南京工业大学化工原理总复习--上

局部阻力
u h 2
' f 2
ζ进口 = 0.5 ζ出口 = 1
2
le u h d 2
' f
总阻力
等径管：
l le u l le u l u h f ( ) ( ) d 2 d 2 d 2
2 2 2
变径管：∑hf＝∑hf1＋∑hf2＋∑hf3 ＋….
若洗涤液用量VW， 洗涤所需时间τW τW=qW/(dq/dτ)W
恒速过滤
dq/dτ=q/τ= K/2(q+qe)=const.
2+qq =(K/2)τ ∴q e
2=(K/2)τ q
滤布介质阻力可以 忽略
3.3.6 过滤设备
种类： • 间歇: 如叶滤机、板框压滤机 • 连续: 如回转真空过滤机
叶滤机：
温差越大,热阻越大,λ 越小
一、给热过程 p142 给热：热传导+对流 二、对流给热的分类 无相变：自然对流： 强制对流：管内 管外 有相变：蒸汽冷凝
4.3.2对流给热概述
液体沸腾
湍流层对流
温度梯度最大
层流底层传导
Q
牛顿冷却定律 Q = α0A0 (T-Tw) = αiAi (tw-t)
对 传 传 传对 流 导 导 导流
3
—— n 20%以内
3．离心泵性能改变及换算
(3)叶轮直径 ——切割 P71 切割定律P71（2-14）
V2 D2 V1 D1
H 2 D2 D H1 1
2
N a 2 D2 D N a1 1
3
——D -5%以内
离心泵的工作点和流量调节 管路特性曲线He’= H0＋K H0＝△Z+△p/ρg
1/3 de,v=(6V/π)
形状系数（球形度）ψ p95
2e,v/S ψ=πd
3、床层特性 1）固定床层：有众多固体颗粒堆积 而成的静止的颗粒层。
固定床
二、颗粒群
2）床层的空隙率εp98 ε＝空隙体积/床层体积 = (床层体积-颗粒所占的体积)/床层 体积
二、颗粒群
床层的比表面 p98 床层比表面积aB：单位体积床层具有 的颗粒的表面积 aB=颗粒表面积/床层体积 颗粒比表面积a：单位体积颗粒具有 的表面积 a=颗粒表面积/颗粒体积 3床层a ＝（1－ε）a 1m B
le →管特线变陡 工作点上移 H ，V
V
VM1VM
(2)改变叶轮转速 --改变泵的特性 n↑→n1
H-V线上移 M→M1点,V↑
H
M1 M n n
1
VM VM1
3．离心泵的流量调节
(3)车削叶轮直径
H
--改变泵的特性 D↓→D1 H-V线下移
M1
M D D1
M→M1点，V↓
, (Na、Ne) Ne=ρgVH
粘度： ，（H，V，）; Na
3．离心泵性能改变及换算
V2 n2 V1 n1
H 2 n2 n H1 1
2
（2）转速 ——比例定律P70（2-12）
N a 2 n2 n N a1 1
第一章 流体流动 流体静力学 密度不可压缩(恒密度)流体和可 压缩性(变密度)流体 ρ 液体>ρ 气体 压强常用单位p8-9 压力 真空度 = －表压 静力学基本方程 p2 p1 g ( z1 z 2 )
U型压差计测得的是修正压强差或阻力损失 和动能之和,水平管测的是压强差
流体动力学
沉降速度ut, 又称终端速度,加速阶段 终了时颗粒相对于流体的速度。 降尘室生产能力 V≤Aut=LBut
即处理能力与设备的底面积有关， 与高度无关
三、旋风分离器
• 外旋流：下螺旋 运动 • 内旋流：上螺旋 运动 • 主要除尘区：外 旋流上部
动画
原 理
临界粒径：被旋风分离器完 全去除的最小颗粒的粒径 P122 3-52
VM1VM
2、离心泵的组合操作
1）泵的串联p74 设离心泵型号相同 原则：流量相同， 扬程相加
•H串＞H单 V串＞V单 单泵在b点工作 H串
H
M1 M b V 单 V串 V
HM •串联泵的扬程是 单泵特性曲线上的 扬程的两倍
2、离心泵的组合操作
2)．泵的并联p74
设离心泵型 号相同
原则：扬程相同， 流量相加
热辐射： 能在真空中进行
• 传热速率Q：热流量，单位时间内 通过传热面的热量，单位 J/s或W。 • 热流密度q：热通量，单位时间内 通过单位传热面积的热量，单位 J/(s. m2)或W/m2。
