北京化工大学化工原理上册解析
化工原理[(上册)]答案解析
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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 k 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) ×3.14×0.762=150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n ,P 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R 1 = 400 mm ， R 2 = 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R 3 = 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 gh 1 = ρ水gR 3 + ρ水银ɡR 2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。
化工原理上第二版总结讲解
第一章 流体流动 第二章 流体输送机械 第三章 非均相分离 第四章 传热
第1章 流体流动
hf
L u2
d2
Vs
4
d 2u
p2 p1 gh
p f
L
d
u 2
2
f (Re,/d）
gZ1
u12 2
p1
We
gZ 2
u22 2
p2
hf
具有自吸能力； 有适宜安装高度
适合于流量小， 压头高，流体洁 净的输送条件
如流量增加，阻 力增加，工作点 上移，压头增加
风机类型
离心风机特性曲线
性能参数
风压校正
HT
H T'
1.2
'
其它类型风机
性能参数： 以入口状态计
以绝热压缩过程计
排气量 轴功率 效率
k 1
Na
p1Vmin
k
k 1
tm
t2 ln
t1 t2
t1
准数关联式 导出方法
Nu=0.023Re0.8Prn
Q=Wccpc(t2-t1)
iRe0.8Wc0.8
Q12
C1
2S
T1 100
4
T2 100
4
Q12 : 两物体间辐射传热速率，W
测局部流速，管中心处 迎上游安装
应用校正式：
恒压差， 变面积
Vs 2 Vs1
1 f 2 2 f 1
Vs2 1
Vs1
化工原理电子课件(北京化工大学)_(11)
' 2 ' 1
E E2 (1 A2 ) E
A2 E1 A1 E 2 A1 A2 A1 A2
两平面间单位面积的辐射热量： q12
' E1
' E2
q1 2
11
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北京化工大学化工原理电子课件
T1 4 ) 将 E1 1C0 ( 100 T2 4 E 2 2 C0 ( ) 100 A1 1 A2 2
6
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北京化工大学化工原理电子课件
二、 实际物体 物体的黑度：
E E0
<1
物体的黑度：物体的种类、表面温度、表面状况、 波长。是物体辐射能力接近黑体辐射能力的程度。 三、灰体
T T E E 0 C 0 C 100 100
4 4
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4.5 热辐射
4.5.1 基本概念
4.5.2 物体的辐射能力
4.5.3 两固体间的相互辐射
4.5.4 高温设备及管道的热损失
1
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4.5.1 基本概念
1. 辐射：物体通过电磁波来传递能量的过程。 2. 热辐射：物体由于热的原因以电磁波的形式向
管道及圆筒壁保温层外
T 9.4 0.052(tW t )
(2) 空气沿粗糙壁面强制对流 空气速度u<=5m/s时 空气速度u>5m/s时
18
T 6.2 4.2u
T 7.8u 0.78
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讨论：1）很大的物体2包住物体1： A=A1 C1 2 1C0
2）物体2恰好包住物体1：
化工原理PPT精品课程课件全册课件汇总
d 内 罐 内 浓 度 改变量
整理并积分：
d
1
2
4 1.5
0.001 0.06
D H
2
0.001
0.06
dv v
4 1.5
4 10
2
0.001 dv 83.73(ln v )| 0.06 v
0.06 83.73 ln 342.8 s 0.001
第2章 流体输送机械 第3章 非均相物系的分离和固体流态化 第4章 传热
精品课程
目录
第5章 蒸馏 第6章 吸收 第7章 蒸馏和吸收塔设备 第8章 液－液萃取 第9章 干燥
0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
返回
4 19:35:23
8 19:35:23
洗衣粉的工艺流程
燃硫
转化塔
气
净气放空
磺化器
静电除雾器
碱洗塔
（化学吸收）
（反应） （分离） 液体磺酸
NaOH
其它液、 固计量
反应器 配料缸
布袋除尘
喷雾干燥 塔 （干燥）
大 气
旋转混 合器 包装 返回
9 19:35:23
单元操作的研究内容与方向：
单元操作的基本原理；
单元操作典型设备的结构； 研究内容
19 19:35:23
KNO3组分物衡： 0.5S = 0.375R + 0.96P 两式联立解得： R=766.6 kg/h
例2：非稳态时的物料衡算
（P6例 0-4） 用1.5m3/s送 风量将罐内有机气体由6%
