化工原理流体力学
化工原理——带答案

第一章流体力学1.表压与大气压、绝对压的正确关系是(A )。
A.表压=绝对压-大气压B.表压=大气压-绝对压C.表压=绝对压+真空度2.压力表上显示的压力,即为被测流体的(B )。
A.绝对压B.表压C.真空度D.大气压3.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值,称为(B )。
A.真空度B.表压强C.绝对压强D.附加压强4.设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强(B )。
A.愈大B.愈小C.愈接近大气压D.无法确定5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为(B )kPa。
A. 80B. - 80C. 21.3D.181.36.某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1(表压)=1200mmHg和p2(真空度)=700mmHg,当地大气压为750mmHg,则两处的绝对压强差为(D )mmHg。
A.500B.1250C.1150D.19007.当水面压强为一个工程大气压,水深20m处的绝对压强为(B )。
A. 1个工程大气压B. 2个工程大气压C. 3个工程大气压 D. 4个工程大气压8.某塔高30m,进行水压试验时,离塔底10m高处的压力表的读数为500kpa,(塔外大气压强为100kpa)。
那么塔顶处水的压强(A)。
A. 403 . 8kpaB. 698. 1kpaC. 600kpaD. 100kpa9.在静止的连续的同一液体中,处于同一水平面上各点的压强(A )A.均相等B.不相等C.不一定相等10.液体的液封高度的确定是根据(C ).A.连续性方程B.物料衡算式C.静力学方程D.牛顿黏性定律11.为使U形压差计的灵敏度较高,选择指示液时,应使指示液和被测流体的密度差(P指-P)的值(B )。
A.偏大B.偏小C.越大越好12.稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量(A )。
A.仅随位置变,不随时间变B.仅随时间变,不随位置变C.既不随时间变,也不随位置变D.既随时间变,也随位置变13.流体在稳定连续流动系统中,单位时间通过任一截面的(B )流量都相等。
化工原理知识点总结

化工原理知识点总结1. 流体力学- 流体静力学:压力的概念、流体静力学平衡、马里奥特原理、流体静压力的测量。
- 流体动力学:连续性方程、伯努利方程、动量守恒、流动类型(层流与湍流)、雷诺数。
- 管道流动:管道摩擦损失、达西-韦斯巴赫方程、摩擦因子的确定、管道网络分析。
2. 传热学- 热传导:傅里叶定律、导热系数、热阻、稳态与非稳态导热。
- 对流热传递:对流热流密度、牛顿冷却定律、对流给热系数。
- 辐射传热:斯特藩-玻尔兹曼定律、黑体辐射、角系数、有效辐射面积。
- 热交换器:热交换器类型、效能-NTU方法、传热强化技术。
3. 物质分离- 蒸馏:基本原理、平衡曲线、麦卡布-锡尔比法、塔板理论、塔内设备。
- 萃取:液-液萃取、固-液萃取、溶剂萃取、萃取平衡、萃取过程设计。
- 过滤与沉降:沉降原理、过滤操作、离心分离、膜分离技术。
- 色谱与电泳:色谱原理、色谱柱、电泳分离、毛细管电泳。
4. 化学反应工程- 化学反应动力学:反应速率、速率方程、活化能、催化剂。
- 反应器设计:批式反应器、半连续反应器、连续搅拌槽式反应器(CSTR)、管式反应器。
- 反应器分析:稳态操作、非稳态操作、反应器的稳定性分析。
- 催化反应工程:催化剂特性、催化剂制备、催化剂失活与再生。
5. 质量传递- 扩散现象:菲克定律、扩散系数、分子扩散与对流扩散。
- 质量传递原理:质量守恒、质量传递微分方程、边界条件。
- 吸收与解吸:气液平衡、吸收塔操作、解吸过程。
- 干燥过程:湿空气系统、干燥过程分析、干燥器设计。
6. 过程控制- 控制系统基础:控制系统组成、开环与闭环系统、控制器类型。
- 控制器设计:PID控制器、串级控制系统、比值控制系统。
- 过程动态分析:拉普拉斯变换、传递函数、系统稳定性分析。
- 先进控制策略:模糊控制、自适应控制、预测控制。
7. 化工热力学- 热力学第一定律:能量守恒、热力学过程、热力学循环。
- 热力学第二定律:熵的概念、熵增原理、卡诺循环。
(完整版)化工原理知识点总结整理

一、流体力学及其输送1.单元操作:物理化学变化的单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取。
2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。
3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μAdu/dy ,(F :剪应力;A :面积;μ:粘度;du/dy :速度梯度)。
4.两种流动形态:层流和湍流。
流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ;层流—2000—过渡—4000—湍流。
当流体层流时,其平均速度是最大流速的1/2。
5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C 。
6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d ,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re ,湍流时λ=F(Re ,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g ,(ξ:局部阻力系数,情况不同计算方法不同)7.流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);变截面流量计。
孔板流量计的特点;结构简单,制造容易,安装方便,得到广泛的使用。
其不足之处在于局部阻力较大,孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损,因此要定期进行校正,同时流量较小时难以测定。
转子流量计的特点——恒压差、变截面。
8.离心泵主要参数:流量、压头、效率(容积效率ηv :考虑流量泄漏所造成的能量损失;水力效率ηH :考虑流动阻力所造成的能量损失;机械效率ηm :考虑轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失。
)、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象,气蚀余量);泵的型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。
9. 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度1.29 kg/m31atm =101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg(1)被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压-大气压(2)被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压-绝压= -表压10. 管路总阻力损失的计算 11. 离心泵的构件: 叶轮、泵壳(蜗壳形)和 轴封装置离心泵的叶轮闭式效率最高,适用于输送洁净的液体。
化工原理第一章流体力学基础

第一章 流体力学基础
m GA uA
17/37
1.3.1 基本概念
三、粘性——牛顿粘性定律
y x
v
内部存在内摩擦力或粘滞力
v=0
内摩擦力产生的原 因还可以从动量传 递角度加以理解:
v
单位面积上的内摩擦力,N m2
dv x
dy
动力粘度 简称粘度
速度梯度
----------------牛顿粘性定律
(2)双液柱压差计
p1
1略小于2
z1
p1 p2 2 1 gR
p1
R
p2
R
p2
1
z1
R 2
0
倾斜式压差计
浙江大学本科生课程 化工原理
第一章 流体力学基础
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幻灯片2目录
1.3 流体流动的基本方程 1.3.1 基本概念 1.3.2 质量衡算方程 1.3.3 运动方程 一、作用在流体上的力 二、运动方程 三、N-S方程 四、欧拉方程 五、不可压缩流体稳定层流时的N-S 方程若干解
v x v y vz 0
t x
y
z
t
vx
x
vy
y
vz
z
v x x
v y y
v z z
0
D
Dt
v x x
v y y
v z z
0
-------连续性方程微分式
若流体不可压缩,则D/Dt=0
v x v y v z 0 x y z
浙江大学本科生课程 化工原理
第一章 流体力学基础
dy
N m2 ms
Ns m2
Pa s
m
1Pa s 10P 1000cP
化工原理知识点总结整理 (2)

