化工原理讲义课件3
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化工原理 第三章非均相物系分离 第一节重力沉降 课件
无因次数群K也可以判别流型
d ( ρs − ρ)g ut = 18µ
2
2011-11-9
d 3(ρs − ρ)ρg K3 Ret = = 2 18µ 18
当Ret=1时K=2.62，此值即为斯托克斯区的上限 牛顿定律区的下限K值为69.1 例：试计算直径为95µm，密度为3000kg/m3的固体颗粒分 别在20℃的空气和水中的自由沉降速度。 解：1）在20℃水中的沉降。 用试差法计算 先假设颗粒在滞流区内沉降 ，
2011-11-9
ξ=
4dg( ρs − ρ) 3ρut
2
QReet2 =
4d 3 ρ(ρs − ρ)g 3µ 2
2
令 k = d3 ρ( ρs − ρ)g 2
µ
4 3 ξ Re t = k 3
因ξ是Ret的已知函数，ξRet2必然也是Ret的已知函数， ξ～Ret曲线便可转化成 ξRet2～Ret曲线。 计算ut 时，先由已知数据算出ξRet2 的值，再由ξRet2～Ret 曲线查得Ret值，最后由Ret反算ut 。
——艾伦公式
c) 滞流区或牛顿定律区（Nuton）（103＜Ret ＜ 2×105） 滞流区或牛顿定律区（ ） ×
ξ = 0.44
ut =1.74 d( ρs − ρ)g
ρ
——牛顿公式
2011-11-9
3、影响沉降速度的因素 、
1）颗粒的体积浓度 ） 在前面介绍的各种沉降速度关系式中，当颗粒的体积浓 度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内，但当颗粒浓 度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降， 自由沉降的公式不再适用。 2）器壁效应 ） 当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时，（例如在100倍以上） 容器效应可忽略，否则需加以考虑。
化工原理课件3 过滤
3.1.3.2 滤液通过滤饼层的流动
流动阻力可用哈根—泊谡叶方程表示： 32l u p1 2 de 式中 l'—— 滤饼孔道的平均长度，m； u'——为滤饼孔道中滤液的流速， m/s； de —— 为孔道的当量直径，m。
de 4 流通截面积 流 通 截 面 积 l 滤 饼 层 体 积 4 4 4 润湿周边 润 湿 周 边 l 滤 饼 层 体 积 a B 1 S 0
K称为过滤常数，m2/s，与滤液性质、悬浮液浓度、温 度、过滤压力、压缩性指数等因素有关；对一定的悬浮液 在恒压条件下过滤，压力差、滤液粘度、悬浮液浓度、滤 饼比阻、压缩性指数等为常数，即为常数，那么过滤基本 方程为：
dV KA 2 u d 2V Ve
3.1.3 过滤基本理论
dV KA 2 u d 2V Ve
1 s
K p 若比阻r与参数c没有变化则 p K
1 s
u 体积流量 体积流量 滤饼层截面积 u u 流 通 截 面 积 流 通 截 面 积 滤 饼 层 截 面 积 A0
l K0 L
3.1.3 过滤基本理论
将以上关系代入哈根—泊谡叶方程：