稳态与非稳态传热 等温面：在同一时刻，温度场中所有温 度相同的点组成的面。
不同温度的等温面不相交，因为一个点 不可能具有两个不同的温度
过滤面积＝洗涤面积 ＝2×叶片侧面积×叶片数
过滤终了时滤饼厚度＝洗涤滤饼厚度 (dV/dτ)W＝(dV/dτ)E
二、板框压滤机p102 结构:板，框交替排列，板2种，框1 种
一个滤框提供2个过滤面积 • 过滤面积=2×框面积×框数 • 滤饼充满框时： • V滤饼＝框面积×框厚度×框数
(dV/dτ)W＝(dV/dτ)E/4
动力粘度μ SI制：Pa· s 运动粘度：粘度μ 与密度ρ 的之比。 2/s 单位：SI制 m
流动型态 层流Re≤2000
u=umax/2
32lu λ=64/Re hf 2 d
速度分布u=u(1-r2/R2) Re>4000湍流区： λ=φ(Re，ε/d)
层流公式均由 理论推导
光滑管:Re=3×103~1×105 λ=0.3164/Re0.25 完全湍流区：λ=λ(ε/d)
2.3、离心泵的性能曲线
说明：
H,m
N a , kW
①H~V曲线 V，H 一般 2 H=A－BV
H ~V

Na ~ V
~V
V , m3 / h
2.3、离心泵的性能曲线
②Na~V曲线： H,m V，Na 大流量大电机 当V=0，Na最小
关闭出口阀启动泵 ，启动电流最小
H ~V

N a , kW
性能参数:流量/扬程/有效功率/轴功率
Ne=WeW=WeVρg/g=ρgVH 轴功率N=Ne/η=ρgVH/η
真空表 泵的进口处安＿＿＿，泵出口处 压力表 出口阀门 安＿＿＿＿和＿＿＿，而在出口 出口阀门 压力表 处，＿＿必须安在＿＿＿之前， 流量 在出口管路上还应安装测量＿＿
的仪表。
2．离心泵的特性曲线p67 转速n一定时，由实验测得H～V， Na～V，η～V，这三条曲线称为特 性曲线，由泵制造厂提供。供泵用 户使用。泵厂以20℃清水作为工质 做实验测定性能曲线。
V并＞V单
H并＞H单 单泵在b点工作 并联泵的流量是 单泵特性曲线上 流量的两倍 H并
H M1 b M
V 单 V并 V
第三章 非均相分离 单颗粒与颗粒群的几何特性
定义p94 1、球形： 体积：V=πdp3/6 m3 2 2 表面积：S=πdp m 比表面积：a=S/V=6/dp
dp
1/m
2、非球形参量： 等体积当量直径de,v p95
2 V
K＝8λ(l+∑le)/π2d5g
2）工作点
工作点M：离心泵的性能曲线与管路 特性曲线的交点。 M点： H=A－BV2 H= H0＋KV2 H He’- V M HM VM 和HM
He- V VM
V
如何计算消耗 3．离心泵的流量调节 在调节阀门上 （1）改变出口阀开度---常用 的扬程值 H --改变管路特性 H1 M1 M H 关小出口阀
定态流动与非定态流动 连续性方程
u1 A2 d 2 u2 A1 d 1
2
4V d u
柏努利方程式基准、各项单位物理意义 g∆Z+∆u2/2+∆p/ρ=We-∑hf g∆Z+∆u2/2+∆p/ρ=0 能量转换？
u1 p1 We u2 p2 h f z1 z2 2 g g g 2 g g g
λ可取平均温度下的数值，视作常数
多层Biblioteka Baidu壁热传导
t1 t 2 t 2 t3 t3 t 4 Q b1 b2 b3 1 A 2 A 3 A
b1 b2 b3 t1 t2 : t2 t3 : t3 t4 : : 1 A 2 A 3 A R1 : R2 : R3
dq K d 2q
滤布介质阻力 可以忽略
基本的过滤操作有恒压过滤和恒速 过滤两种。
恒压过滤 q2+2qqe=Kτ (q+qe)2=K(τ+τe) 2=Kτ（q =0，τ =0） q e e V2=KA2τ V-τ 曲线（抛物线）
洗涤速率(dV/dτ)W： (dV/dτ)W=const. 与过滤设备有关 (dq/dτ)W=const.