一、流体力学及其输送1.单元操作:物理化学变化的单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取。
2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。
3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μAdu/dy,(F:剪应力;A:面积;μ:粘度;du/dy:速度梯度)。
4.两种流动形态:层流和湍流。
流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ;层流—2000—过渡—4000—湍流。
当流体层流时,其平均速度是最大流速的1/2。
5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。
6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re,湍流时λ=F(Re,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g,(ξ:局部阻力系数,情况不同计算方法不同)7.流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);变截面流量计。
孔板流量计的特点;结构简单,制造容易,安装方便,得到广泛的使用。
其不足之处在于局部阻力较大,孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损,因此要定期进行校正,同时流量较小时难以测定。
转子流量计的特点——恒压差、变截面。
8.离心泵主要参数:流量、压头、效率(容积效率?v:考虑流量泄漏所造成的能量损失;水力效率?H:考虑流动阻力所造成的能量损失;机械效率?m:考虑轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失。
)、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象,气蚀余量);泵的型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。
9. 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度1.29 kg/m31atm =101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg(1)被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压-大气压(2)被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压-绝压= -表压10. 管路总阻力损失的计算 11. 离心泵的构件: 叶轮、泵壳(蜗壳形)和 轴封装置离心泵的叶轮闭式效率最高,适用于输送洁净的液体。
化工原理流体流动知识点总结

化工原理流体流动知识点总结化工原理中的流体流动是指在化工过程中物质(气体、液体或固体颗粒)在管道、设备或反应器中的运动过程。
了解流体流动的知识对于化工工程师来说至关重要。
下面是关于流体流动的一些重要知识点的总结。
1.流体的物理性质:-流体可以是气体、液体或固体颗粒。
气体和液体的主要区别在于分子之间的相互作用力和分子间距。
-流体的物理性质包括密度、黏度、表面张力、压力和流速等。
2.流体的运动方式:- 流体的运动可以是层流(Laminar flow)或紊流(Turbulent flow)。
-在层流中,流体以平行且有序的方式流动,分子之间的相互作用力主导着流动。
-在紊流中,流体以非线性和混乱的方式运动,分子之间的相互作用力相对较小,惯性和湍流运动主导着流动。
3.流体的流动方程:-流体流动可以通过连续性方程、动量方程和能量方程来描述。
-连续性方程(质量守恒方程)描述了流体在空间和时间上的质量守恒关系。
-动量方程描述了流体中的力平衡关系,包括压力梯度、黏度和惯性力等因素。
-能量方程描述了流体中的能量守恒关系,包括热传导、辐射和机械能转化等因素。
4.管道流动:-管道中的流体流动可以是单相(单一组分)或多相(多个组分)。
-管道流动的主要参数包括流速、压力损失和摩阻系数等。
- 常用的管道流动方程包括Bernoulli方程、Navier-Stokes方程和Darcy-Weisbach方程等。
5.流体输送:-流体输送是指将流体从一个地点输送到另一个地点的过程。
-在流体输送中,常用的设备和装置包括泵、压缩机、阀门、流量计和管道系统等。
-输送过程中要考虑流体的性质、流速、压力损失以及设备的选型和操作条件等因素。
6.流体混合与分离:-流体混合和分离是化工过程中常见的操作。
-混合可以通过搅拌、喷淋、气体分散等方法实现。
-分离可以通过过滤、沉淀、蒸馏、萃取和膜分离等方法实现。
7.流体力学实验:-流体力学实验是研究流体流动和相应现象的方法之一-常用的流体力学实验包括流速测量、压力测量、流动可视化和摩擦系数测定等。
化工原理主要内容

化工原理主要内容
化工原理是化学工程专业的基础课程,它是化学工程学科的核心课程之一,也是学生学习化工专业的重要基础。
化工原理主要内容包括热力学、流体力学、传质与分离过程等方面的知识。
下面将对这些内容逐一进行介绍。
首先,热力学是化工原理中的重要内容之一。
热力学是研究能量转化和能量传递规律的科学,它对于化工过程中的能量平衡和热力学性能分析起着至关重要的作用。
在化工原理课程中,学生需要学习热力学基本定律,如热力学第一定律和热力学第二定律,以及应用这些定律解决化工过程中的实际问题。
其次,流体力学也是化工原理的重要内容之一。
流体力学是研究流体静力学和流体动力学规律的科学,它对于化工过程中的流体流动和传热传质过程具有重要意义。
在化工原理课程中,学生需要学习流体的性质和流体静力学方程,以及应用这些知识分析化工设备中的流体流动和传热传质过程。
此外,传质与分离过程也是化工原理的重要内容之一。
传质与分离过程是研究物质传递和物质分离规律的科学,它对于化工过程
中的物质转化和产品提纯具有重要意义。
在化工原理课程中,学生需要学习物质传递的基本原理和传质过程的数学模型,以及应用这些知识设计化工设备中的分离过程和提纯过程。
综上所述,化工原理主要内容包括热力学、流体力学、传质与分离过程等方面的知识。
这些知识对于化学工程专业的学生来说至关重要,它们是学生理解和掌握化工过程基本原理和工程实践技术的基础。
因此,学生需要认真学习化工原理课程,深入理解其中的知识内容,扎实掌握其中的理论和方法,为日后的学习和工作打下坚实的基础。
化工原理流体流动的应用及实例

化工原理流体流动的应用及实例1. 简介流体力学是研究流体运动规律的科学,广泛应用于化工工程中。
在化工过程中,流体的流动对于反应速率、传热效果和工艺效率等方面都起着重要作用。
本文将介绍化工原理中流体流动的应用及实例。
2. 流体流动的分类在化工领域中,流体流动可以分为两类:衡流和非衡流。
2.1 衡流衡流是指流体在管道内的流动,具有稳定的流速和压力分布。
它满足连续性方程、动量方程和能量方程。
衡流流动可以通过流速、流量和压降等参数来描述。
2.2 非衡流非衡流是指流体在化工设备中非常复杂的流动情况,包括回流、湍流、涡流等。
非衡流较难用传统的流体力学方程来描述,通常需要借助数值模拟等方法进行分析。
3. 流体流动的应用流体流动在化工过程中有着广泛的应用,主要包括以下几个方面:3.1 液体搅拌在化工工艺中,往往需要将不同组分的液体充分混合,以实现化学反应或增加反应效果。
液体搅拌是一种常用的方法,通过产生旋涡和湍流,使不同组分快速混合。
常见的液体搅拌设备有搅拌罐、搅拌桨等。
3.2 气体输送在化工过程中,常常需要将气体从一个设备输送到另一个设备,如将废气排放到废气处理系统中。
气体输送需要考虑管道阻力、泵站、阀门等因素的影响,以确保气体顺利输送。
3.3 流体分离在一些化工过程中,需要将混合物中的不同组分进行分离,以实现纯化或回收。
常见的分离方法包括离心分离、膜分离等。
通过合理设计分离设备,可以实现高效的流体分离。
3.4 流体反应化工反应通常需要在特定的流体环境下进行,以实现理想的反应速率和产物选择性。
流体流动可以通过改变反应器的结构和内部流动形式,调控反应条件和传热效果,从而达到理想的反应效果。
4. 实例分析4.1 反应塔反应塔是一种常见的化工设备,用于进行气液或液液相的反应。
在反应过程中,通过改变反应塔内部的流动形式和液滴分布,可以实现理想的反应条件。
例如,在苯和氯气反应过程中,通过调节氯气的进料位置和流量,可以控制苯的氯化程度。
化工原理 流体

