化工原理天大上册(完整版)
天津大学版 化工原理 第一章1流体静力学
当管水平放置时：
pA pB (0 )Rg 1
•B
h2
R 2
(b) 倒置 U 型管压差计（Up-side down manometer）
a—b为等压面,则Pa=Pb
0
•P1=Pa+ρg ( h+R) •P2=Pb+ρ0gR+ρgh
a
b
R
得 p1 p2 R 0 g
若 >>0 p1 p2 Rg
m （1-1)
V
当ΔV→0时，Δm/ΔV 的极限值称为流体
内部的某点密度。
1. 液体的密度
(1)纯液体的密度:可由实验测定或用手册查找。
(2)混合液体的密度:以1kg混合液为基准，即
1
m
a1
1
a2
2
an
n
（1-2）
2. 气体的密度
(1)纯气体的密度:当压强不太高、温度不 太低时，可按理想气体来换算：
p1
p2
B
C R
A
例题
• 例1-4 用U形压差计测量某气体流经水平管道两截面 的压力差，指示液为水，密度为1000kg/m3，读数R 为12mm。为了提高测量精度，改为双液体U管压差 计，指示液A为含40％乙醇的水溶液，密度为920 kg/m3，指示液C为煤油，密度为850 kg/m3。问读数 可以放大多少倍？此时读数为多少？
（3）向下作用的重力， gAdz
由于流体处于静止，其
垂直方向所受到的各力代数
和应等于零，简化可得：
dp
gdz
在图中的两个垂直位置2 和
1 之间对上式作定积分
p p g(z z )
p1 p2
dp
z1- gdz
化工原理修订版天津大学上下册课后答案
化工原理-修订版-天津大学-上下册课后答案上册第一章 流体流动习题解答1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。
已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。
解：真空度＝大气压－绝压3(98.713.3)10atm p p p Pa =-=-⨯绝压真空度表压＝－真空度＝-13.3310Pa ⨯2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底9.6 m ，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉?解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=∆=⨯⨯-=(表压)作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ∆=作用在孔盖上的净压力为2282575(0.76) 3.7644p p d N ππ=∆=⨯⨯=⨯410 每个螺钉能承受的最大力为：p62332.23100.014 4.96104F N π=⨯⨯⨯=⨯钉螺钉的个数为433.7610/4.96107.58⨯⨯=个所需的螺钉数量最少为8个3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。
测得R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。
试求A 、B 两处的表压强。
解：U 管压差计连接管中是气体。
若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
由此可以认为A C p p ≈，B D p p ≈。
化工原理课件(天大版)
蒸馏分类
根据操作方式的不同，蒸馏可分为简单蒸馏 、平衡蒸馏和精馏三种类型。
二元系气液平衡关系及相图表示方法
二元系气液平衡关系
在一定温度和压力下，二元混合物中某一组分在气相 中的分压与该组分在液相中的浓度之间的关系。这种 关系可以用相平衡常数或活度系数来表示。
流动阻力与能量损失
讲解流体在管道中流动时的阻力来源和能量损失情况，以及如何降 低流动阻力和减少能量损失。
管路内流体流动阻力
沿程阻力
介绍沿程阻力的概念、计 算方法和影响因素，以及 如何利用沿程阻力系数计 算沿程阻力。
局部阻力
阐述局部阻力的概念、计 算方法和影响因素，以及 如何利用局部阻力系数计 算局部阻力。
压力
降低压力可以降低溶液的沸点，从而减少加热蒸 汽的消耗量。但是过低的压力可能导致设备泄漏 和安全问题。
设备结构
设备的结构形式、加热方式、搅拌方式等都会对 蒸发操作产生影响。合理的设备结构可以提高传 热效率和汽液分离效果，降低能耗和减少设备结 垢的风险。
基本原理
离心泵性能参数与特性曲线
性能参数
离心泵的主要性能参数包括流量、扬程、转速、功率、效率等。这些参数反映了 泵的工作能力和经济性。
特性曲线
离心泵的特性曲线是表示泵的性能参数之间关系的曲线，如Q-H曲线、Q-η曲线 等。通过分析特性曲线，可以了解泵的工作范围、最佳工况点以及不同工况下的 性能表现。
离心泵选择与操作
有流量大、压力适中的特点。
螺杆式压缩机
通过一对相互啮合的螺杆进行气 体的压缩，具有结构简单、运转
平稳、噪音低等优点。
化工原理天大柴诚敬
所以
2
或 gz1u212p1 gz2u222p2
适用条件：不 可压缩理想流
体
伯努利 (Bernoulli)方程
34
三、对伯努利方程的讨论
1.
