化工原理学习笔记-5页word资料

术语定义1．比焓：指空气中含有的总热量，简称焓。

1kg或者1mol工质的焓称为比焓，用h表示，即h = u + pv，对应的单位是J/kg 或者J/mol. 在空气调节工程中，湿空气的状态经常发生变化，常需要确定状态变化过程内热量的交换量。

从热工基础可知，在压力不变化的情况下，焓差值等于热交换量。

而在空气调节过程里，湿空气的状态变化过程可以看成是在定压下进行的，所以能够用湿空气状态变化前后的焓差值来计算空气得到或失去的热量。

包含单位质量干空气的湿空气的比焓值h应是h=hg+m*hs=1.01t+m（2500+1.84t）或h=（1.01+1.84m）t+2500m；比焓h是用来表示物质系统能量状态的一个参数，其数值等于比定压热容cp乘温度t，即h= cp*t；干空气的比定压热容cp，g=1.01kj/（kg·K），故温度为t时干空气的比焓值hg为hg=1.01t；水蒸气的比定压热容cp，s=1.84kj/（kg·K），温度为t时水蒸气的比焓值hs为hs=2500+1.84t；式中2500是单位质量的水在0℃时变成水蒸气所需要的汽化热（kj/kg）。

湿空气的比焓是以单位质量干空气作为基数计算的。

伴随着单位质量干空气的还有m质量水蒸气。

可见包含单位质量干空气的湿空气的比焓值好h应是h=hg+m*hs=1.01t+m（2500+1.84t）或h=（1.01+1.84m）t+2500m=显热+潜热；在式中(1.01+1.84m)t是随着温度的变化而变化的热量，称为“显热”。

而2500m是0℃时m kg 水的汽化热，它仅随含湿量的变化，而与温度无关，故称为“潜热”。

由此可见，湿空气的焓将随着温度和含湿量的升高而加大，随其降低而减小。

在使用焓这个参数时，必须注意2500较（1.01+1.84m）大得多，因而在空气温度升高的同时，若含湿量有所下降，其结果是湿空气的焓不一定会增加。

2.牛顿流体及非牛顿流体：科学家牛顿发现,某些液体流动时，切应力τ与切变率D之比为常数,即:η=τ/D水和油都是遵循上述规律的液体.这一公式就是牛顿粘度定律.其中,η为液体的粘度.粘度是液体流动时内摩擦或阻力的量度.η的单位为Pa.s或mPa.s(帕斯卡.秒).遵循牛顿粘性定律的液体称为牛顿流体,凡是流体运动时其切变率D与切应力τ不成线性关系的流体称为非牛顿流体.牛顿流体为没有颗粒的混合单一的流体.就全血而言,它是血细胞和血浆的混合物,因此,全血不符合牛顿流体公式,它不是牛顿流体,而血浆可视为牛顿流体范畴.层流时服从牛顿黏性定律的流体。

所有气体和大部分低分子量(非聚合)的液体或溶液均属于牛顿型流体。

流体种类温度压力气体T↑,μ↑P<4MPa时可忽略液体T↑,μ↓可忽略注意：手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度下之值，若条件不同，则密度需进行换算。

4.流体静力学知识：1)压力及压力差测量：（压差计）U形压差计可测系统内两点的压力差，当将U形管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测得流体的表压或真空度；2)液位测量：近距离和远距离液位测量3)液封高度计算：5.流体流动中的质量守恒原理1）. 流量和流速2). 管径的估算3）.常用流体适宜流速范围4）. 连续性方程的推导6.流体流动中的机械能守恒（伯努利方程）1）. 总能量衡算2）. 实际流体的机械能衡算3）. 理想流体的机械能衡算4）.伯努利方程的应用利用伯努利方程与连续性方程，可以确定：管内流体的流量；输送设备的功率；管路中流体的压力；容器间的相对位置等。

7.流体流动类型和雷诺准数：前提：水平的均匀直管①层流(滞流)：流体质点沿流动方向作直线运动，各质点互不碰撞，互不混合。

②湍流(紊流)：流体质点作不规则的杂乱运动，并互相碰撞、混合，产生旋涡，介于层流与湍流之间的情况称为过渡流，处于不稳定状态。

③层流与湍流的本质区别：层流无径向脉动，湍流有径向脉动。

Re≤2000时，流动为层流，层流区2000< Re <4000 时，流动可能是层流，也可能是湍流，不稳定的过渡区。

Re≥4000时，一般出现湍流，湍流区；8.阻力损失1）产生阻力损失的外部条件2）阻力损失的表现：流体势能降低3）直管的阻力损失范宁（Fanning）公式，对于层流和湍流均适用。

其中λ称为摩擦系数，层流时λ=Re/64;层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的。

湍流时由于情况复杂得多，未能得出摩擦系数λ的理论计算式。

4）湍流时直管阻力的研究方法实验结果可表示成λ与Re和ε/d的关系如图1-23所示。

对光滑管及无严重腐蚀的工业管道，该图误差范围约在±10%. 摩擦系数λ与Re关系由图1-23可以看出有四个不同的区域：（1）层流区Re≤2000，λ与管壁粗糙度无关，和Re准数呈直线下降关系。

