化工原理天大柴诚敬11-12学时
化学工程与工艺人才培养方案-第三稿
化学工程与工艺专业人才培养方案一、专业代码、名称专业代码：081101专业名称：化学工程与工艺二、培养目标本专业培养德智体美全面发展，具备良好素质和科学与专业基础知识，能够从事化学工业领域的产品研制与开发、装置设计、生产过程的控制以及企业经营管理等方面工作的具有创新精神的“基础实、能力强、素质高”的高等化学工程技术和管理人才。
三、培养要求1．掌握马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论的基本原理，热爱祖国，具有为人民服务，为国家富强、民族昌盛而奋斗的责任感和奉献精神。
具有艰苦奋斗、团结协作的精神；具有高度的社会责任感、良好的思想品德、社会公德和职业道德；2．掌握化学工程与工艺的基础理论知识与专业知识，能够结合化工生产的社会经济目标，从事研究、开发、设计、生产与企业管理等工作；3．具有良好的文化素质；4．具有强健的体魄和健康的心理素质；5．具有较强的自学能力、表达与交往能力以及处理工程实际问题的能力；6．掌握一门外语并具备使用计算机的基本技能。
四、修业年限、学分及所授学位基本学制4年，实行弹性学制，修业年限3~6年。
毕业学分要求及授予学位：本专业学生在校期间在德、智、体三方面完成培养要求，修满本培养方案所规定的172学分方能毕业。
符合国家学位规定和河西学院学位授予条件者，经校学位委员会审核通过，授予工学学士学位。
五、化学工程与工艺专业课程学时、学分比例分配表（附表1-2）六、化学工程与工艺专业教学计划表（附表3—5）七、化学工程与工艺专业辅修教学计划表（附表6）八、化学工程与工艺专业各学期开课情况表（附表7）九、主干课程及其介绍课程名称：化工原理112学时先修课程：高等数学、普通物理、物理化学课程简介：化工原理是化学工程与工艺专业的一门主干课，是基础课与专业课的桥梁，是必修的一门主要技术基础课程。
它是综合运用所学数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工生产中各种物理过程的工程学科。
其教学内容是以化工生产中的物理加工过程为背景，研究若干“化工单元操作”（流体流动、传热、吸收、蒸馏、干燥、机械分离、蒸发、结晶、吸附、膜分离等）的基本原理、单元操作的典型设备构造、设备操作特性、过程和设备的设计与计算、设备的选择与改造、研究问题的方法等。
化工原理
目的
原理
设备
输送物料
机械能转换 管道和泵
传热 蒸发 蒸馏 膜分离 干燥
加热或冷却 利用温差传热 换热器
分离 溶剂 与溶 质
加热 使溶 剂汽 化
蒸发器
分离液相混合 各组分的挥发
物
度不同
塔器
分离混合物
固体或液体膜 过滤机、沉降器、膜
的截留
组件等等
固体去湿
加热 使湿 分汽
化
干燥器
萃取
分离不互溶液体 溶解度不同 萃取装置
[5] 食品发酵工业，中国食品发酵工业研究所、全国食品与发酵工业信 息中心主办，北京：北京百善印刷厂发行，全国中文核心期刊、国家 优秀技术期刊。
[6] 中国粮油学报，中国粮油学会主办，北京：《中国粮油学报》编辑 部出版，全国食品工业类中文核心期刊。
[7] Cereal Chemical [8] Journal of Food Science [9] Journal of Food Engineering
=981000dyn
Example
1 atm（标准大气压）＝1.033 kgf/cm2,将其换算 成SI单位
解：气体压力的SI单位：Pa（N/m2），工程单 位：kgf/cm2，所以，只要将kgf、cm分别换算成 N、m即可。
如：聚乙烯、化肥、制糖、味精、酒精、石油等生产过程 中都含有流体输送、蒸发、结晶、离心分离、干燥、蒸馏、 吸收等单元 操作，在石油、食品、制药、造纸等行业中 都要进行干燥、蒸馏等操作，尽管在不同行业中所处理的 物料不同，但所用的干燥、蒸馏等操作具有相同原理。
名称 流体输送
化工生产中常见的