1.5m3/s v=v% H=10m 1.5m3/s v=0%
北京化工大学《化工原理》内部教学课件
1.1 流体静力学
1.1.1 密度 1.1.2 压力 1.1.3 流体静力学平衡方程
1
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北京化工大学化工原理电子课件
第一章 流体流动
1. 研究流体流动问题的重要性 流体是气体与液体的总称。 流体流动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。
一、定义
单位体积流体的质量，称为流体的密度。
m
V
kg/m3
二、单组分密度
f ( p,T )
液体 密度仅随温度变化（极高压力除外），其变
化关系可从手册中查得。
7
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北京化工大学化工原理电子课件
气体 当压力不太高、温度不太低时，可按理想 气体状态方程计算：
pM
RT
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。
9
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北京化工大学化工原理电子课件
混合液体 假设各组分在混合前后体积不变，则有
1 a1 a2 an
m 1 2
n
a1 , a2 an ——液体混合物中各组分的质量分率。
四、比容
单位质量流体具有的体积，是密度的倒数。
vV 1
m
m3/kg
10
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1.1.2 压力
——连续性方程 1.2.4 定态流动系统的能量守恒
——柏努利方程
1
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1.2 流体动力学
1.2.1 流体的流量与流速 一、流量
1. 体积流量
单位时间内流经管道任意截面的流体体积。
VS——m3/s或m3/h 2.质量流量
矿大北京化工原理01绪论课件
矿大北京化工原理01绪论
15
从物料衡算的角度解释：
顾客
30元
旅馆
3元
5元
服务生
衡算体系 顾 客： 旅 馆： 服 务 生：
收入Gi = 付出Go + 积累G 3 = 30 + -27
30 = 5
+ 25
5 =3 + 2
三个顾客花费的钱数中，包括被服务生藏起来的那部分，所以要是求
总金额的话，不是加服务生藏起来的钱，而应该加顾客最后收到的3
V id t V od tdaV
dt时间内的输入量：Vi dt0
dt时间内的输出量：Vodt4d2udt
dt时间内的积累量：
dVa
4
D2
dH
u0.5 H
dt时间内的体积衡算式：0d2ud t D2dH
4 矿大北京化工原理01绪论
4
12
2.衡算体系范围的选择 以精馏塔为例：
（1）全塔物料衡算： F=D+W
矿大北京化工原理01绪论
7
Gi 1
…… Gi 2
Ga
Gi i
Go 1
…… Go 2
Go i
根据质量守恒定律，任何一个化工生产过程存在 物料衡算通式：
Gi = Go + Ga
Gi ──输入物料(input)质量的总和，kg Go ──输出物料(output)质量的总和，kg Ga ──过程中积累(accumulation)的物料质量，kg
矿大北京化工原理01绪论
6
三、基本概念
1、 物料衡算（质量守恒）
三 个 人 去 投 宿 ， 服 务 生 说 要 30 元 ， 每人各出10元，凑成30元。后来老板说 今天特价，只要25元，于是叫服务生退 还他们5元。服务生偷藏2元，把剩下的3 元还给他们，那三个人每人拿回1元。101=9，表示每人只出了9元投宿。9×3+服 务生的2元=29。那么剩下的1元呢？
机械分离——化工原理 北化
d min
18 Vs
g s A0
20
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说明
北京化工大学化工原理电子课件
①dmin~颗粒、气体性质，气体处理量，底面积 ②考虑是dmin ，一般认为处在层流区
（3）最大处理量
说明
Vs A0u0
①Vmax~某一粒径能100%被去除 ②Vmax~ (100%去除的) d, A0，与H无关
21
23
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三 离心沉降设备
重力沉降的不足与离心沉降的优势
设备体积小而分离效率高
1．旋风分离器
（1）构造与气流获得旋转 向下锥口 向上，气芯
顶部中央排气口
24
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颗粒器壁滑落
各部分尺寸——按比例 (见教材) （2）分离性能估计
6
d
3
s
g
d 3g
6
u02
2
d 2
4
0
u0
4d s g
3
7
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（2）离心沉降速度
8
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ur
4d s ut2
3r
—方向：由圆心指向外； —颗粒实际运动速度在径向上的分量 —轨迹：逐渐扩大的螺旋线，
9
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气芯前圈数=N
运行距离 2rm N
有效停留时间 2rm N
ui
某一粒径能(100%)被分离出的条件
其穿越B所需时间〈停留时间
B 18rm B 2rm N