过滤基本方程式
爬流时，数学模型法得柯士尼方程 1-s/μr Φ(q+q ) ∴u＝dq/dτ=(∆pm) 0 e 不可压缩滤饼S=0 令过滤常数 K=2(∆pm)1-s/μr0Φ=2k(∆pm)1-s ∴ dq K 过滤基本方程式
d
2(q qe )
过滤速率
dq K d 2(q qe )
过滤
滤饼过滤（饼层过滤）：特点
过滤循环包括过滤，洗涤， 卸料三个阶 段。在过滤的大部分时间中，滤饼起到 了主要过滤介质的作用
不可压缩滤饼：s＝0 可压缩滤饼
深层过滤（深床过滤）：特点
物料衡算p99
设过滤面积Am2，滤液Vm3，滤饼厚 度Lm，滤饼空隙率ε 悬浮液: 滤液V （V+LA） 滤饼LA：液体LAε 固体LA(1-ε) Φ＝LA(1-ε)ρp/(V+LAε) kg/m3清液
3、分离效率 p122
粒级效率ηpi=(c1i-c2i)/c1i 3-54 c1i进口气体颗粒在第i段内的浓度， 3 g/m c2i出口气体颗粒在第i段内的浓度， 3 g/m X :第i段内颗
η＝∑xiηpi
粒占总颗粒 的质量分数
i
第四章
基本方式
传热
热传导（导热）只存在密实的固体中
不能在真空中进行 对流：自然对流/强制对流 不能在真空中进行
Na ~ V
~V
V , m3 / h
2.3、离心泵的性能曲线
③~V曲线 ： H,m V， max称为设计点。
H ~V

N a , kW
铭牌:max对应 的性能参数
Na ~ V
~V
V , m3 / h
3．离心泵性能改变及换算
（1）流体的性质：P72
密度： （H，V，）与无关；
4.2.2 傅立叶定律 传热方向与
温度梯度方 向相反
dQ t q dA n
热通量， J/(s. m2)或 W/m2
: 导热系
数， W/(m· ℃)
t/n : 温
度梯度， ℃/m或 K/m
4.2.3 导热系数
各种物质的导热系数
金属固体 > 非金属固体 > 液体 > 气体
过滤机的生产能力
生产能力：单位时间获得的滤液量 间歇过滤机：
G =3600VF/τ =3600VF/(τF+τW+τR) m3/h VF ： 总共获得的滤液量，m3/s
二、连续过滤机的生产能力 p112
G nKA
2
n↑，G↑但n过大，滤饼太薄不能卸除
沉降 重力沉降：作用力重力 离心沉降：作用力离心力
2 2
如何判断流 动方向
有效功率Ne=WeW=WeVρ 轴功率 N=Ne/η
流动阻力
流 动 阻 力
直 管 阻 力
• ∑hf= hf+ hf’ 局 部 阻 力
产生阻力的主 要原因是粘性
直管阻力
l u hf d 2
2
粘性：牛顿粘性定律（层流时的牛 顿型流体） 液体：T↑→μ↓ μ液体> μ气体 气体：T↑→μ↑
1
∑hf1 ∑hf2
2
∑hf3
3
流速与流量的测量
测速管（皮托管）：测量点速度 测压孔正对水流方向pmB(动能和静压 强)，侧壁小孔的测压管pmA(静压强) 孔板流量计：恒截面、变压差 文丘里流量计：恒截面、变压差； 能量损失小，造价高 转子流量计：恒压差、恒流速、变 截面
第二章 流体输送机械
离心泵 结构 叶轮作用 静压能↑和动能↑ 分① 闭式② 半闭式③敞式 泵壳作用 汇集由叶轮抛出的 液体;动能→静压 能)。 气缚现象：气体的密度太小
总效率η0=(c1-c2)/c1 分离 效率 P122 3-53 3-54 粒级效率ηpi=(c1i-c2i)/c1i
3、分离效率 p122
3-53 总分离效率η=(c1-c2)/c1 c1进口气体含尘浓度，g/m3 c2出口气体含尘浓度，g/m3 η的大小是旋风分离器数分离性能的 另一指标。缺点是不能反映旋风筒 对各尺寸粒子的不同分离效果。
对流传热系数
α强制>α自然