单元操作( p2表0-1)
2005 3.陈敏恒主编， 化工原理， 北京：化学工业出版社，1985 4.伍钦、邹华生、高桂田等主编，《化工原理实验》，华南理
化工原理下册天津大学柴诚敬19-20学时
二、气液平衡关系式
1.拉乌尔定律 当理想溶液气液两相呈平衡时，溶液上方组分
的分压与溶液中该组分的摩尔分数成正比。
pA p*AxA
拉乌尔定律
pBpB *xBpB *(1xA)
2020/7/1
二、气液平衡关系式
溶液上方的总压 p总 等于各组分的分压之和
p总pApB
p总 p* AxApB *(1xA)
两相区
气相线 液相线
一、气液平衡相图
2. 气—液相组成图 气—液相组成图直观地表达了在一定压力下，
处于平衡状态的气液两相组成的关系，在蒸馏计 算中应用最为普遍。
x –y图
2020/7/1
x1与y1互成平衡
y1
2020/7/1
x1 苯－甲苯混合液的 x- y 图
平衡线
对角线
yx
平衡线与对 角线之间的 距离越大
3.计算气液平衡组成
已知 p总 、 t 求 x－ y关系
t
p
* i
给定 xi
ki
yi
列表
xi yi
2020/7/1
课外资料：气液平衡数据获取途径
1.由安托尼方程求取
lgpi*
Ai
t
Bi Ci
2.由手册查得
安托尼方程
权威的气液平衡数据手册
Gmehlimg J, et al. 《Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection》
yA kAxA
以平衡常数表示 的气液平衡方程
2020/7/1
二、气液平衡关系式
由
yA
p
* A
p总
xA
代入泡点方程，得
yA
化工原理天大柴诚敬
第一章流体流动1.4流体流动的基本方程—、概述流体动力学流体动力学主要研究流体流动过程中流速、压力等物理量的变化规律，研究所采用的基本方法是通过守恒原理（包括及）进行质量、能量及动量衡算，获得物理量之间的内在联系和变化规律。
作衡算时，需要预先指定衡算的空间范围，称之为 ,而包围此控制体的封闭边界称为控制面。
第一章流体流动1.4流体流动的基本方程1・4.1总质量衡算-连续性方程131-11管路系统的总质量衡算如图1・11所示，选择一段管路或容器作为所研究的控制体，该控制体的控制面为管或容器的内壁面、截面1・1与2・2组成的封闭表面。
管路系统的总质量衡算根据质量守恒原理可得_ dM £2,2 q加,1 +」门au=0(1-28)对于定态流动，dM/d0 = O则％,1 = %,2PyLlyAy —(1-29)推广到管路上任意截面q m-QM/i = P2U2^2~........ - puA二常数(1-30) 枉定态流动系统中,流体流经各截面时的质量流量恒定。
对于不可压缩流体，p=常数，则为q v s = u x A x—U2^2= .... —必=常数” -31)冇页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。
此规律与管路的布畫形式及管路上是否有管件、阀则可变形为:(1-31 a)不可压缩流体征圆形管道申,任意截面的对于圆形管道u {%2g 加———... —puA.—吊不可压缩流体Qv.s—LI | iA | ― Lt 2 ^~2 ~—nA二常数—二（牛）2管内定态流动的连续性方程%2 ]注意：以上各式的适用条件例10、例11 （P26）例如附图所示，管路由一段^39 X4mm的管1、一段4 108 X 4mm的管2和两段© 57 XS.&nm 的分支管3a^3b连接而成。
若水以9X10 3JTL/S的体积流量流动，且在两段分支管內的流量相等，试求水在各段管內的速度。
天津大学《化工原理》课程设计报告