UNILAB
1.1.1流体及其特征 定义:流体包括液 包括液体和气体, 体,由大量的彼此之间具有 间距的单个分子组成,分子作随机无规则运动。 特征: 具有流动性; 无固定形状,随容器的形状而改 变; 在外力作用下内部发生相对运动 1.1.2 连续介质模型 流体是由无数流体质点(微团)连续组成,流 体质点(微团)与分子自由程比充分地大,体现 了宏观性质, 质,同时流体质点对所考虑工程问题的 尺度来说,又是充分地小,体现了“点”位置流 体性质。 质。
UNILAB
§1.1概述 流体流动是在化工生产中的一个基本过程,在化工 生产中常见的流体流动如下: 1) 流体输送 2) 压强、流速、流量的测量 3) 为强化设备提供适宜的条件
UNILAB
1) ---需要研究流体的流动规律以便进行管路的 设计、输送机械的选择及所需功率的计算 2) ---了解、控制生产过程,需对压强、流速、 流量等一系列参数进行测定,而这些测定多以 流体静止或流动规律为依据。 3) ---化工设备中传热、传质等多是在流动条件 下进行,故流体流动对这些过程有重要影响。
【补例】pa paUNILAB Nhomakorabea1)
PA = PA'
h1
ρ1 ρ2
. .
B
B’
A与A’两点在静止、连续、同一种 流体内并在同一水平面上,所以截面 A-A’是等压面。
h
PB = PB' 关系不成立
B与B’两点虽在静止流体的同一 水平面上,但不是连通着的同一种 流体,即截面B-B’不是等压面
h2
. .
A
2. 流体静力学方程
----研究流体处于静止状态下的力的平衡关系 (1) 流体静力学方程的推导 (外界大气压) p0 F1 h F2 z2 z1 F1 1’ ⊙选基准水平面 F1=p1A ⊙受力分析 F2=p2A
化工原理第一章流体力学

反映管路对流体的阻力特性
表示管路中流量与压力损失之间 关系的曲线
管路特性曲线的概念
01
03 02
管路特性曲线及其应用
管路特性曲线的绘制方法 通过实验测定一系列流量下的压力损失数据 将数据绘制在坐标图上,并进行曲线拟合
管路特性曲线及其应用
01 管路特性曲线的应用
02
用于分析管路的工作状态,如是否出现阻塞、泄漏等
流速和流量测量误差分析
• 信号处理误差:如模拟信号转换为数字信 号时的量化误差、信号传输过程中的干扰 等。
流速和流量测量误差分析
管道截面形状不规则
导致实际流通面积与计算流通面积存在偏差。
流体流动状态不稳定
如脉动流、涡街流等导致流量波动较大。
流速和流量测量误差分析
仪表精度限制
仪表本身的精度限制以及长期使用后的磨损等因素导 致测量误差增大。
流体静压强的表示
方法
绝对压强、相对压强和真空受力平衡条件,推导出流体平 衡微分方程。
流体平衡微分方程的物理意义
描述流体在静止状态下,压强、密度和重力 之间的关系。
流体平衡微分方程的应用
用于求解流体静力学问题,如液柱高度、液 面形状等。
重力作用下流体静压强的分布规律
连续介质模型的意义
连续介质模型是流体力学的基础,它 使得我们可以运用数学分析的方法来 研究流体的运动规律,从而建立起流 体力学的基本方程。
流体力学的研究对象和任务
流体力学的研究对象
流体力学的研究对象是流体(包括液体和气体)的平衡、运动及其与固体边界的相互作 用。
流体力学的任务
流体力学的任务是揭示流体运动的内在规律,建立描述流体运动的数学模型,并通过实验和 计算手段对流体运动进行预测和控制。具体来说,流体力学需要解决以下问题:流体的静力
川大学化工原理流体力学实验报告

16
230
12
165
8
116
4
58
曲线
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
流量 qv (m3 / h)
30Hz 离心泵数据记录
真空表 P1(Pa)
-2200 -2000 -1800 -1200
200 0 100 1000 1500 1800 1800 2000
压力表 P2 (Pa)
1、求 与 Re 的关系曲线
实验结果:由关系曲线可以看出,钢管层流实验中,雷诺数 Re 与摩擦阻力系数 在双 对数坐标中呈线性关系,摩擦阻力系数 只与流动类型有关,且随雷诺数 Re 的增加而减小, 而与管壁粗糙度无关;在铜管湍流与钢管湍流实验中,摩擦阻力系数 随雷诺数 Re 增加而 趋于一个定值,此时流体进入完全阻力平方区,摩擦阻力系数 仅与管壁的相对粗糙度有关,
71000
798
9
0
76000
758
10
-100
80000
725
11
0
82000
682
12
-100
89000
653
13
150
90000
626
14
180
100000
585
15
200
110000
528
六、典型计算
1、 求 λ 与 Re 的关系曲线 以铜管湍流的第一组数据为例计算
时, 以管中心线为基准面,在 1、2 截面间列伯努利方程
化工原理实验报告
流体力学综合实验
姓名: 学号: 班级号: 实验日期:实验成绩:
流体力学综合实验
一、 实验目的: 1. 测定流体在管道内流动时的直管阻力损失,作出 2. 观察水在管道内的流动类型。 3. 测定在一定转速下离心泵的特性曲线。
化工原理-第一章

29
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(3) 倒U形压差计
指示剂密度小于被测流体密度,如空 气作为指示剂
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
(4) 倾斜式压差计 适用于压差较小的情况。
30
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例1-1 如附图所示,水在水平管道内流动。为测量流
体在某截面处的压力,直接在该处连接一U形压差计,
指示液为水银,读数
18
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表 压 = 绝对压力 - 大气压力 真空度 = 大气压力 - 绝对压力
p1
表压
大气压
真空度 绝对压力
p2
绝对压力 绝对真空
19
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1.1.3 流体静力学平衡方程
一、静力学基本方程 设流体不可压缩, (1)上端面所受总压力
P1 p1 A
Const.
p1 G p2
p0
重力场中对液柱进行受力分析:
5
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1.0.0 流体的特征
液体和气体统称为流体。
• 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。
6
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1.0.1 研究流体流动的目的
1、流体输送:选择适宜流速、确定管路直径、 选用输送设备; 2、压强、流速和流量的测量:便于了解和控制 生产; 3、为强化设备提供适宜流动条件:如传热、传 质设备的强化。
9
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1.0.3 流体流动中的作用力
1、体积力: 体积力作用于流体的每一个质点上,并与流体的 质量成正比,也称为质量力,如重力、离心力。 2、表面力:包括压力与剪力 压力:垂直于表面的力 剪力:平行于表面的力,又称粘性力,与流体运动 有关。 返回
化工原理知识点总结