2 32K 0 Lu 1 S 0 2 K 0 Lu 1 2 S 0 p1 4 3 p1 3 u 2 2 K 0 1 2 S 0 L 2
压力
（1） （3） （4） （5） 速率 （2）
在工业应用实际中采用哪种操作方式？恒压？恒速？ 先恒速后恒压？先恒压后恒速？
3.1.3 过滤基本理论
dV A p 1 s u Ad r0 c V Ve
令 k
1 r0 c
流动阻力可用哈根—泊谡叶方程表示： 32l u p1 2 de 式中 l'—— 滤饼孔道的平均长度，m； u'——为滤饼孔道中滤液的流速， m/s； de —— 为孔道的当量直径，m。
de 4 流通截面积 流 通 截 面 积 l 滤 饼 层 体 积 4 4 4 润湿周边 润 湿 周 边 l 滤 饼 层 体 积 a B 1 S 0
K称为过滤常数，m2/s，与滤液性质、悬浮液浓度、温 度、过滤压力、压缩性指数等因素有关；对一定的悬浮液 在恒压条件下过滤，压力差、滤液粘度、悬浮液浓度、滤 饼比阻、压缩性指数等为常数，即为常数，那么过滤基本 方程为：
dV KA 2 u d 2V Ve
3.1.3 过滤基本理论
dV KA 2 u d 2V Ve
1 s
K p 若比阻r与参数c没有变化则 p K
1 s
u 体积流量 体积流量 滤饼层截面积 u u 流 通 截 面 积 流 通 截 面 积 滤 饼 层 截 面 积 A0
l K0 L
3.1.3 过滤基本理论
将以上关系代入哈根—泊谡叶方程：
2 32K 0 Lu 1 S 0 2 K 0 Lu 1 2 S 0 p1 4 3 p1 3 u 2 2 K 0 1 2 S 0 L 2
压力
（1） （3） （4） （5） 速率 （2）
在工业应用实际中采用哪种操作方式？恒压？恒速？ 先恒速后恒压？先恒压后恒速？
3.1.3 过滤基本理论
dV A p 1 s u Ad r0 c V Ve
令 k
1 r0 c
大学化学《化工原理-干燥DRY3》课件
p-X图
T ?
p
0
X
四种水
平衡水 Ps p
结合水 0
T
自由水
非结合水 X
四种水的定义
• 平衡水: 用此种空气无法再去除的水; • 自由水: • 非结合水: 机械地附着在物料表面, 产生
的蒸汽压与纯水无异; • 结合水: 与物料之间有物理化学作用, 因
而产生的蒸汽压低于同温度下纯水的饱 和蒸汽压.
作业
• 1. 如果让你选择的话, 你会选择哪种作为 干燥介质?
• 2. 想一想, 为什么要混起来呢?
第四章 干燥(DRYING)
第一节 概述 第二节 湿空气的性质 第三节 干燥的平衡关系 第四节 干燥过程的动力学 第五节 干燥设备 第六节 干燥过程和设备的设计计算 讨论课 小结
X-图
• 是什么?
X*
0
X-图
• 为什么?
– 如何从p-X图得到 X-图? – 有何区别?(T) – 有何好处?(不同温度下曲线变化幅度很小,
便于估算)
X-图
•
四
X*
种
水
如
何Hale Waihona Puke 表示0?
第三节 干燥的平衡关系
1. 气体的组成 2. 固体的组成 3. 平衡关系图 4. 几个定义和为什么
– 平衡水, 自由水等 – 为什么用X-相对湿度图?
第三节 干燥的平衡关系
1. 气体的组成 2. 固体的组成 3. 平衡关系图 4. 几个定义和为什么
– 平衡水, 自由水等 – 为什么用X-相对湿度图?