《化工原理》课程设计报告真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计学院天津大学化工学院专业化学工程与工艺班级2014学号3014207018姓名孙国铭指导教师马红钦化工流体传热课程设计任务书专业化学工程与工艺班级化工1班姓名孙国铭学号（编号）3014207018（一）设计题目：真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计（二）设计任务及条件1、蒸发系统流程及有关条件见附图。
2、系统生产能力：60 万吨/年。
3、有效生产时间：300天/年。
4、设计内容：Ⅱ效预热器（组）第12345678 台预热器的设计。
5、卤水分效预热器采用单管程固定管板式列管换热器，试根据附图中卤水预热的温度要求对预热器（组）进行设计。
6、卤水为易结垢工质，卤水流速不得低于0.5m/s。
7、换热管直径选为Φ38×3mm。
（三）设计项目1、由物料衡算确定卤水流量。
2、假设K计算传热面积。
3、确定预热器的台数及工艺结构尺寸。
4、核算总传热系数。
5、核算压降。
6、确定预热器附件。
7、设计评述。
（四）设计要求1、根据设计任务要求编制详细设计说明书。
2、按机械制图标准和规范，绘制预热器的工艺条件图（2#），注意工艺尺寸和结构的清晰表达。
设计说明书的编制按下列条目编制并装订：（统一采用A4纸，左装订）（1）标题页，参阅文献1附录一。
（2）设计任务书。
（3）目录。
（4）说明书正文设计简介：设计背景，目的，意义。
由物料衡算确定卤水流量。
假设K计算传热面积。
确定预热器的台数及工艺结构尺寸。
核算总传热系数。
核算压降。
确定预热器附件。
设计结果概要或设计一览表。
设计评述。
（5）主要符号说明。
（6）参考文献。
（7）预热器设计条件图。
主要参考文献1. 贾绍义，柴诚敬. 化工原理课程设计. 天津: 天津大学出版社, 20022. 柴诚敬，张国亮. 化工流体流动和传热. 北京: 化学工业出版社, 20073. 黄璐，王保国. 化工设计. 北京: 化学工业出版社, 20014. 机械制图自学内容：参考文献1，第一章、第三章及附录一、三；参考文献2，第五~七章；参考文献3，第1、3、4、5、11部分。
化工原理天大柴诚敬学时
第—草流体输送机械O 、通过本章学习，拿握化工中常用流体输送机械的基本结构、工作原理和操作特性，能够根据生产工艺要求和流体特性，合理地选择和正确操作流体输送机械，并使之在高效下安全可靠运行。
第二章流体输送机械2. 1概述2.1.1流体输送机械的作用管路对流体输送机械的能量要求由伯努利方程计算。
对于液体，采用以单位重量（1N）流体为基准的伯努利方程式+眷等 + 輕J/" —(2-1)K =立+也Pg7T2dA g心z+誉等+沪方程对于通风机的气体输送系统，在风机进出口截面间采用以单位体积(1m3)为基准的伯努利方程式,乩=Q£AZ+A D +卫-Q + Q 好G ・l/m3HVPa(2-6)流体输送机械除满足工艺上对流量和压头（对气体为风压与风量）两项主要技术指标要求外, 还应满足如下要求：①结构简单，重量轻，投资费用低。
②运行可靠，操作效率高，日常操作费用低。
③能适应被输送流体的特性，如黏度、可燃性、第二章流体输送机械2. 1概述2.1.1流体输送机械的作用2. 1.2流体输送机械的分类r输送液体泵按输送流体J的状态分类1 C通风机I输送气体鼓风机I压缩机动力式（叶轮式）按工作原理分类Y容积式（正位移式）流体作用式第二章流体输送机械2. 2离心泵2. 2. 1离心泵的工作原理和基本结构—・离心泵的工作原理是工业生产中应用最为广泛的液体输送机械。
其突出是结构简单、体积小、流量均匀、调节控制方便、故障少、寿命长、适用范围广（包括流量、压头和介质性质）、购置费和操作费用均较低。
—・离心泵的工作原理122-1离心泵装置简图g ：斗r F离心泵的工作原理077//////////离心泵的叶轮吸液方式单吸式双吸式平衡图2-3离心泵的吸液方式图2-4泵壳和导轮泵轴与泵壳之间的密封称为轴封，其作用 是防止泵内高压液体从间隙漏出，或避免外界 空气进入泵内。
常用的轴封装置有填料密封和 机械密封两大类。
化工原理(上)课后习题解答-天大柴诚敬主编 (1).