gz1u212p1 gz2u222p2
(1-38a)
式1-38表明，理想流体在管路中作定态流动而又 无外功加入时，在任一截面上单位质量流体所具 有的总机械能相等，换言之，各种机械能之间可 以相互转化，但其总量不变。
注意：以上各式的适用条件
例10、例11（P26）
10
11
12
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 1.4.2 总能量衡算方程
13
一、流动系统的总能量衡算方程
选取如图1-12所示的定态流动系统作为衡算 的控制体，控制体内装有对流体作功的机械 （泵或风机）以及用于与外界交换热量的装置。 流体由截面1-1流入，经粗细不同的管道，由截 面2-2流出
在不可压缩流体的情况下：
故：
表明：流体压力能的损失转变为流体的内能， 从而使流体的温度略微升高。从流体输送角度看， 这部分机械能“损失”了。
30
二、流动系统的机械能衡算方程
2. 流动系统的机械能衡算方程
假设流动为稳态过程，1-1到2-2截面，由热力
学第一定律可知
UQe
v2 v1
pdv
1kg流体在截面1-1与2-2之间所获得的克总服热流量动阻
41
机械能衡算方程的应用
在应用机械能衡算方程与质量衡算方程解题时， 要注意下述几个问题： 1.衡算范围的划定 2. 控制面的选取 3. 基准面的确定 4. 单位一致性
42
第一章 流体流动
化工原理天津大学版化上下册习题答案
化工原理天津大学版化上下册习题答案化工原理课后习题1.某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。
已知该地区大气压强为98.7×103 Pa。
解：由绝对压强= 大气压强–真空度得到：设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备内的表压强P表= -真空度= - 13.3×103 Pa2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P油≤ σ螺解：P螺= ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺= 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤ σ螺得n ≥ 6.23取n min= 7至少需要7个螺钉3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附图所示。
测得R1 = 400mm ，R2 = 50 mm，指示液为水银。
为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3 = 50 mm。
试求A﹑B两处的表压强。
分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。
解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示a–a′处P A+ ρg gh1= ρ水gR3+ ρ水银ɡR2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05= 7.16×103 Pab-b′处P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。
化工原理课件(天大版)
反应热与反应焓
反应方向与平衡常数
反应速率与活化能
反应熵与反应吉布斯能
05
化工动力学基础
反应速率方程
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
反应速率方程：描述反应速率与反应物浓度及其他因素关系的数学表达式
反应速率定义：单位时间内反应物浓度的减少量或生积成正比的比例系数
催化剂：使用催化剂可以降低反应活化能，提高反应速率
反应物浓度：反应物浓度增大，反应速率加快
06
分离过程原理及应用
分离过程分类与特点
分离过程的分类：根据不同的原理和操作方式，分离过程可以分为多种类型，如蒸馏、萃取、结晶、过滤等。
R
分离过程的特点：不同的分离过程具有不同的特点和应用范围，需要根据具体需求进行选择。
A
分离过程的原理：每种分离过程都有其特定的原理和操作方式，需要掌握其基本原理和操作方法。
C
分离过程的应用：分离过程在化工、医药、食品等领域有着广泛的应用，需要根据具体需求进行选择和应用。
I
单击此处输入你的智能图形项正文
文字是您思想的提炼
单击此处输入你的智能图形项正文
文字是您思想的提炼
单击此处输入你的智能图形项正文
07
化学反应器原理及应用
化学反应器分类与特点
塔式反应器的特点：适用于气液相反应，具有较大的接触面积和适宜的停留时间
固定床反应器的特点：催化剂固定在反应器内，适用于气固相或液固相反应
流化床反应器的特点：催化剂悬浮在反应器内，适用于气固相或液固相反应
反应器分类：釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等
化学反应器的设备：介绍反应器的主要设备，如搅拌器、换热器、塔器等。
天津大学版化工原理上册课后题答案
设备内的表压强 P 表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．
在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥ 的油品，油面高于罐底 6.9
m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐
底 800 mm，孔盖用 14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为 39.23
Z1ｇ
+
ｕ12／2
+
Ｐ1/ρ
=
Z2ｇ+
ｕ
2 2
／
2
+
Ｐ2/ρ + ∑ｈf
∵ Z1 = Z2
∴ （Ｐ1-Ｐ2）/ρ = ∑ｈf +（ｕ12-ｕ22）／2
g（h1-h 2）= 1.5 + (1.232-2.52) /2
h1-h 2 = 0.0882 m = 88.2 mm
即 两玻璃管的水面差为 88.2mm
化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.