能被分离出的最小颗粒直径 ——临界直径dc
化工原理上册课后习题及答案
第一章：流体流动二、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，将如何变化？1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度的关联图分为4个区域。
每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失与流速的一次方成正比？哪个区域的与成正比？光滑管流动时的摩擦损失与的几次方成正比？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？三、本章例题例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。
已知贮槽直径D为3m，油品密度为900kg/m3。
压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。
已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。
试计算当右侧支管内油面向下移动30mm后，贮槽中排放出油品的质量。
HH1DR11CEFBA10mn11-1附图解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。
m首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。
北京化工大学_《化工原理》_课件_第八章_干燥
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北京化工大学化工原理电子课件
本章主要讨论对流干燥，干燥介质是热 空气，除去的湿分是水分。
对流干燥是传热、传质同时进行的过程，
但传递方向不同，是热、质反向传递过程： 传热 方向 气 固 固 传质 气
推动力
温度差
水汽分压差
5
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干燥过程进行的必要条件： * 物料表面水汽压力大于干燥介质中水汽分压；
空气—水体系，
kH 空气—甲苯体系，
cH
， t w t as
kH
c H ，tw tas
当空气为不饱和状态：t tw (tas) td； 当空气为饱和状态： t = tw (tas) = td。
30
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8.1.2 空气的湿度图及其应用
11
pw pS
100%
即：
f ( pw，t )
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当 φ =1时：
pw = ps，湿空气达饱和，不可作为干燥介质；
当 φ <1时：
pw < ps，湿空气未达饱和，可作为干燥介质。
φ越小，湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。
结论：
湿度 H 只能表示出水汽含量的绝对值，而
别被加热到50℃和120℃，求值 。
13
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三、湿空气的比热与焓 1、湿比热（湿热）cH [kJ/kg干气•℃]
定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的Hkg水
汽升高温度1℃所需的热量。
cH cg cv H 1.01 1.88 H f ( H )
北京化工大学-《化工原理》-课件-第六章-精馏
F
L
VF
V’ L’
冷液进料
L' LF
V V'
V
L
V
(1-q)F
F
V’
qF L
V’
L’
L’
泡点进料
汽液混合进料
V'＝V
L'＝L＋F
V＝ V(1q)F
LLqF
VL F
V’ L’
饱和蒸汽进料
VVF LL
VL F
V’ L’
过热蒸汽进料
VV' F
L' L
1、加料板的物料衡算
物料恒算：F+V’+L=V+L’
令
q=
HhF Hh
L'L F
q——进料热状况参数
qHhF Hh
将1k
m原 ol 料变为饱和热 蒸量 汽 原料k的 m汽 ol 化潜热
所
6.4.5 进料方程（q线方程）
VyLxDXD V' y L'xWXW V' V(q1)F
L' LqF
y q x xF q1 q1
q线方程或进料方程
6.5 双组分精馏的设计计算
m 顶釜
3.α的物理意义
• 气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之比 的倍数
• α标志着分离的难易程度: • α愈大, 平衡线愈远离对角线，物系愈易分离；
• α=1, 无法用普通蒸馏方法分离。
6.2.4 非理想溶液
1.具有正偏差的溶液 一般正偏差：pA>pA理， pB>pB理。
乙醇－水溶液相图 正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15℃
1、蒸馏的应用
液体产品的精制----石油的精制
《化工原理》上册(第二版)各章节课后习题答案
22 δ= 10mm ; Qmax = 11.3KW 23 R = 6.3×10-3m2·℃/W
24 n = 31 ; L = 1.65m
25 L = 9.53m
26 qm = 4.0kg/s ; A = 7.14m2
27 qm2
=
10.9kg/s
;
n
=
36
;
L
=
2.06m
;
q, m1
= 2.24kg/s