(s m 882.0s m 1069015
.04π
60102
b =⨯⨯⨯=u
(5657
105.21069
882.0015.03
b =⨯⨯⨯==
-μ
ρ
du Re故为湍流。
(2用物理单位计算
dyn
742
5
--⨯=⎥
⎦
⎤
⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢
⎣⎡=σ
(6导热系数基本物理量的换算关系为
1 kcal=4.1868×103 J ,1 h=3600 s则
((C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 13
2
︒⋅=︒⋅⋅=⎥⎦⎤⎢⎣
·h ·atm (5表面张力σ=74 dyn/cm (6导热系数λ=1 kcal/(m ·h ·℃
解:本题为物理量的单位换算。(1水的黏度基本物理量的换算关系为
1 kg=1000 g ,1 m=100 cm
则(s
Pa 10
56
.8s m kg
1056.81m
100cm 1000g 1kg
s cm g
3t
t m m kg 33.764m kg 157
.0120==
=
V m ρ
流体静力学
3.已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ,乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ,在甲
地区的某真空设备上装有一个真空表,其读数为20 kPa。若改在乙地区操作,真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同?解:(1设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= (kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ (2真空表读数
《化工原理课程设计》课程教学大纲(本科)
化工原理课程设计（Course Design for the Principles of Chemical Engineering）课程代码：13460023学分：2周数：2周（其中：讲课0.5天；设计8.5 天；上机0学时；答辩1天）先修课程：高等数学、物理化学、化工原理、化工制图等适用专业：化学工程与工艺教材：《化工原理课程设计》，柴诚敬、贾绍义主编，高等教育出版社，2016年。
一、课程性质与目标（一）课程性质化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。
本课程设计基本内容，是以某一生产任务为中心，典型单元设备（板式塔、填料塔、换热器、泵等）的设计为重点，训练学生对给定的生产任务，进行工艺流程设计、工艺设计计算、非定型主要设备的设计和定型设备的选型等。
通过本课程设计使学生能够掌握化工设计的基本程序和方法；在查阅技术资料、选用公式和收集数据、正确选用设计参数等方面有较大提高；能够正确、迅速地进行工程计算；学会用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练。
同时在设计过程中培养学生实事求是、严肃负责的工作作风，树立正确的设计思想，从技术上可行和经济上合理两方面考虑的工程观点，同时考虑到操作维修的方便和安全操作、环境保护等方面的要求，从工程的角度综合考虑各种因素，从总体上得到最佳结果。
（二）课程目标通过本课程设计训练，达到以下目标：课程目标1：了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法；课程目标2：熟悉查阅文献资料、收集有关数据、正确选用公式；课程目标3: 掌握在兼顾技术上先进可行、经济上合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行过程工艺设计计算；课程目标4：掌握主要设备的工艺设计计算及设备选型、结构型式及尺寸的确定；课程目标5：培养学生综合运用化工原理及其它先修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考能力，使学生增强工程观念，树立实事求是、严肃认真的工作作风。