水在气体和固体中组成之间的 关系
1. 气体的组成: pw,H…. 2. 固体的组成:
X(干基含水量, kg水/kg绝干物料) w(湿基含水量, kg水/kg湿物料)
《化工原理》课件
进行期末考试，综合评估学生在整个课程中的学 习成果。
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
除了《化工原理》教材外， 我们还推荐以下参考教材， 有助于更深入地理解化工 原理。
在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
我们提供一些网络资源， 供学生进一步学习化工原 理和实际应用。
推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
《化工原理》PPT课件
欢迎来到《化工原理》PPT课件！本课程将介绍化工基本原理和实际应用，帮 助您理解化工流程和反应动力学。
课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
除了《化工原理》教材外， 我们还推荐以下参考教材， 有助于更深入地理解化工 原理。
在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
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推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
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课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。
南京理工化工原理课件3 --机械分离和固体流态化
1．间歇过滤机的生产能力
操作周期为 T=θ +θ
θ
W+θ D
θ ——一个操作循环内的过滤时间，s；
W——一个操作循环内的洗涤时间，s；
θ D——一个操作循环辅助操作所需时间，s。
则生产能力
3600V 3600V Q T W D
V——一个操作循环内所获得的滤液体积，m3
二、连续过滤机的生产能力
阻力：
6
1 2 Fd Ap u 2
根据牛顿第二运动定律：
Fg Fb Fd ma
u 2 3 d s g d g d d s a 6 6 4 2 6
3 3 2
加速阶段：开始沉降瞬间，u=0，因而Fd=0，加速度a等 速阶段：u=ut时,阻力、浮力与重力三者的代数和为零， 加速度a=0。 ut——“沉降速度”，又叫“终端速度”。由于工业上沉 降操作所处理的颗粒往往甚小，阻力随速度增长甚快， 可在短时间内就达到等速运动，所以加速阶段常常可以 忽略不计。
对于不可压缩滤饼
dq p uR 常数 d r q qe
p ruR 2 ruR qe
压强差随过滤时间成直线增高。
3．先恒速后恒压 恒压阶段 ：
dV KA2 d 2 V Ve
KA2 d V Ve dV 2
令VR、θ R分别代表升压阶段终了瞬间的滤液体积 及过滤时间，则上式的积分形式为
dV Ad p V Ve r A
可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强 差的函数。考虑到滤饼的压缩性，通常可借用下面的 经验公式来粗略估算压强差增大时比阻的变化
r=r'（Δ p）s
操作周期为 T=θ +θ
θ
W+θ D
θ ——一个操作循环内的过滤时间，s；
W——一个操作循环内的洗涤时间，s；
θ D——一个操作循环辅助操作所需时间，s。
则生产能力
3600V 3600V Q T W D
V——一个操作循环内所获得的滤液体积，m3
二、连续过滤机的生产能力
阻力：
6
1 2 Fd Ap u 2
根据牛顿第二运动定律：
Fg Fb Fd ma
u 2 3 d s g d g d d s a 6 6 4 2 6
3 3 2
加速阶段：开始沉降瞬间，u=0，因而Fd=0，加速度a等 速阶段：u=ut时,阻力、浮力与重力三者的代数和为零， 加速度a=0。 ut——“沉降速度”，又叫“终端速度”。由于工业上沉 降操作所处理的颗粒往往甚小，阻力随速度增长甚快， 可在短时间内就达到等速运动，所以加速阶段常常可以 忽略不计。
对于不可压缩滤饼
dq p uR 常数 d r q qe
p ruR 2 ruR qe
压强差随过滤时间成直线增高。
3．先恒速后恒压 恒压阶段 ：
dV KA2 d 2 V Ve
KA2 d V Ve dV 2
令VR、θ R分别代表升压阶段终了瞬间的滤液体积 及过滤时间，则上式的积分形式为
dV Ad p V Ve r A
可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强 差的函数。考虑到滤饼的压缩性，通常可借用下面的 经验公式来粗略估算压强差增大时比阻的变化