其表达式为λ=64/Re。

（2）过渡区 2000＜Re ＜4000。

在此区域内层流和湍流的λ~Re 曲线都可应用，但为安全计，一般将湍流时的曲线延伸来查取λ。

（3）湍流区 Re ≥4000及虚线以下的区域。

这个区的特点是λ与Re 及ε/d 都有关。

当ε/d 一定时，λ随Re 增大而减小，Re 增至某一数值后λ值下降缓慢，当Re 一定时，λ随ε/d 增加而增大。

（4）完全湍流区 图中虚线以上的区域。

此区内各λ~Re 曲线趋于水平，即λ只与ε/d 有关，而与Re 无关。

在一定的管路中，由于λ、ε/d 均为常数，当l/d 一定时，由式1-47可知hf 与u2成正比，所以此区又称阻力平方区。

相对粗糙度ε/d 愈大的管道，达到阻力平方区的Re 值愈低。

5). 非圆形管的当量直径应予指出，不能用当量直径来计算流体通过的截面积、流速和流量。

某些非圆形管的常数C 值非圆形管的截面形状正方形 等边三角形环 形 长方形 长∶宽=2∶1长方形 长∶宽=4∶1常 数C57539662736）局部阻力损失的两种方法 7）.阻力对管内流动的影响9. 流速与流量的测定 孔板流量计，恒截面、变压差——差压式流量计 文丘里（Venturi ）流量计——差压式流量计转子流量计，恒压差、恒流速、变截面——截面式流量计。

（标准刻度是在标定流体：20℃水（1000kg/m3 ）和20℃、101.3kPa 下空气（1.2kg/m3），对不同流体密度要进行刻度换算，如下）10. 流体输送机械（液体） 1） 输送液体的机械称为泵输送气体的机械，鼓风机、通风机、压缩机、真空泵 2) 按工作原理分容积式(正位移式)：包括往复式、旋转式(齿轮式)等 动力式(叶轮式)：包括离心式、轴流式等其他类型：不属于上述两类的其它型式，如喷射式等 3) 离心泵扬程（压头）：离心泵对单位重量(1N)液体所提供的有效能量，单位为J/N 或m⑴ H 实比H 理小得多流体在叶片间环流、流体的阻力损失、冲击损失 (2)泵的扬程不等于升举高度 . 轴功率Pa 与有效功率Pe①轴功率Pa ：单位时间内由原动机(一般为电动机)向泵轴输入的功 ②有效功率Pe ：单位时间内液体从泵中叶轮获得的有效能量 ③ 效率ŋ常用转速为2900、1450、960、730r/min 。

泵出厂时规定最高转速，使用时可降低转速， 但提高转速不得超过4%，否则会烧坏电机。

离心泵的工作点及流量调节若管路两端的总势能差大于单台泵所能提供的最大扬程Hemax ,选串联管路所需外加压头＞H 单,选串联；若单泵可以输液，只是流量达不到要求，对低阻力e v e p q gH ρ=//e a v a p p q gHe p ηρ==管路并联优于串联，对高阻力管路串联优于并联 11. 流体输送机械（气体） 工作原理离心式、旋转式、往复式、喷射式 出口压力(终压)和压缩比通风机：终压(表压)≤15 kPa,压缩比1~1.15 鼓风机：终压15~300 kPa ， 压缩比＜4 压缩机：终压＞300 kPa ，压缩比＞4。

真空泵：在设备内造成负压，终压为大气压，压缩比由真空度决定 (1)风量qV ，以风机进口状态计的送气能力(2)全风压，单位体积气体通过风机时获得的能量 (3)轴功率和效率(4)特性曲线空气0.1MPa 、20℃ (5)离心式通风机的选型计算实际风压pT ，并将pT 换算成实验条件下的风压 p ’T.根据所输送气体的性质与风压的范围，确定风机的类型. 根据以风机进口状态计的实验风量与实验条件下的风压，从风机样本或产品目录中的特 性曲线或性能表选择合适的机号. 12. 间壁式换热器的传热过程1）传热速率Q ：热流量，单位时间通过换热器整个传热面传递的热量，单位 J/s 或W 。

热流密度q ：热通量，单位时间内通过单位传热面积传递的热量，单位 J/(s. m2) 或W/m2。

2） 换热器的热流量（Q ）定态传热过程，热流密度不随时间而变，但沿着管长是变化 。

总传热速率方程：式中 K ──总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)； Q ──传热速率，W 或J/s ； A ──总传热面积，m2； tm ──两流体的平均温差，℃或K 。

3） 非定态传热过程，一段时间内所传递的累积总热量QT 4） 通过平壁的定态热传导假设：(1) 高度和宽度远大于厚度；(2) 材料均匀； (3) 温度仅沿x 变化，且不随时间变化。

通过圆筒壁的定态热传导假定：(1) 定态温度场；(2) 一维温度场。

通过多层壁的定态导热过程13. 对流传热过程（区分导热系数和对流给热系数） 1） 对流传热系数 2）沸腾给热 3）冷凝给热（冷凝方式：滴状冷凝和膜状冷凝）~q V ηV q sp ~~P q V ~p qT V Vq 离心通风机的特性曲线总热阻总传热推动力=∆=∆=KA t t KA Q /1m m TdQ q Ad τ=0T Q A qd ττ=⎰12212()ln(/)l t t Q r r πλ⋅⋅-=14i i ii i t t t Q R A δλ∆-==∑∑∑4）热辐射5）高温设备及管道的热损失14.传热过程的计算1）热量衡算微分方程式研究对象: 微元传热面积dA假设：①热、冷流体的质量流量为常数；②热、冷流体的热容cp1、cp2及K沿传热面不变；③忽略换热器的热损失；④过程系定态传热。

2）传热过程的积分表达式3）换热器的设计型计算。