化工原理课程设计柴诚敬
化工原理课程设计柴诚敬一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握化工原理的基本概念和基本公式，能够运用化工原理解决实际问题。
具体来说，知识目标包括：了解化工原理的基本概念，掌握化工原理的基本公式，理解化工过程的基本原理。
技能目标包括：能够运用化工原理的基本公式进行计算，能够分析化工过程的基本原理，能够解决实际的化工问题。
情感态度价值观目标包括：培养学生的科学思维能力，提高学生对化工行业的认识和理解，激发学生对化工原理的兴趣和热情。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括化工原理的基本概念、基本公式和基本原理。
具体来说，教学大纲如下：1.化工原理的基本概念：介绍化工原理的定义、特点和作用。
2.化工原理的基本公式：讲解化工原理的基本公式，包括质量守恒定律、能量守恒定律、动量守恒定律等。
3.化工过程的基本原理：讲解化工过程的基本原理，包括反应原理、传递原理、控制原理等。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标，我将采用多种教学方法进行教学。
包括讲授法、案例分析法和实验法。
1.讲授法：通过讲解化工原理的基本概念、基本公式和基本原理，使学生掌握化工原理的基本知识。
2.案例分析法：通过分析实际的化工过程案例，使学生能够运用化工原理解决实际问题。
3.实验法：通过实验操作，使学生能够直观地了解化工过程的基本原理，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，我将准备以下教学资源：1.教材：选用《化工原理》作为主教材，为学生提供系统的化工原理知识。
2.参考书：提供相关的化工原理参考书，供学生自主学习。
3.多媒体资料：制作多媒体课件，通过图片、动画等形式，丰富学生的学习体验。
4.实验设备：准备化工原理实验设备，为学生提供实验操作的机会。
五、教学评估本节课的教学评估将采用多元化的方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答、小组讨论等表现，评估学生的学习态度和理解程度。
化工原理教学大纲
课程编号：0101103化工原理ⅢPrinciples of Chemical Engineering总学时：48总学分：3课程性质：技术基础课开设学期及周学时分配：据各不同专业规定确立开设学期，每周４学时适用专业及层次：应化、材化、环工、化学、高材（本、专科）、安全、自动化（本、专科）、装控专业相关课程：高等数学、物理化学、分离工程、传递过程教材：赵文、王晓红等编著，化工原理，石油大学出版社，2001年推荐参考书：夏清、陈常贵编著，化工原理，天津大学出版社，2005年柴诚敬编著，化工原理，高等教育出版社，2005年杨祖荣编著，化工原理，化学工业出版社，2004年谭天恩、丁惠华编著，化工原理，化学工业出版社，2000年一、课程目的及要求本门课程的目的是为学生学习专业知识大好工程技术理论基础，并使他们受到必要的基本技能训练。
本门课程的任务是使学生初步掌握化工过程的基本原理，了解典型设备的构造、性能与操作，熟悉其计算方法、研究方法，并进行基本实验技能和设计能力的训练。
化工原理属于工程学科，要求通过本门课程的学习，培养学生工程技术观点及独立分析和解决问题的能力。
二、课程内容及学时分配绪论（2学时）生产过程与单元操作，单位与单位换算，物料衡算与热量衡算，研究方法第一章流体流动及输送机械（14学时）第一节流体静力学方程（2学时）与流体静力学有关的物理量，流体静力学方程，流体静力学方程的应用。
第二节流体动力学方程（4学时）与流体动力学有关的物理量，稳定流动与不稳定流动，连续性方程，柏努利方程，柏努利方程的应用。
第三节流体流动的内部结构（1学时）牛顿粘性定律，流动类型与雷诺数，边界层的概念。
第四节流体流动的阻力损失（2学时）阻力算是计算通式，圆形直管内层流流动阻力损失，圆形直管内湍流流动损失，非圆形管内流动阻力、局部阻力。
第五节管路计算与管路布置原则（1学时）管路计算的基本方法，试差法，复杂管路计算（分支、并联），管路布置原则。