一、流体力学及其输送1.单元操作:物理化学变化的单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取;2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率;3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μAdu/dy,F:剪应力;A:面积;μ:粘度;du/dy:速度梯度;4.两种流动形态:层流和湍流;流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ;层流—2000—过渡—4000—湍流;当流体层流时,其平均速度是最大流速的1/2;5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C;6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dgλ:摩擦系数;层流时λ=64/Re,湍流时λ=FRe,ε/d,ε:管壁粗糙度;局部阻力hf=ξu2/2g,ξ:局部阻力系数,情况不同计算方法不同7.流量计:变压头流量计测速管、孔板流量计、文丘里流量计;变截面流量计;孔板流量计的特点;结构简单,制造容易,安装方便,得到广泛的使用;其不足之处在于局部阻力较大,孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损,因此要定期进行校正,同时流量较小时难以测定;转子流量计的特点——恒压差、变截面;8.离心泵主要参数:流量、压头、效率容积效率v:考虑流量泄漏所造成的能量损失;水力效率H:考虑流动阻力所造成的能量损失;机械效率m:考虑轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失;、轴功率;工作点提供与所需水头一致;安装高度气蚀现象,气蚀余量;泵的型号泵口直径和扬程;气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵;9. 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度 kg/m31atm =101325Pa====760mmHg1被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压-大气压2被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压-绝压= -表压10. 管路总阻力损失的计算 11. 离心泵的构件: 叶轮、泵壳蜗壳形和 轴封装置离心泵的叶轮闭式效率最高,适用于输送洁净的液体;半闭式和开式效率较低,常用于输送浆料或悬浮液;气缚现象:贮槽内的液体没有吸入泵内;汽蚀现象:泵的安装位置太高,叶轮中各处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压;原因①安装高度太高②被输送流体的温度太高,液体蒸汽压过高;③吸入管路阻力或压头损失太高各种泵:耐腐蚀泵:输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体12. 往复泵的流量调节1正位移泵流量只与泵的几何尺寸和转速有关,与管路特性无关,压头与流量无关,受管路的承压能力所限制,这种特性称为正位移性,这种泵称为正位移泵;222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=∑∑∑∑∑∑ζλλζλ往复泵是正位移泵之一;正位移泵不能采用出口阀门来调节流量,否则流量急剧上升,导致示损坏;2往复泵的流量调节第一,旁路调节,如图2-28所示,采用旁路阀调节主管流量,但泵的流量是不变的;第二,改变曲柄转速和活塞行程;使用变速电机或变速装置改变曲柄转速,达到调节流量,使用蒸汽机则更为方便;改变活塞行程则不方便;13.流体输送机械分类14.离心泵特性曲线:O qv qHH1 管路h e ~ 图2-10 离心泵的工作泵H ~ 泵 ~ ηg Pz A ρ∆+∆= A15.流体输送机械特点:•速度式流体输送机器的特点•1由于速度式流体输送机械的转动惯量小,摩擦损失小,适合高速旋转,所以速度式流体输送机械转速高、流量大、功率大;•2运转平稳可靠,排气稳定、均匀,一般可连续运转1~3年而不需要停机检修;•3速度式流体输送机械的零部件少,结构紧凑;•4由于单级压力比不高,故不适合在太小的流量或较高的压力>70MPa下工作;• 2.容积式流体输送机械的特点•1运动机构的尺寸确定后,工作腔的容积变化规律也就确定了,因此机械转速改变对工作腔容积变化规律不发生直接的影响,故机械工作的稳定性较好;•2流体的吸入和排出是靠工作腔容积变化,与流体性质关系不大,故容易达到较高的压力;•3容积式机械结构复杂,易于损坏的零件多;而且往复质量的惯性力限制了机械转速的提高;此外,流体吸入和排出是间歇的,容易引起液柱及管道的振动;16.流体体积随压力变化而改变的性质称为压缩性;二、非均相机械分离1.颗粒的沉降:层流沉降速度Vt=ρp -ρgdp2/18μ,ρp -ρ:颗粒与流体密度差,μ:流体粘度;重力沉降沉降室,H/v=L/u,多层;增稠器,以得到稠浆为目的的沉淀;离心沉降旋风分离器;2.过滤:深层过滤和滤饼过滤常用,助滤剂增加滤饼刚性和空隙率;分类:压滤、离心过滤,间歇、连续;滤速的康采尼方程:u=Δp/Lμε3/5a21-ε2,ε:滤饼空隙率;a :颗粒比表面积;L :层厚;3.过滤介质:过滤过程所用的多孔性介质称为过滤介质,过滤介质应具有下列特性:多孔性、孔径大小适宜、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度;4.助滤剂:若滤浆中所含固体颗粒很小,或者所形成的滤饼孔道很小,又若滤饼可压缩,随着过滤进行,滤饼受压变形,都使过滤阻力很大而导致过滤困难;可采用助滤剂以改善滤饼的结构,增强其刚性;常用的助滤剂有:硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉等5. 过滤速率基本方程恒速过滤,恒压过滤 6.过滤设备:板框压滤机间歇操作,构造简单,过滤面积大而占地省,过滤压力高可达左右,便于用耐腐蚀性材料制造,便于洗涤;它的缺点是装卸、清洗劳动强度较大;、叶滤机叶滤机也是间歇操作设备,具有过滤推动力大、单位地面所容纳的过滤面积大、滤饼洗涤较充分等优点;其生产能力比板框压滤机大,而且机械化程度高,劳动力较省,密闭过滤,操作环境较好;其缺点是构造较复杂、造价较高;、厢式压滤φμr p K ∆=2)(2e q q K d dq u +==ττK qq q e =+22τ222KA VV V e=+机、转筒真空过滤机操作连续、自动7.自由沉降:单个颗粒在流体中的沉降过程称;干扰沉降:若颗粒数量较多,相互间距离较近,则颗粒沉降时相互间会干扰,称为干扰沉降;8.影响因素:当颗粒浓度增加,沉降速度减少;容器的壁和底面,沉降速度减少;非球形的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度;9. 流态化是一种使固体颗粒通过与流体接触而转变成类似于流体状态的操作;分三个阶段:1固定床阶段:流体通过颗粒床层的表观速度u较低,使颗粒空隙中流体的真实速度u1小于颗粒的沉降速度ut,则颗粒基本上保持静止不动,颗粒层为固定床;流化床阶段:在一定的表观速度下,颗粒床层膨胀到一定程度后将不再膨胀,此时颗粒悬浮于流体中,床层有一个明显的上界面,与沸腾水的表面相似,这种床层称为流化床;散式流态化,聚式流态化;3颗粒输送阶段:如果继续提高流体的表观速度u,使真实速度u1大于颗粒的沉降速度ut,则颗粒将被气流所带走,此时床层上界面消失,这种状态称为气力输送;10. 气力输送的优点1系统封闭,避免物料飞扬,减少物料损失,改善劳动条件;2输送管路不限制,即使在无法铺设道路或安装输送机械的地方,使用气力输送更加方便;3设备紧凑,易于实现连续化、自动化操作,便于同连续化工生产相衔接;4在气力输送过程中可同时进行粉料的干燥、粉碎、冷却、加料等操作;三、传热1.传热方式:热传导傅立叶定律、对流传热牛顿冷却定律、辐射传热四次方定律;热交换方式:间壁式传热、混合式传热、蓄热体传热对蓄热体的周期性加热、冷却;2.傅立叶定律:dQ= -λdA ,Q:热传导速率;A:等温面积;λ:比例系数;:温度梯度;λ与温度的关系:λ=λ01+at,a:温度系数;3.不同情况下的热传导:单层平壁:Q=t1-t2/b/CmA=温差/热阻,b:壁厚;Cm=λ1-λ2/2;多层平壁:Q=t1-tn+1/ bi /λiA;单层圆筒:Q=t1-t2/b/λAm,A:圆筒侧面积,C= A2-A1/lnA2/A1;多层圆筒:Q=2πLt1-t n+1/ 1/λi lnri+1/ri ;4.对流传热类型:强制对流传热外加机械能、自然对流传热、温差导致、蒸汽冷凝传热冷壁、液体沸腾传热热壁,前两者无相变,后两者有相变;牛顿冷却定律:dQ=hdAΔt,Δt>0;h:传热系数;5.吸收率A+反射率R+透射率D=1;黑体A=1,镜体R=1,透热体D=1,灰体A+R=1;总辐射能E=Eλdλ,Eλ:单色辐射能;λ:波长;四次方定律:E=CT/1004=εC0T/1004,C:灰体辐射常数;C0:黑体辐射常数;ε=C/C0:发射率或黑度;两物体辐射传热:Q1-2=C1-2φAT1/1004-T2/1004,φ:角系数;A :辐射面积;C1-2=1/1/C1+1/C2-1/C06.总传热速率方程:dQ=KmdA,dQ :微元传热速率;Km :总传热系数;A :传热面积; 1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2,h1,h2:热、冷流体表面传热系数;7.换热器:夹套换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、列管式换热器;8、1强化传热 为了使物料满足所要求的操作温度进行的加热或冷却,希望热量以所期望的速率进行传递;2削弱传热 :为了使物料或设备减少热量散失,而对管道或设备进行保温或保冷;9.热传导 物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为热传导,又称导热;10.对流传热:对流仅发生于流体中,它是指由于流体的宏观运动使流体各部分之间发生相对位移而导致的热量传递过程 ; 11. 12.传热的基本方式:1热传导2对流传热—热对流 3辐射传热 13.影响冷凝传热的因素和冷凝传热的强化① 流体物性:冷凝液 、、 ;潜热r →② 温差:液膜层流流动时,t=ts -tW,, ③ 不凝气体:不凝气体的存在会导致1%不凝气可使60%,所以应该定期排放④ 蒸汽流速与流向u>10m/s :蒸汽与液膜同向时u,;反向时u,;u 时无论方向;因此蒸汽进口一般设在换热器上部,以避免蒸汽与液膜逆向流动使;⑤ 蒸汽过热:包括冷却和冷凝两个过程;⑥ 冷凝面的形状和⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧管内冷凝管外冷凝冷凝传热管内沸腾大容器沸腾沸腾传热有相变混合对流传热有限空间自然对流大空间自然对流自然对流传热外部流动内部流动强制对流传热无相变对流传热位置:以减少冷凝液膜的厚度并作为目的;垂直板或管:可开纵向沟槽;水平管束:可采用错列;14. 导热系数的物理意义:表示温度梯度为1K/m 或1℃/m 时,单位时间通过单位面积的热量;即:单位温度梯度下的热通量; 0为固体在0℃时的导热系数,k 为温度系数,1/℃, 对大多数金属材料为负值,对大多数非金属固体材料为正值;15.在物体边界上,传热边界条件可分为以下三类:1已知物体边界壁面的温度,称为第一类边界条件;2已知物体边界壁面的热通量值,称为第二类边界条件;已知物体壁面处的对流传热条件,称为第三类边界条件;16.准数的定义与物理意义:努塞尔准数Nusselt, Nu : 对流传热与厚度为L 的流体层内的热传导之比;努塞尔数越大,对流传热的传热强度也越大;它反映了固体壁面处的无因次温度梯度的大小;雷诺准数Reynold, Re : 惯性力与粘性力之比;雷诺数小,表示流体的粘性力起控制作用,抑制流层的扰动,随着雷诺数的增大,流体中流体微团的扰动加剧,壁面处的温度梯度增大,对流传热系数增大;普朗特准数Prandtl, Pr : 动量扩散与热量扩散之比;它表征了流体的动量传递能力与热量传递能力的格拉晓夫准数Grashof, Gr :浮升力与粘性力之比 ; )1(0kt +=λλλαLνμρuL uL =a c p νλμ=它反映了由于流体中温度差引起密度差所导致的浮升力对对流传热的影响;它在自然对流中的作用与强制对流中雷诺数的作用相当;17.蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时有膜状冷凝和珠状冷凝两种18. 影响沸腾传热的因素及强化途径:① 液体的性质:② 温差:③ 操作压强:④ 加热面:19.辐射:物体通过电磁波来传递能量的过程;热辐射:物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程;20.热辐射=反射+吸收+穿透 黑体,白体,透热体,灰体 21.物体的黑度:指同温度下物体与黑体辐射能力之比; 仅与自身特性有关;22. 斯蒂芬—波尔茨曼定律 0──黑体辐射常数,=× 10-8W/m2 .K4; 克希霍夫定律 :C0──黑体辐射系数,=m2 .K4 角系数23.气体的热辐射具有以下两个主要特点:1气体的辐射和吸收对波长具有强烈的选择性2气体的辐射和吸收是在整个容积内进行24.传热三步: 1热流体以对流传热方式将热量传给固体壁面;2热量以热传导方23223νβμρβt gL tL g ∆=∆0E E =ε4040)100(T C T E o ==σ(11f E E Eb ===αα发出的总辐射能由表面发出的辐射能上的由表面落到表面i i j ij A A A =ϕ式由间壁的热侧面传到冷侧面;3冷流体以对流传热方式将间壁传来的热量带走;25. 热量衡算方程反映了冷、热流体在传热过程中温度变化的相互关系;根据能量守恒原理,在传热过程中,若忽略热损失,单位时间内热流体放出的热量等于冷流体所吸收的热量;热量衡算方程26.传热过程的平均温差计算:恒温差传热,变温差传热27.按照冷、热流体之间的相对流动方向,流体之间作垂直交叉的流动,称为错流;如一流体只沿一个方向流动,而另一流体反复地折流,使两侧流体间并流和逆流交替出现,这种情况称为简单折流;28.不同流动排布型式的比较:进出口温度条件相同时,逆流的平均温差最大,并流的平均温差最小,对于其他的流动排布型式,其平均温差介于两者之间;在实际的换热器中应尽量采用逆流流动,而避免并流流动;但是在一些特殊场合下仍采用并流流动,以满足特定的生产工艺需要;采用折流和其他复杂流动的目的是为了提高传热系数,然而其代价是减小了平均传热温差;29.换热器传热效率e 的定义为实际传热速率Q 与理论上可能的最大传热速率Q max 之比四、质量传递基础1.质量传递简称传质是指物质从一处向另一处转移,包括相内传质和相际传质两类,前者发生在同一个相内,后者则涉及不同的两相;)()(1221c c c h h h H H m H H m Q -=-=max Q Q=ε2.1气汽-液系统:吸收:混合气体中可溶组分由气相传递到液相溶剂中的过程;解吸:为吸收的逆过程;蒸馏:不同物质在气液两相间的相互转移;气体增减湿:湿分由液相气相向气相液相转移;2液-液系统:萃取:溶质由一液相转入另一液相;这是在液体混合物中加入另一不相溶的液相物质,使原混合物组分在两液相中重新分配的过程;3气汽-液系统:吸收:混合气体中可溶组分由气相传递到液相溶剂中的过程;解吸:为吸收的逆过程;蒸馏:不同物质在气液两相间的相互转移;气体增减湿:湿分由液相气相向气相液相转移;4气-固系统:干燥:加入热量使液体气化,从固体的表面或内部转入气相;吸附:物质由气相趋附于固体表面主要是多孔性固体的内表面,吸附平衡是过程进行的极限;3.费可定律:实验表明,在二元混合物A+B中,组分的扩散通量与其浓度梯度成正比,这个关系称为费克Fick定律;4.化学反应可分为两类:一类是在整个相内均匀发生的反应,称为均相反应;另一类则是局限在某个特定区域内的反应,它可以是在相的内部,也可以在边界上,称为非均相反应;5.对流传质通常指运动流体与固体壁面或两股直接接触的流体之间间的质量传递,是相际传质的基础;一般情况下,传质设备中流体的流动形态多为湍流;6.传质过程应用的设备有多种类型,其主要功能是给传质的两相或多相提供良好的接触机会,包括增大相界面面积和增强湍动强度,主要有填料塔和板式塔;7.板式塔:有害因素:空间上的反向流动:泡沫夹带增大板间距、气泡夹带增大降液管长度;空间上的不均匀流动:气体,液体;如何提高效率:1合理选择塔板孔径和开口率造成适宜气液接触状态2设置倾斜的进气装置塔板压降:塔板上下对应位置的压力差新型:泡罩塔板、浮阀塔板、筛孔塔板、舌型塔板、网型塔板、垂直塔板8.填料塔:主要特性数据:比表面积、孔隙率、添填料的几何形状拉西环、鲍尔环、矩鞍型填料、阶梯环添料9.填料塔操作范围小,对液体负荷变化敏感;不易处理易聚合或含有固体悬浮物的物料;反应过程中需要冷却时,填料塔复杂,有侧线出料时,填料塔不如板式塔方便;板式塔设计简便安全;填料塔小时结构简单,造价低;易起泡物系、腐蚀性物系、热敏性物系,填料塔更合适;填料塔压降比板式塔小,真空操作方便;五、气体吸收1.吸收是将气体混合物与适当的液体接触,利用个组;分在液体中溶解度的差异而使气体中不同组分分离的操作;混合气体中,能够溶解于液体中的组分称为吸收质或溶质;不能溶解的组分称为惰性气体;吸收操作所用的溶剂称为吸收剂;溶有溶质的溶液称为吸收液或简称溶液;派出的气体称为吸收尾气;分物理吸收——煤气脱苯,化学吸收——二氧化碳碳酸钾2.吸收操作是气体混合物的主要分离方法,化工生产;中它有以下几种具体的应用:1.化工产品2.分离气体混合物3.从气体中回收有用组分4.气体净化原料气的净化和尾气、废气的净化5.生化工程;一个完整地吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分;3.溶剂的选择:1溶剂应对气体中被分离组分有较大溶解度;2溶剂对其他组分的溶解度要小3溶质在溶剂中的溶解度对温度变化敏感4容积蒸汽压低,减少回收时的损失5溶剂有较好的化学稳定性6溶剂有较低的粘度7溶剂价廉,无腐蚀性、无毒不易燃;吸收率η=mA除/mA进×100%≈ y1-y2/y1×100%,y1,y2:进塔和出塔混合气中A的摩尔分数;4..稀溶液中亨利定律:cA=HpA,cA:溶解度;H:溶解度系数;pA:气相分压;pA=ExA,xA:液相中溶质摩尔分数;E:亨利系数;y=mx,平衡常数m=E/p;E=ρs/HMs,ρs,Ms:纯溶剂密度和相对分子质量;5. 费克定律:jA=-DABdcA/dz,jA:扩散速率;DAB:组分A在组分B中的扩散系数;dcA/dz:组分A在扩散方向z上的浓度梯度;等分子扩散速率:NA= jA=DpA,1-pA,2/RTz;单向扩散:NA=DpA,1-pA,2p/RTz pB,m,p/pB,m:漂流因子,pB,m= pB,2-pB,1/lnpB,2/pB,1,即对数平均值;同理,NA=DcA,1-cA,2c/zcB,m;6. 吸收塔操作线方程:qnL/qnV=y1-y2/x1-x2,qnV:二元混合气摩尔流量;qnL:液相摩尔流量;x,y:任意一截面液气相摩尔流量;最小液气比qnL/qnVmin=y1-y2/x1-x2,qnL/qnV= — qnL/qnVmin;低浓度时填料塔高度h=qnV dy/y-y/KyaS=qnL dx/x-x/KxaS=NOGHOG=NOLHOL,K:传质系数;S:塔截面积;a:单位体积填料有效接触面积;NOG= dy/y-y:气相总传质单元数;HOG =qnV/KyaS:气相总传质单元高度;相平衡线为直线时:NOG=ln1-S’y1-mx2/y2-mx2+S’/1-S’,NOL=ln1-Ay1-mx2/y2-mx2+A/1-A,吸收因数:A=1/S’= qmV/mqmV;7.填料塔:液体上进下出,气体下进上出,其中设有液体在分布器,可使其均匀分布于填料表面,塔顶可按转除末器;填料塔是一种应用广泛的气液两相接触并进行传热、传质的塔设备,可用于吸收解吸、精馏和萃取等分离过程;填料塔不仅结构简单,而且具有阻力小和便于用耐腐蚀材料制造等优点,尤其适用于塔直径较小地情形及处理有腐蚀性的物料或要求压强较小的真空蒸馏系统,此外,对于某些液气比较大的蒸馏或吸收操作,也宜采用填料塔;气液逆流流动,增加传质推动力表征填料特性的主要参数有:1.比表面积;2.空隙度;3.单位堆体积内的填料数目n;4.堆积密度;5.干填料因子及填料因子;6.机械强度及化学稳定性8.六、蒸馏1.蒸馏分类:操作方式:连续蒸馏、间歇蒸馏;对分离的要求:简单蒸馏、平衡蒸馏闪蒸、精馏、特殊精馏精馏还包括水蒸气精馏、间歇精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏;压力:常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏;组分:双组分蒸馏和多组分蒸馏精馏,常用精馏塔;精馏,加压提高蒸汽冷凝温度,降压降低沸点温度;2.双组分溶液气液相平衡:液态泡点方程:xA=p-pBt/pAt-pBt,xA:液态组分A的摩尔分数;p t:压强关于温度的函数;气态露点方程:yA=pA/p=pAt/p×p-pBt/pAt-pBt;平衡常数KA=yA/xA ,理想溶液:KA=p°A/p,即组分饱和蒸气压和总压之比;挥发度:υA=pA/xA,相对挥发度:αAB=υA/υB,最终可导出气液平衡方程:y=αx/1+a-1x;气液平衡相图:p-x图等温、t-xy图等压、x-y图;3.平衡蒸馏:qnF,xF加热至泡点以上tF,减压气化,温度达到平衡温度te,两相平衡qnD,yD和qnW,xW;物料衡算:yD=qxW/q-1-xF/q-1,液化率:q=qnW/qnF;热量衡算:tF=te+1-qγ/Cp,m,Cp,m:原液的摩尔定压热容;γ:原液的摩尔气化潜热;平衡关系:yD=αxW/1+α-1xW;4.简单蒸馏:持续加热至釜液组成和馏出液组成达到规定时停止;关系式:lnnF/nW= {lnxF/xW-αln1-xF/1-xW}/α-1;总物料衡算:nF=nW+nD;易挥发组分衡算:nFxF =nWxW+nDxD;推出:xD= nFxF-nWxW/nF-nW;5.精馏:多次部分气化部分冷凝连续、间歇,泡点不同采取不同的压力操作,塔板数从上至下记;塔顶易挥发组分回收率:ηD=qnDxD/qnFxF×100%,釜中不易挥发组分回收率:ηW=qnW1-xW/qnF1-xF×100%;精馏段总物料衡算:qnV=qnD+qnL;精馏段易挥发组分衡算:qnVyn+1=qnDxD+qnLxn;V:各层上升蒸汽量;D:塔顶馏出液量;L:各板下降的液量;yn+1:第n+1块板上升的蒸汽中易挥发组分的摩尔分数;xn:第n块板下降的液体中易挥发组分的摩尔分数,精馏段操作线方程:yn+1=Rxn/R+1 +xD/R+1,回流比R= qnL/qnD;提馏段总物料衡算:qnL’=qnV’+qnW;提馏段易挥发组分衡算:qnL’x’m=qnV’y’m+1 +qnWxW ;W:釜液量,提馏段操作线方程:y’m+1= qnL’x’m/qnV’-qnWxW/qnV’;总的物料衡算:qnF+qnV’+qnL=qnV+qnL’,乘上各焓值Hx即为热量衡算,qnV=qnV’+1-nF,精馏进料热状态参数q=HV-HF/HV-HL,即单位原料液变为饱和蒸汽所需要的热量与单位原料液潜热之比;进料方程:y=qx/q-1-xF/q-1;理论塔板的计算逐板法和图解法,回流比R增大理论塔板数减小,解析法:全回流理论塔板数Nmin={lgxD1-xw/xw1-xD}/lgam-1,am:全塔平均挥发度;最小回流比Rmin=xD-yq/yq-xq,xq,yq:进料时,R实=— Rmin;全塔效率ET为理论塔板数与实际塔板数之比;间歇精馏:分批精馏,一次进料待釜液达到指定组成后,放出残液,再次加料,用于分离量少而纯度要求高的物料,每批精馏气化物质的量nV = R+1nD,所需时间τ=nV/qnV;特殊精馏:恒沸精馏加第三组分,形成新的低恒沸物,增大相对挥发度、萃取精馏加第三组分,增大相对挥发度、加盐萃取精馏、分子蒸馏针对高分子量、高沸点、高粘度、热稳定性极差的有机物;6.根据溶液的蒸汽压偏离拉乌尔定律的方向,一般可将非理想溶液分成两大类:1、正偏差溶液,2、负偏差溶液7.精馏回流中,下降也体重的轻组分向气相传递,上升正其中的重组分向液相传递,塔下半部分完成了重组分的提浓,叫做提馏段;完整的精馏塔包括精馏段和提馏段;增加回流量,提高了上升蒸汽的量,但增加了能耗,突出最小回流比,回流比是塔顶回流量比塔顶产品量的比值;板式塔加料位置在第五块板效率最高;只有提馏段没有精馏段的叫回收塔;8.加入第三组分和原溶液中的某一组份形成最低恒沸物,以新恒沸物的形式从塔顶蒸出叫做恒沸蒸馏糠醛-水,若加入的第三组分仅改变各组分的相对挥发度叫做萃取精馏乙醇-水;恒沸精馏的挟带剂要符合能与混合组分钟至少一个形成最低恒沸物,新形成的恒沸物要便于分离,恒沸物中挟带剂的含量要少;萃取精馏添加剂要选择性高、挥发性小,与原溶液可以很好的互溶;相比较,萃取精馏添加剂的选择范围广,不用形成汽化物从塔顶蒸出能耗少,但其需要连续不断的加入,不能用于间歇精馏;9.多组分精馏,获得n个产物需要n+1个塔;。
化工原理 流体流动

