
（1）单侧变温时的平均温度差
一侧流体变温时的温差变化
式中取△t 1›△t 2取。 △t 1和△t 2取为传热过程中最除、最终
的两流体之间温度差
在工程计算中，当 时，可近似采用算术平均值
第二章
• • • • • • • 离心泵的工作原理 （1）工作前，先向泵壳内灌满水 （2）启动电机 （3）排液 （4）吸液 （5）气缚现象 特点：无自吸能力
• 注意:1.离心泵启动时应关闭出口阀,离心泵启动时应 关 闭出口阀，为避免电机超载和加大电负荷，待电机运转正 常后，再逐渐打开出口阀调节所需流量; 往复泵启动时应 打开出口阀。离心泵的流量调节是采用出口阀门调解，往 复泵的流量应该用旁路调解。
三、流量方程式
1．流量 （1）体积流量 ： 符号：qv ，单位：m3/s或m3/h。
q V V /
（2）质量流量： 符号： qm，单位：kg/s或kg/h。
q m m q m q V
2．流速
qV qm u A A
qV uA
或者
q A m u
分析:对于刚才的例4，水在细管中的流速 可以根据如下公式求算：
若截面不是水平面，而是垂直于地面，则基 准面应选过管中心线的水平面。
（3）截面的选取
与流体的流动方向相垂直； 两截面间流体应是稳定连续流动；
截面宜选在已知量多、计算方便处。
（4）各物理量的单位应保持一致，压力表 示方法也应一致，即同为绝压或同为表压
柏努利方程式的解题步骤：
（1）做图并正确选取截面； （2）列方程式并简化方程； （3）代入已知条件，求解未知量。
• 例7、附图所示为洗涤塔的供水系统。贮槽液面压力 为100kPa（绝压），塔内水管与喷头连接处的压力 为320 kPa（绝压），塔内水管出口高于贮槽内水面 20m，管路为Φ57mm×2.5mm钢管，送水量为14m3/h， 系统能量损失4.3m水柱，求水泵所需的外加压头。
• 练习：课本P40 • 1-7，1-12，1-16
• 例4.如图将密度为1840kg/m3的溶液从贮槽用泵打到20m
高处。已知泵的进口管路为ф108mm×4mm，溶液的流 速为1m/s。泵的出口管路为ф68mm×4mm，损失压头为 3m液柱。试求泵出口处溶液的流速和所需的外加压头。
例5、水在如图所示的水平变径管路中作稳定流动，已知粗管 内直径为200mm，细管内直径为150mm，水在粗管中的流速为