化工原理教学大纲
《化工原理》教学大纲一、课程的基本信息课程名称：《化工原理》英文名称：Principles of Chemical Industry课程性质：专业必修课程课程编号：0610041/0610042周学时：4学时总学时：132学时学分：9学分适用专业：化学工程与工艺专业本科学生预备知识：物理化学、工程数学、大学物理、高等数学课程教材：夏清、陈常贵主编，《化工原理》上、下册、第一版、天津：天津大学出版社出版、2009年7月。
参考书目：1.《化工原理》（上、下）（第一版），柴诚敬等，天津大学出版社，2005.2.《化工原理》，杨祖荣等，化学工业出版社，2004.3.《化工原理》（第二版），钟秦等，国防工业出版社，2007.4.《化工原理》（第三版），管国锋等，化学工业出版社，2008.5.《化工原理》（上、下）（第一版），钟理等，化学工业出版社，2008.6.《化工原理》（上、下）（第一版），大连理工大学编，高等教育出版社，2002. 8.7.《过程原理与装备》（第一版），潘家祯，化学工业出版社，2008. 制定时间：2011.9二、课程的目的与任务化工原理课程是化学工程与工艺类及相近专业的一门技术基础课，它在基础课和专业课之间，起着承前启后，由理及工的桥梁作用。
本课程的主要任务，是用自然科学原理考察、解释和处理化工生产中流体流动过程、工业传热过程、吸收、精馏、干燥等化工单元操作的基本原理，典型设备及其计算（包括选型）方法，以培养学生分析和解决有关工程实际问题的能力。
化工原理是一门实践性和理论性较强的课程，所以在讲授过程中应突出其特点，加强学生工程观念，严谨，科学，细致，周密的思维形式，和理论联系实际的学习方法的训练，注重培养分析问题和解决问题的能力，通过课堂教学，实践教学等多种形式，培养学习兴趣。
三、课程内容及学时分配绪论目的要求:1、了解化工原理研究的主要内容，单元操作的概念和“三传理论”。
2、熟悉物料衡算和能量衡算的计算方法。
化工原理天大柴诚敬13-14学时
01
02
管路计算
流量计的结构 流量计的工作原理
简单管路、并联与分支管路的计算 气体（可压缩流体）输送管路 非牛顿流体输送管路的计算
流速与流量的测量方法
(1-117)
孔板流量计
01
孔板流量计安装位置的上、下游都要有一段内径不变的直管作为稳定段，根据经验，其上游直管长度至少应为10d1，下游长度至少为5d1。
02
孔板流量计
第一章 流体流动
流量的测量
测速管
孔板流量计 文丘里流量计
*
文丘里流量计
为减少流体节流造成的能量损失，可用一段渐缩渐扩的短管代替孔板，这就构成了文丘里（venturi flowmeter）流量计。
转子流量计的优点是能量损失小，测量范围宽。但耐温、耐压性差。
转子流量计由专门厂家生产。通常厂家选用水或空气分别作为标定流量计的介质。因此，当测量其它流体时，需要对原有的刻度加以校正。
*
第一章 流体流动
非牛顿型流体的流动
01
非牛顿型流体的流动特性
02
*
流动特性不遵循牛顿黏性定律的流体统称为非牛顿型流体。
非牛顿型流体的流动特性
表观黏度
假塑性流体(Pseudoplastic fluid) 大多数非牛顿型流体属于此种类型（如图1-33中的b线），如聚合物溶液或熔融体、油脂、淀粉溶液等。 对于假塑性流体，表观黏度随剪切速率的增加而减小，故n<1。
n>1时称为胀塑性流体（图1-33的c线）。这类流体在流动时，表观黏度随剪切速率的增大而增大。某些湿沙，含有硅酸钾、阿拉伯树胶等的水溶液均属于胀塑性流体。
第一章 流体流动
1.8.2 孔板流量计
化工原理上册天津大学柴诚敬11-12学时 共26页
第一章 流体流动
1.7 流体输送管路的计算 1.7.1 简单管路 1.7.2 复杂管路
8
图1-25 并联与分支管路示意图
9
并联管路与分支管路计算的主要内容为： （1）规定总管流率和各支管的尺寸，计算各支 管的流率； （2）规定各支管的流率、管长及管件与阀门的 设置，选择合适的管径； （3）在已知的输送条件下，计算输送设备应提 供的功率。
22
一、测速管
由点速度获得管截面上的平均流速
23
一、测速管
测速管的优点是流体流经测速管的能量损 失较小，通常适于测量大直径管路中的气体流 速，但不能直接测量平均流速，且压差读数较 小，通常需配用微压压差计。当流体中含有固 体杂质时，会堵塞测压孔，故不宜采用测速管。