化工原理流体流动引言流体流动是化工工程中常见的一种现象,涉及到液体和气体在管道、设备以及反应器等中的运动和传递。
了解流体流动的原理对于化工工程的设计、操作和优化具有重要意义。
本文将介绍流体流动的基本概念、流体力学方程以及常见的流动行为。
流体流动的基本概念流体是指能够流动的物质,包括液体和气体。
流体流动是指流体在一定条件下的运动和传递过程,可以分为定常流动和非定常流动两种形式。
1.定常流动:在空间和时间上都保持不变的流动状态,如流体在平稳的管道中的流动。
2.非定常流动:在空间和时间上都发生变化的流动状态,如流体在加速或减速的管道中的流动。
流体流动还可以根据流动性质的不同进行分类,包括层流和湍流。
1.层流:指流体以层层平行的方式流动,流线清晰可见,流速分布均匀。
2.湍流:指流体以错综复杂的方式流动,流线扭曲,流速分布不均匀。
流体流动的力学方程流体流动的力学方程描述了流体在运动过程中所受到的各种力以及力与速度、压力等之间的关系。
常见的流体力学方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
1.质量守恒方程:描述了流体密度和流速之间的关系,可以表示为:$$\\frac{{\\partial \\rho}}{{\\partial t}} + \ abla \\cdot (\\rho \\mathbf{v}) = 0$$其中,$\\rho$表示流体密度,$\\mathbf{v}$表示流速。
2.动量守恒方程:描述了流体在外力作用下的运动规律,可以表示为:$$\\frac{{\\partial (\\rho\\mathbf{v})}}{{\\partial t}} + \ abla \\cdot (\\rho \\mathbf{v} \\otimes \\mathbf{v}) = -\ abla p + \ abla \\cdot \\mathbf{T} +\\mathbf{f}$$其中,p表示压力,$\\mathbf{T}$表示应力张量,$\\mathbf{f}$表示体积力。
化工原理流体力学实验报告