第六章 传热 1 δ1 = 0.22m ; δ2Байду номын сангаас= 0.1m 2 t1 = 800℃
第 7 页，共 10 页
《化工原理》上册（第二版）各章节课后习题答案
3 t1 = 405℃ 4 δ = 50mm 5 (λ’-λ)/ λ = -19.7﹪ 6略 7 Q,/Q = 1.64 λ小的放内层 8 a = 330W/m2*℃ 9 a = 252.5W/ m2*℃ 10 q = 3.69kw/m2 11 q1/q2 =1 12 w = 3.72×10-3kg/s ; w’= 7.51×10-3kg/s 13 Tg = 312℃ 14 Tw = 746K 15 τ = 3.3hr 16 εA = 0.48 ; εB = 0.40 17 略
第二章 流体输送机械
化工原理电子课件(北京化工大学)_(5)
——流量越大。 返回
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二、分支管路与汇合管路
A C O A O C
B
B
分支管路
汇合管路
15
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1、特点： （1）主管中的流量为各支路流量之和；
mS mS1 mS 2
不可压缩流体
VS VS1 VS 2
（2）流体在各支管流动终了时的总机械能与能量损 失之和相等。
2
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二、管路计算
基本方程：
ห้องสมุดไป่ตู้
4
连续性方程： Vs
p1
d 2u
p2
l u2 柏努利方程： z1 g We z 2 g ( ) d 2
du 阻力计算 , d （摩擦系数）：
物性、一定时，需给定独立的9个参数，方可 求解其它3个未知量。
。
（1）当阀门关小时，其局部阻力增大，将使管路中 流量下降； （2）下游阻力的增大使上游压力上升；
（3）上游阻力的增大使下游压力下降。 可见，管路中任一处的变化，必将带来总体的 变化，因此必须将管路系统当作整体考虑。
8
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例1-9 粘度为30cP、密度为900kg/m3的某油品自容器 A流过内径40mm的管路进入容器B 。两容器均为敞 口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，
（2）D阀全开，C阀关小至流量减半时，BD管 的流量为多少？总管流量又为多少？
自 来 水 总 管 A B D 5m
C
18
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1.5 管路计算
1.5.1 简单管路
北京化工大学 《化工原理》 课件 第八章 干燥.
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由上式可知，湿空气的焓值只与湿空气
的湿度及温度有关。即： I f (H，t) t I H
17
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四、湿空气的比容（湿容积）υH [m3湿空气/kg干气] 定义：每单位质量绝干空气中所具有的湿空气（绝干
空气和水蒸汽）的总体积。
此时的湿度H为饱和湿度Hs。
HS
0.622
pS P-pS
二、相对湿度
即： HS f (t，P)
定义：在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压pw与
同温度下水的饱和蒸汽压ps之比的百分数。
pw 100%
pS
即： f ( pw，t)
11
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当 φ =1时： pw = ps，湿空气达饱和，不可作为干燥介质；
cH cg cvH 1.01 1.88H f (H )
式中 cg ：干空气比热 = 1.01 kJ/kg干气• ℃ cv ：水汽比热 = 1.88 kJ/kg水汽• ℃
14
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2、焓（热含量）I
[kJ/kg干气]
定义：湿空气的焓为干空气的焓与水汽的焓之和。
H f (，t)
【例7-1】 湿空气中水的蒸汽分压 pw=17.5mmHg，总压
P=760mmHg，求20℃ 时的相对湿度 ；若空气分 别被加热到50℃和120℃，求值 。
13
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三、湿空气的比热与焓
1、湿比热（湿热）cH [kJ/kg干气•℃]
定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的Hkg水 汽升高温度1℃所需的热量。
化工原理 北京化工大学5.4
5.4. 对流传质5.4.1. 两相对流传质模型5.4.2. 总传质速率方程5.4.3. 传质阻力与传质速率的控制返回返回5.4.1. 两相对流传质模型相际对流传质三大模型：双膜模型溶质渗透模型表面更新模型1．双膜模型p A p Ai c Aic A气相液相δG δL E2．双膜模型的基本论点（假设）（1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存在稳定的气膜和液膜。
膜内为层流，A以分子扩散方式通过气膜和液膜。
（2）相界面处两相达平衡，无扩散阻力。
（3）有效膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散的形式传质。