24
练习题目
思考题 1.管路计算有哪几种类型？ 2.管路计算依据的基本关系式是什么？ 3.分支管路和并联管路的特性分别是什么？ 作业题: 20 、21、22
10
一、并联管路
在A、B两截面之间列机械
能衡算方程 对于支管1，有
gzAu 2A 2pAgzBu 2 B 2pBhf,1
对于支管2，有
gzAu 2 A 2pAgzBu 2 B 2pBhf,2
11
一、并联管路
并联管路中流动必须满足： 1、尽管各支管的长度、直径可能相差很大，但
第一章 流体流动
1.7 流体输送管路的计算
1
管路计算
管路计算
设计型计算 操作型计算
设计型计算
通常指对于给定的流体输送任务(一定的流 体体积流率)，选用合理且经济的管路和输送设 备操作型计算
管路系统已固定，要求核算在某些条件下 的输送能力或某些技术指标。
化工原理天大柴诚敬
]
[
kg
m/ m2
s2
]
[
kg m / m2 s
s
]
动量 面积 时间
单位时间通过单位面积的动量，称为动量通量
(momentum flux)
[ux
]
[kg
/
m3
m
/
s]
[
kg
m m3
/
s
]
动量 体积
单位体积具有的动量，称为动量浓度
45
层流—分子动量传递
d (ux )
dy
为动量浓度梯度
[ ] [ ] [ kg m3 ] [ m2 ] m s kg s
14
一、流动系统的总能量衡算方程
衡算范围： 1-1′、2-2′截面以及 管内壁所围成的空间
基准水平面： 0-0′水平面
图1-12 流动系统的总能量衡算 1-换热器; 2-流体输送机械
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一、流动系统的总能量衡算方程
推导思路：
总能量 衡算
机械能 衡算
不可压缩流体 机械能衡算
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一、流动系统的总能量衡算方程
48
一、湍流的特点与表征
湍流的特点 1、质点的脉动 2、湍流的流动阻力远远大于层流 3、由于质点的高频脉动与混合，使得在与流 动垂直的方向上流体的速度分布较层流均匀。
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一、湍流的特点与表征
图1-14 圆管中流体的速度分布
50
一、湍流的特点与表征
1.时均量与脉动量
图1-15 湍流中的速度脉动
51
qmu22
p2qV ,2
上式经整理，可得
21
一、流动系统的总能量衡算方程
U
gz
u2 2
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hf , AB hf ,1 hf ,2
2、主管中的流率等于各支管流率之和
qv,S qv,1 qv,2
12
二、分支管路
以分支点 O 处为上游截面， 分别对支管B和支管C列机械能 衡算方程
2 2 uo po uB pB gzo gzB hf ,B 2 2
5
一、简单管路
描述简单管路中各变量间关系的控制方程 连续性方程 机械能衡算方程
2 u12 p1 u2 p2 L u2 gz1 We gz2 ( ) 2 2 d 2
qV , s d u / 4 常数
2
阻力系数方程
du e f( , ) d
2、主管中的流率等于各支管流率之和
2 B
2 C
qv,S qv, B qv,C
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第一章 流体流动
1.7 流体输送管路的计算 1.7.1 简单管路 1.7.2 复杂管路 1.7.3 可压缩流体管路的计算（选学）
15
第一章 流体流动
1.8 流量的测量
16
测速管 流量计分类
定截面变压差
孔板流量计
文丘里流量计 变截面定压差
转子流量计
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第一章 流体流动
1.8 流量的测量
1.8.1测速管
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一、测速管