化工原理流体力学实验报告实验报告是化工原理流体力学实验的总结和归纳。
在化工原理流体力学实验中,我们对流体力学的基本原理进行了验证,学习了流体力学的基本理论和实验方法,并且通过实验练习了基本的数据处理和分析。
实验一:引流测量在这个实验中,我们学习了流量计量的基本方法,掌握了有关数据的测量、处理和计算。
实验过程包括水在管内的流动,并通过静压头和流量计估计水流的速度和流量。
在这个实验中,我们记录了三个引流读数和一次水头读数,计算了水流的平均流速和平均引流量。
实验二:粘度测量在这个实验中,我们学习了粘度测量的基本方法。
我们使用量筒和钟形锥体测量了不同物质的粘度,比较了实验结果与文献数据的一致性,并对实验中的误差进行了分析。
实验三:液体流态的观察在这个实验中,我们观察了不同流态的液体,包括层流,过渡流和湍流。
我们学习了如何使用阴影法和漂浮颗粒法观察液体流态,并对不同流态的液体进行了比较和分析。
在实验中我们记录了不同流态下液体的各种数据,如体积流率、雷诺数和液体的颜色。
实验四:计算摩阻系数在这个实验中,我们学习了如何使用沉浸式管道计算摩擦系数。
我们利用静态压力传感器和压降传感器测量了差压和流量,并使用流体力学公式计算了摩阻系数。
我们对所获得的数据进行了分析并评估其精度。
实验五:压力泵的工作特性在这个实验中,我们学习了压力泵的工作原理和工作特性。
我们使用数码压力计测量了压力泵的出口压力和进口压力,并使用流量计测量了水流量。
通过改变阀门开度和泵的转速,我们分析了实验获得的数据,并计算了工作点。
总之,化工原理流体力学实验报告是对实验基本原理和操作方法的总结和归纳,是理论和实践相结合的具体体现。
在实验过程中,我们不断探索和发现,不断深入了解流体力学的各种规律和现象,通过实验的方法提高了对流体力学理论知识的认识。
化工原理知识点总结