r=r'（Δ p）s
化工原理第三版(讲课用)PPT课件
七、教学安排 1. 理论课 108学时+课程设计2周+实验 2. 理论课安排 3. 考核
八、 参考书
1. 王志魁.化工原理(第三版). 北京：化学工出版 社,2005
2. 陈敏恒.化工原理(上下册). 北京：化学工出版 社,2000
3. 何潮洪，窦梅，朱明乔，等.化工原理习题精解 (上册).北京：科学技术出版社,2003
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
二、流体质点与连续性假设 1. 质点的含义 质点：由大量分子构成的集团(微团)，是保持流 体宏观力学性的最小流体单元，从尺寸说是微观上充 分大，宏观上充分小的分子团。 微观上充分大 分子团的尺度>>分子的平均自由程 对分子运动作统计平均，以得到表征宏观现象的物理量
宏观上充分小 分子团的尺度<<所研究问题的特征尺寸 物理量都可看成是均匀分布的常量
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
五、 化工过程计算的理论基础
化工过程计算的类型：设计型计算和操作型计算
化工原理课件3精品文档
第二章 流体输送机械
华东交大化工原理电子课件
2、离心泵的转数对特性曲线的影响
离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。
转速——比例定律
当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的 近似关系为：
qV 2 n2 qV 1 n1
H2 H1
n2 n1
2
P2 P1
n2 n1
华东交大化工原理电子课件
解：根据
Hh0
pM pV
g
查得水在20℃时密度为ρ＝998.2kg/m3，则
pM=0.4MPa pV=0.028MPa
将已知数据代入，得泵的扬程
H 0 .4 1 [0 .4 9( .0 9 2 .0 9 8 .) 8 2 ]1 1 860 4.1 4 m2 O H
华东交大化工原理电子课件
第二章 流体输送机械
Fluid-moving Machinery
第二章 流体输送机械
华东交大化工原理电子课件
概述
低处→高处
供料点~需料点 低压→高压
较远的地方
p u2
Hz
g
2g
Hf
输送机械的作用：
对流体做功
流体的动能↑， 或位能↑，静压能↑， 克服沿程阻力，或兼而有之
一 往复泵 二 齿轮泵 三 旋涡泵
第三节 气体输送机械
第二章 流体输送机械
华东交大化工原理电子课件
第一节 离心泵
离心泵的外观
第二章 流体输送机械
华东交大化工原理电子课件
一.离心泵装置(结构)简图
第二章 流体输送机械
华东交大化工原理电子课件
二、离心泵的工作原理：
甩出、真空、吸入。
华东交大化工原理电子课件
2、离心泵的转数对特性曲线的影响
离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。
转速——比例定律
当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的 近似关系为：
qV 2 n2 qV 1 n1
H2 H1
n2 n1
2
P2 P1
n2 n1
华东交大化工原理电子课件
解：根据
Hh0
pM pV
g
查得水在20℃时密度为ρ＝998.2kg/m3，则
pM=0.4MPa pV=0.028MPa
将已知数据代入，得泵的扬程
H 0 .4 1 [0 .4 9( .0 9 2 .0 9 8 .) 8 2 ]1 1 860 4.1 4 m2 O H
华东交大化工原理电子课件
第二章 流体输送机械
Fluid-moving Machinery
第二章 流体输送机械
华东交大化工原理电子课件
概述
低处→高处
供料点~需料点 低压→高压
较远的地方
p u2
Hz
g
2g
Hf
输送机械的作用：
对流体做功
流体的动能↑， 或位能↑，静压能↑， 克服沿程阻力，或兼而有之
一 往复泵 二 齿轮泵 三 旋涡泵
第三节 气体输送机械
第二章 流体输送机械
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第一节 离心泵
离心泵的外观
第二章 流体输送机械
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一.离心泵装置(结构)简图
第二章 流体输送机械
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二、离心泵的工作原理：
甩出、真空、吸入。
化工原理讲稿3(第五章)(天大版)