天津大学出版社,2005.）
第一章 流体流动
1、
某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知
该地区大气压强为 98.7×103 Pa。
解：由 绝对压强 = 大气压强 – 真空度
得到：
设备内的绝对压强 P 绝 = 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa
为 1100kg／m³，循环量为 36m³。管路的直径相同，盐水由 A 流经两个换热器而
至 B 的能量损失为 98.1J／kg，由 B 流至 A 的能量损失为 49J／kg，试求：（1）若 泵的效率为 70%时，泵的抽功率为若干 kw？（2）若 A 处的压强表读数为 245.2
(完整版)化工原理课件(天大版)
返回 30 03:06:50
4. 流体的特征
具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。
不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。 返回 31
13.7
QL 13.7kW
热损失：
100% 6.54%
257.3 47.8
返回 23 03:06:50
例4 非稳定热量衡算举例
罐内盛有20t重油，初温
T1=20℃，用外循环加热法 水蒸气
进行加热，重油循环量
W=8t/h。循环重油经加热
冷 凝
器升温至恒定的100℃后又 水
W=8t/h T3=100℃
基本单位：7个，化工中常用有5 个，即长度（米），质量（千 克），时间（秒），温度（K）， 物质的量（摩尔）
➢ 物理单位 基本单位：长度（厘米cm），质 制（CGS制） 量（克g），时间（秒s）
➢ 工程单 位制
基本单位：长度（米），重量或力 （千克力kgf），时间（秒）
我国法定单位制为国际单位制（即SI制） 返回 11
化工生产过程中，流体（液体、气体）的流动 是各种单元操作中普遍存在的现象。如：
传热 — 冷、热两流体间的热量传递； 传质 — 物料流间的质量传递。 流体流动的强度对热和质的传递影响很大。 强化设备的传热和传质过程需要首先研究流体的流动 条件和规律。 因此，流体流动成为各章都要研究的内容。流体 流动的基本原理和规律是“化工原理” 的重要基础。
化工原理课件(天大版)
涉及多个物理过程和化学反应的复杂传质过程的计算，需要对各个过程进行分别 处理，并综合考虑各过程之间的相互影响。
分子扩散传质及传质过程的计算
分子扩散
物质分子在运动过程中，从高浓度区 域向低浓度区域的定向迁移，产生物 质传递现象。
传质过程计算
根据分子扩散定律，通过求解浓度场 和扩散系数等参数，实现对传质过程 的模拟和预测。
01
流体的密度、压强、黏度等物理 性质的定义和测量方法。
02
流体静力学基本方程的推导和应 用，包括压力、重力和惯性力对 流体平衡状态的影响。
流体流动的基本方程及流量测量仪表
流体流动的基本方程，如质量守恒、 动量守恒和能量守恒方程。
流量测量仪表的工作原理和应用，如 节流式、涡轮式、电磁式和超声波式 流量计等。
化工原理课件(天大版)
汇报人：
2023-12-10
目录
• 化工原理绪论 • 流体流动 • 传热学 • 传质学 • 化工设备 • 化学反应工程 • 化工过程的控制与优化
01
化工原理绪论
化工原理的研究对象和内容
化工原理研究对象
以化学工程中各种单元操作（动 量传递、热量传递和质量传递） 为研究对象，研究其原理、方法 和过程。
05
化工设备
化工设备的基本类型及结构特点
分离设备
用于将混合物中的不同组分分 离出来的设备，如离心机、过 滤器等。
储罐和容器
用于储存和容纳液体的设备， 如储罐、水池等。
反应设备
用于化学反应的设备，如反应 釜、反应塔等。
换热设备
用于将热能从一个物质传递到 另一个物质的设备ห้องสมุดไป่ตู้如热交换 器、蒸发器等。
输送设备
化工原理 版 天津大学 上下册课后答案
上册第一章 流体流动习题解答1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。
已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。
解：真空度＝大气压－绝压表压＝－真空度＝-13.3310Pa ⨯2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底9.6 m ，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉?解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强9609.81(9.60.8)82874p g z ρ=∆=⨯⨯-= 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ∆= 作用在孔盖上的净压力为每个螺钉能承受的最大力为：螺钉的个数为433.7610/4.96107.58⨯⨯=个所需的螺钉数量最少为8个3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。