化工原理知识点总结文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]一、流体力学及其输送1.单元操作:物理化学变化的单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取。
2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。
3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μAdu/dy,(F:剪应力;A:面积;μ:粘度;du/dy:速度梯度)。
4.两种流动形态:层流和湍流。
流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ;层流—2000—过渡—4000—湍流。
当流体层流时,其平均速度是最大流速的1/2。
5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。
6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re,湍流时λ=F(Re,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g,(ξ:局部阻力系数,情况不同计算方法不同)7.流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);变截面流量计。
孔板流量计的特点;结构简单,制造容易,安装方便,得到广泛的使用。
其不足之处在于局部阻力较大,孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损,因此要定期进行校正,同时流量较小时难以测定。
转子流量计的特点——恒压差、变截面。
8.离心泵主要参数:流量、压头、效率(容积效率v:考虑流量泄漏所造成的能量损失;水力效率H:考虑流动阻力所造成的能量损失;机械效率m:考虑轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失。
)、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象,气蚀余量);泵的型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。
9. 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度 kg/m31atm =101325Pa====760mmHg(1)被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压-大气压(2)被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压-绝压= -表压10. 管路总阻力损失的计算 11. 离心泵的构件: 叶轮、泵壳(蜗壳形)和 轴封装置离心泵的叶轮闭式效率最高,适用于输送洁净的液体。
化工原理流速与流量的计算公式

化工原理流速与流量的计算公式
流速与流量的计算公式是:Q=Sv=常量。
(S为截面面积,v为水流速度)(流体力学上长用Q=AV),单位是立方米每秒。
流量和流速的方程为:流速乘以横截面积就是流量。
他两个是正比例关系。
不可压缩的流体作定常流动时,通过同一个流管各截面的流量不变。
流量测量特点:
对在一定通道内流动的流体的流量进行测量统称为流量计量。
流量测量的流体是多样化的,如测量对象有气体、液体、混合流体;流体的温度、压力、流量均有较大的差异,要求的测量准确度也各不相同。
因此,流量测量的任务就是根据测量目的,被测流体的种类、流动状态、测量场所等测量条件,研究各种相应的测量方法,并保证流量量值的正确传递。
化工原理流体力学