一、物料的平衡关系 1.平衡水分（X *）与自由水分（X－X*） 2.结合水分与非结合水分； 3.物料水分=平衡水分+自由水分=非结合水+结合水；
当φ=100%，则平衡水分X*=结合水；
•平衡水分与空气的状态有关，且为结合水分； •结合水分与非结合水分只与物料的性质有关；
二、物料的干燥关系
1.干燥速率定义
Xc Xc
3.总干燥时间
1
2
GC Gc ( X c X ) X c X ln SU ( X 1 X C ) SU X2 X C c
P272页、例 5-10题：
Gc GC 已知：X 1、X 2、X C、X 0、U C、 ； S SU C
对于恒速干燥： U=UC=const. ①恒速干燥所需时间： 当X1 当X1 XC时： X2
GC 1 ( X1 X C ) SU C
GC XC时： 1 SU ( X1 X 2 ) C
•UC的来源：
（1）由干燥速率曲线查得 （2） 用 U C (t tw ) kH ( H w H ) 计算
四、 恒定干燥条件下的干燥速率 恒定干燥条件：空气的温度、湿度、流速及物 料接触方式不变。 （一）干燥速率定义 指单位时间、单位干燥面积汽化水分量；
dW U Sd
[kg水/(m2∙s)]
dW GCdX
C
W GC ( X 1 X )
U GSddX
（二）干燥曲线及干燥速率曲线
X*
t X*
2. 自由水分（X－X*）：可用干燥方法除去的水分；
三、结合水分与非结合水分
1.结合水分：水与物料有结合力，pw< ps；
化工原理PPT课件讲义
• 以氯碱生产为例说明化工生产过程的基本步骤。
0.2本课程的性质、任务和内容、研究方法
• 0.2.1性质
• 化工原理是在高等数学、物理学、物理化学等课程的基 础上开设的一门技术基础课程，属工程学科，具有工程 性和实用性。
• 0.2.2任务
• 1掌握化工单元操作过程的基本原理，并能进行过程的选 择和计算(即对指定的产品，选择一个适宜的过程经济而 有效地满足工艺过程要求)。
• 2.连续操作：原料不断地从设备一端送入，产品不断从 另一端送出。
• 连续操作设备内，各个位置上，物料组成、温度、压 强、流速等参数可互不相同，但在任一固定位置上， 这些参数一般不随时间变化，属定态过程，即 参数＝ f(x,y,z)
• 0.4.1 单位0制.4 单位制与单位换算
• 任何物理量都由数字和单位联合表达的。运算时，数字 与单位一并纳入运算。如：
0.6 热量衡算 遵循能量守恒定律
• 同物料衡算一样，绘简图、定基准、划范围、列 算式，
• 1物料所具有的热量由显热与潜热两部分组成， 称为焓(H，kJ/kg)。焓值为一相对值，且与状态
有关，所以热量衡算时必须规定基准温度和基准 状态，通常基准选273K液态(即此时H＝０)。
• 2热量除了伴随物料进出系统外，还可通过设备
• 2据生产需要，进行设备工艺尺寸的计算及其设备选型计 算。
• 3依据过程的不同要求，进行操作调节和控制。
• 4掌握强化过程途径，以提高过程和设备的能力、效率。
0.3 单元操作进行的方式
• 1.间歇操作：每次操作之初向设备内投入一批物料，经 过一番处理后，排除全部产物，再重新投料。
• 间歇操作设备内，同一位置上，在不同时刻进行着不 同的操作步骤，因而同一位置上，物y,z,θ)
0.2本课程的性质、任务和内容、研究方法
• 0.2.1性质
• 化工原理是在高等数学、物理学、物理化学等课程的基 础上开设的一门技术基础课程，属工程学科，具有工程 性和实用性。
• 0.2.2任务
• 1掌握化工单元操作过程的基本原理，并能进行过程的选 择和计算(即对指定的产品，选择一个适宜的过程经济而 有效地满足工艺过程要求)。
• 2.连续操作：原料不断地从设备一端送入，产品不断从 另一端送出。
• 连续操作设备内，各个位置上，物料组成、温度、压 强、流速等参数可互不相同，但在任一固定位置上， 这些参数一般不随时间变化，属定态过程，即 参数＝ f(x,y,z)
• 0.4.1 单位0制.4 单位制与单位换算
• 任何物理量都由数字和单位联合表达的。运算时，数字 与单位一并纳入运算。如：
0.6 热量衡算 遵循能量守恒定律
• 同物料衡算一样，绘简图、定基准、划范围、列 算式，
• 1物料所具有的热量由显热与潜热两部分组成， 称为焓(H，kJ/kg)。焓值为一相对值，且与状态
有关，所以热量衡算时必须规定基准温度和基准 状态，通常基准选273K液态(即此时H＝０)。
• 2热量除了伴随物料进出系统外，还可通过设备
• 2据生产需要，进行设备工艺尺寸的计算及其设备选型计 算。
• 3依据过程的不同要求，进行操作调节和控制。
• 4掌握强化过程途径，以提高过程和设备的能力、效率。
0.3 单元操作进行的方式
• 1.间歇操作：每次操作之初向设备内投入一批物料，经 过一番处理后，排除全部产物，再重新投料。
• 间歇操作设备内，同一位置上，在不同时刻进行着不 同的操作步骤，因而同一位置上，物y,z,θ)