测速管又称毕托管 （Pitot tube）。测速管 测定的流速是管道截面 上某一点的局部值，称 为点速度。
动画02 图1-27 测速管
19
一、测速管
2处的驻点压力 p2 p1
u12
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练 习 题 目
思考题 1.管路计算有哪几种类型？ 2.管路计算依据的基本关系式是什么？ 3.分支管路和并联管路的特性分别是什么？ 作业题: 20 、21、22
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第一章 流体流动
1.7 流体输送管路的计算
1
管路计算
设计型计算 管路计算 设计型计算 通常指对于给定的流体输送任务(一定的流 体体积流率)，选用合理且经济的管路和输送设 备 操作型计算 管路系统已固定，要求核算在某些条件下 的输送能力或某些技术指标。
2
操作型计算
管路计算
上述两类计算可归纳为下述3种情况的计算： （1）欲将流体由一处输送至另一处，已规定出 管径、管长、管件和阀门的设置，以及流体的 输送量，要求计算输送设备的功率。
ur C 2( A ) gR
(1-108)
通常 C = 0.98 ～ 1.00 ，但有时为了提高测量的 准确度，C值应在仪表标定时确定。
22
一、测速管
由点速度获得管截面上的点是流体流经测速管的能量损 失较小，通常适于测量大直径管路中的气体流 速，但不能直接测量平均流速，且压差读数较 小，通常需配用微压压差计。当流体中含有固 体杂质时，会堵塞测压孔，故不宜采用测速管。
6
一、简单管路
在前述 3种情况的管路计算中，第（ 1 ）种 容易求解，对于第（ 2）和第（ 3）种情况，流 速u或管径 d为未知量，无法计算 Re以判别流动 的型态，因此也就无法确定摩擦系数。在这种 情况下，需采用试差法求解。具体计算方法可 参见【例1—22】。
7
第一章 流体流动
1.7 流体输送管路的计算 1.7.1 简单管路 1.7.2 复杂管路
2 2 uA pA uB pB gz A gzB h f ,1 2 2
对于支管2，有
2 2 uA pA uB pB gz A gzB h f ,2 2 2
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一、并联管路
并联管路中流动必须满足： 1 、尽管各支管的长度、直径可能相差很大，但 单位质量流体流经各支管的能量损失相等。
8
图1-25 并联与分支管路示意图
9
并联管路与分支管路计算的主要内容为：
（ 1 ）规定总管流率和各支管的尺寸，计算各支 管的流率；
（ 2 ）规定各支管的流率、管长及管件与阀门的 设置，选择合适的管径； （ 3 ）在已知的输送条件下，计算输送设备应提 供的功率。
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一、并联管路
在A、B两截面之间列机械 能衡算方程 对于支管1，有
2 2 uo po uC pC gzo gzC h f ,C 2 2
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二、分支管路
分支管路中流动必须满足: 1. 对于分支管路，单位质量流体在各支管流动 终了时的总机械能与能量损失之和相等。
u pC u pB gzB h f , B gzC h f ,C 2 2
2
U管压差计的读数反映的是
p p2 p1
由此可知待测点的流速
ur 2p
20
一、测速管
若U管压差计内充密度ρA为的指示液，其读数为 R，则
p ( A ) gR
因此可得：
ur 2( A ) gR
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一、测速管
测速管的测量准确度与其制造精度有关。一般 情况下，需引入一个校正系数C，即
（2）规定管径、管长、管件与阀门的设置以及 允许的能量损失，求管路的输送量。
（3）规定管长、管件与阀门的设置、流体的输 送量及允许的能量损失，求输送管路的管径。
3
管路计算
直径不变 简单管路 管路分类
异径管串联
分支管路 并联管路
复杂管路
4
第一章 流体流动
1.7 流体输送管路的计算 1.7.1 简单管路