化工原理流体力学化工原理中的流体力学是研究流体力学基本原理与应用的学科,主要涉及到流体的静力学、动力学和流体流动的相关问题。
在化工过程中,流体力学的应用十分广泛,包括管道流动、混合、反应器设计等等。
首先,流体力学中的重要概念是流体的粘性和黏度。
黏度可以理解为流体的黏稠程度,是流体内部摩擦阻力的指标。
流体的黏度高,流动阻力大,黏度低,流动阻力小。
黏稠度与流体的性质(如粘度、密度等)有关。
黏度的大小直接影响流体在管道内的流动速度和压力分布。
黏度较大的流体会产生更大的阻力,流体黏度对管道流动的影响可以通过雷诺数来描述。
其次,流体力学中的另一个重要概念是雷诺数。
雷诺数(Reynolds number)是描述流体运动形态的一个无量纲物理量,可以表征流体流动的稳定性和湍动程度。
雷诺数的大小与流体的密度、速度、管道尺寸和流体黏度有关。
当雷诺数较小(小于2100),流体流动是层流状态,具有明确的层次结构;当雷诺数较大(大于4000),则容易发生湍流现象,流体流动变得混乱,能量消耗较大。
在化工过程中,需要控制液体或气体流动状态,以确保流体的均匀性和流速的稳定性。
此外,还有伯努利定律和连续方程等基本原理在流体力学中有着重要的应用。
伯努利定律(Bernoulli's principle)可以描述流体在流动过程中能量守恒的原理。
根据伯努利定律,当流体在流动过程中速度增加时,流体的压力会降低,速度减小时,流体的压力会增加。
在化工过程中,伯努利定律可以用于管道流动的压力计算以及风扇、离心机等设备的设计。
此外,流体力学还涉及到流量测量、流体动力学模拟与建模等方面的内容。
流量测量是化工过程中常见的一项工作,用于了解流体在管道中的运动情况。
流体力学模拟与建模可以通过计算机模拟流体在不同管道、设备中的流动情况,为流体系统的设计与优化提供依据。
总之,化工原理中的流体力学是研究流体行为及其应用的学科,对于理解流体在化工系统中的流动、传热和传质等过程,以及流体控制、设备设计等具有重要意义。
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3)、压强的表示方法 绝对压强: 以绝对真空为基准测得的压强。
表压或真空度: 以大气压为基准测得的压强。
p1
表压
绝对压强
表 压 = 绝对压强 - 大气压强 真空度 = 大气压强 - 绝对压强
2)当容器液面上方压强p0一定时,静止液体内部的压强P 仅与垂直距离h有关,即: p h 因此,在静止的、连续的同一液体内,处于同一水平面 上的各点的压力都相等。此压力相等的水平面,称为等 压面 3)当液面上方的压强改变时,液体内部的压强也随之改 变即:液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部的 任一点。
第一章流体力学
第一章流体力学
第一节概述
一、流体
气体
1. 定义:具有流动性质的物体。 液体
2. 特点:
流态化固体
① 流动性
② 流动时的连续性
③ 没有一定的形状,随容器而定
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3. 分类:
气体
① 按状态分 液体
超临界流体 可压缩流体
② 按是否可压缩分
不可压缩流体 理想流体
③ 按是否可以忽略分子间作用力分
如果将液柱的上底面取在液面上,设液面上方的
压力为p0,液柱Z1-Z2=h,则上式可改写为
p2=p0+ρgh
) 上两式即为流体静力学基本方程式.
........2
2、方程的讨论 p p0 gh
1)当容器液面上方压强P0一定时,静止液体内部的压强
P与垂直距离h和液体密度ρ有关。即: p f , h
A
B
C
1
2
3
4
5
6
⑴因1、2、3虽在同一水平面上,但不是连通着的 液体,所以1、2、3处压力不相等。
⑵因4、5、6在静止的连通着的同一种液体的同 一水平面上,所以4、5、6处压力相等。
4)从流体静力学的推导可以看出,它们只能用于静止的 连通着的同一种流体的内部,对于间断的并非单一流体的 内部则不满足这一关系。
对于不可压缩流体,密度不随压力变化,其静力 学基本方程可用下述方法推导。
1、流体静力学方程
现从静止液体中任意划出一垂直液柱,如图所示。液
柱的横截面积为A,液体密度为ρ,若以容器器底为基准
水平面,则液柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离
分 。别为Z1和Z2,以p1与p2分别表示高度为Z1及Z2p处0d
,
4 C水
4C水 1000kg / m3
6、压力
1)、静压强(压强) p
定义:流体垂直作用于单位面积上的压力。
p Fv S
N/m2或Pa
2)、常见压强单位及其换算关系
压强的SI单位是Pa,称为帕斯卡。习惯上还有一些常 用单位,如:标准大气压(atm)、液柱高度、bar (巴)及kgf/cm2等。这些单位间换算关系为:
牛顿型流体
实际流体
④ 按流变特性分
非牛顿型流体
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二、 研究流体流动问题的重要性 流体流动与输送是最普遍的化工单元操作 之一; 研究流体流动问题也是研究其它化工单元 操作的重要基础。
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第一章流体力学
第二节流体静力学
一、流体的主要物理量
大。 液体: f t ——不可压缩性流体
气体: f t, p ——可压缩性流体
3.气体密度的计算 压强、温度的变化都会明显影响气体的密度。一般情
况下(压力不太高、温度不太低)可按理想气体状态
方程式计算:
pV
m
RT
m
pM
M
V
RT
(密度换算可用)
4.混合物的密度
1)液体混合物的密度ρm
在垂直方向上作用于液柱的力有:
p1
1. 下底面所受之向上总压力为p2A;
G
2. 上底面所受之向下总压力为p1A;
z1
3. 整个液柱之重力G=ρgA(Z1-Z2)。
p2
z2
p0
静止液体中,上述三力之合力应为零
p1
h
即: p2A-p1A-ρgA(Z1-Z2)=0 G
z1
p2=p1+ρg(Z1-Z2) ........1) p2 z2
取1kg液体,令液体混合物中各组分的质量分数分别为:
x1、x2、、xn ,
其中xi
mi m总
当m总 1 kg时,xi mi
假设混合后总体积不变,
V总
x1
1
x2
2
xn
n
m总
m
1 x1 x2 xn
m 1 2
n
2)气体混合物的密度
——液体混合物密度计算式
取1m3 的气体为基准,令各组分的体积分数为:
xi
Vi V总
i =1, 2, …., n
当V总=1m3时, xi Vi
由 m 知,
V
混合物中各组分的质量为:1x1, 2 x2 ,......, n xn
若混合前后,气体的质量不变,m总 1x1 2x2 ....... nxn mV总
当V总=1m3时,
m 1x1 2 x2 ...... n xn
5)p=p0+ρgh可改写
p p0
g
h
由此可知,压强差的大小可利用液体柱高度来表示,这就
是液体压强计的根据,在使用液柱高度来表示压强或压强
1.密度定义
单位体积的流体所具有的质量,ρ; SI单位kg/m3
。
m
V
2. 影响ρ的主要因素 不同的流体密度是不同的,对一定的流体,密度是
压力p和温度T的函数,可用下式表示 :
f t, p
液体的密度随压力的变化甚小(极高压力下除外), 可忽略不计,但其随温度稍有改变,查液体密度时必 须注意温度条件。气体的密度随压力和温度的变化较
真空度
p2
绝对压强
大气压
绝对真空
• 注意:1 大气压随海拔高度、温度、湿度而变; 2 绝对压力不必标注,表压和真空度必须注明。
二、流体静力学方程及应用 流体静力学是研究流体在外力(重力和压力)作用
下达到平衡的规律,这时流体处于静止状态。由于重 力是不变的,变化的是压力,
因此,流体静力学实际上是讨论静止流体内部压力 (压强)变化的规律。描述这一规律的数学表达式, 称为流体静力学基本方程式
——气体混合物密度计算式
当混合物气体可视为理想气体时, 也可按下式计算:
m
pM m RT
——理想气体混合物密度计算式
平均摩尔质量
5.与密度相关的几个物理量
1)比容:单位质量的流体所具有的体积,用υ表示,
单位为m3/kg。 在数值上: V 1 m
2)比重(相对密度):某物质的密度与4℃下的水的密