测得R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。
试求A 、B 两处的表压强。
解：U 管压差计连接管中是气体。
若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
由此可以认为A C p p ≈，CDpB D p p ≈。
由静力学基本方程式知7161Pa =(表压)4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。
已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。
试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。
天津大学_化工原理(上册)答案
化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.）第一章流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。
已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。
解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到：设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P油≤σ螺解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8)×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附图所示。
测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水银。
为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。
试求A﹑B两处的表压强。
分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。
解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05= 7.16×103 Pab-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。
化工原理(天大版)---(上册)第一章 流体流动
s
u1A1
u1
4
d12
u2
4
d22
u1 (d2 )2 u2 d1
1 wS1
1´
2 wS2
2´
1-2-4能量衡算方程式
一 流动系统的总能量衡算
衡算范围：1-1 ´截面´~2-2 ´截面 衡算基准：1Kg流体 1Kg流体进出系统时输入、输出的能量包括以下几项
z z1，p1
p p dz z
pdxdy (p p)dxdy gdxdydz 0
p dzdxdy
z
gdxdydz
0
dz
z
dy
p g 0
①
z2，p2 dx p
z
沿x轴：
p x
0
②
沿y轴：
p y
0
③
y
x
① xdz+ ② xdx+ ③ xdy得： dp+gdz=0 积分得：
1-1-4流体静力学基本方程式的应用
2) 倾斜液柱压差计
P1-P2=（ A- B）gR D>>d R=R1sin 对一定的压差，R是不变的， 越小，R1越大
1-1-4流体静力学基本方程式的应用
3) 微差压差计
根据P1-P2=（ A- B）gR
➢ 微差压差计的特点： i. 压差计内装有两种密度相近且不互溶的
以上a、b、c三式称为流体静力学基本方程式
流体静力学基本方程式适用条件：恒密度、静止的、连续的
同一种液体内。
推论：
1) 静止的、连续的同一种液体内，处于同一水平面上各点的压强 相等
化工原理(天大版)---(上册)第三章 机械分离与固体流态化
（V VR）与( R )分别为转如恒压阶段后 得到的滤液体积和所用 时间
3-3-5 过滤常数的测定
过滤常数：K、qe、e
K 2kP1s
qe2 Ke
k 1 r
3-3-5 过滤常数的测定
一 恒压下K、qe、e的测定
恒压过滤方程： (q qe )2 K( e ) q2 2qeq K
2(q qe )dq Kd
t
18RmB dc2sui2
2RmNe ui
dc
9B Nesui
三旋风分离器的性能
2. 分离效率
总效率o 粒级效率p
C1 C2 C1
P,i
C1,i C2,i C1,i
粒级效率p与粒径比dd50 的曲线：
d50：粒级效率为50%的颗粒直径
n
0
i 1
xi
p
i
xi：粒径在第i段内的颗粒占 全部颗粒的质量分率
(
dV d
)w
与(
dV d
)E的关系
假设
i. 洗涤压强差与过滤终了时的压强差相同
ii. 洗水粘度与滤液粘度相同
3-3-7 滤饼的洗涤
叶滤机
置换洗涤法：（L+Le）W=（L+Le）E；A洗=A
(
dV d
)w
(
dV d
)E
KA2 2(V Ve )
板框压滤机
横穿洗涤法： （L+Le）W=2（L+Le）E；A洗=0.5A
r(
P V
Ve
)
AP r(V
Ve
)
A
dV A2P d r(V Ve )
过滤基本方程
3-3-2 过滤的基本方程式