双膜模型也称为双膜阻力模型返回返回5.4.2. 总传质速率方程1．吸收过程的总传质速率方程（1）用气相组成表示吸收推动力)(*ALAG G A p p K N −=)(*A y y K N y −=G K ——以气相分压差表示推动力的气相总传质系数，kmol/（m 2·s·kPa ）；y K ——以气相摩尔分率差表示推动力的气相总传质系数，kmol/（m 2·s ）；返回（2）用液相组成表示吸收推动力)c c (K N AL *AG L A −=)(*A x x K N x −=L K ——以液相浓度差表示推动力的液相总传质系数，kmol/m 2·s·kmol/m 3）；x K ——以液相摩尔分率差表示推动力的液相总传质系数，kmol/（m 2·s ）；（3）总传质系数与单相传质分系数之间的关系系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线返回*ALAL Hp c =根据双膜理论i Hp c A Ai =)p p (Hk N *AL i A L A −=})c c (k N AL i A L A −=*AL i A A L1p p N Hk −=i A AG A G1p p N k −=*AL AG A G L 11p p N k Hk −=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+返回G L G 111k Hk K +=G L L 11k H k K +=同理：L G HK K =用类似的方法得到xy y k m k K +=11y x x mk k K 111+=xy K mK =)p p (k Hk N *AL AG G L A 111−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=返回（4）总传质系数之间的关系yK pK =G xK cK =L LG HK K =xy K mK =返回5.4.3. 传质阻力与传质速率的控制1．传质阻力GL G 11 1k Hk K +=G L L 1 1k H k K += 1 1yx y k k m K +=y x x mk k K 1 1 1+=相间传质总阻力= 液相(膜)阻力+气相(膜)阻力注意:传质系数 传质阻力与推动力一一对应返回2．传质速率的控制步骤（1）气膜控制气膜控制：传质阻力主要集中在气相，此吸收过程为气相阻力控制（气膜控制）。
化工原理电子课件北京化工大学
)0.14
w
Re>10000，0.7<Pr<160，
l/d>60
定性温度取tm；特征尺寸为di
液体被加热 1.05
(
w
)
0.14
液体被冷却 0.95 气体(冷却或加热)
1.0
16
(2) l/d<60 d
f 1 d 0.7 1 l
(3) 过渡流（2000<Re<10000)
d
6 105
定性温度：
Nu 0.36Pr1/
tm
t1
t2 2
3
Re
0.55
W
0.14
d0
特征尺寸：当量直径de
t
正方形排列：
de
4(t 2
0.785d02 )
d0
t
正三角形排列：de
4(
3 2
t
2
0.785d 0 2
)
d0
27
流速u按流通截面最大处的截面计算：
式中
S max
hD(1
do t
)
h——两块折流挡板间距离，m；
21
Nu
1.8
6(Re
Pr
d
)
1 3
(
) 0.14
l w
适用范围： Gr 2 5 0 0 0 (Re Pr d ) 10
l
0.6 Pr 6 7 0 0 Re 2 3 0 0
1
当： Gr 25000, f 0.8(1 0.015Gr 3 )
定性温度： t m
t1
t2 2
22
二、管外强制对流的对流传热系数 1. 流体在管束外垂直流过
2016北京化工大学化工原理真题解析
一． 填空题1． 【陈1】4【答案】它表征了流动流体惯性力与黏性力之比，它在研究动量传递、热量传递、质量传递中非常重要。
2． 【陈1】7-3 【答案】不变【解析】对于转子流量计，如果在所测量的流率范围内，流量系数不变，则不论流量大小，转子与锥形管环隙处的流速都是不变的。
则转子上下端面的压力差也为常数，不随流量变化。
3． 【陈2】1【答案】液体的密度和黏度【解析】离心泵性能的影响因素有三个: ①液体的密度和黏度;②离心泵转速的影响;③离心泵叶轮直径的影响。
4． 【陈5】4.4 【答案】增大，减小【解析】由于操作气速增加，导致流化床内颗粒向上运动，导致床层孔隙率ε增加。
由公式()()=∆ερρｓｐｌ１－－ｇ可得，随着ε增大，∆ｐ减小。
5． 【陈6】2-1 【答案】C →B →A【解析】热导率λ是表征材料导热性能的一个参数，λ愈大，导热越快。
由圆筒壁热阻公式由于A、B、C三种保温材料厚度相同，则δ相同，则热阻值R A<R B<R C，因此，包覆顺序为C→B→A6．【陈6】6【答案】2 ， 2【解析】由传热速率微分方程则Q∝K,则流量提高至原来的2倍，则其对流传热系数为原来的2倍，Q不变则K与d 成反比，管径改为原来的1/2，则其对流传热系数为原来的2倍。
7.【陈10】1-5【答案】过量液沫夹带引起、降液管返混引起、降液管阻塞引起【解析】（1）过量液沫夹带引起。
气相负荷因子过大引起的两相泡沫层或者喷射状接触的两相抵达上一层塔板。
（2）降液管返混引起。
因为气相负荷过大导致干板压降增大，液相负荷过大引起的堰上液高度增大。
塔板压降的增大将导致降液管内液面增大。
（3）降液管阻塞引起。
塔盘上液相流速太大导致降液管入口变小引起。
8【陈10】1-9【答案】为了保证塔板上有一定高度的液层并使液流在塔板上均匀流动【解析】溢流堰设置在塔板上液体出口处，为了保证塔板上有一定高度的液层并使液流在塔板上均匀流动，降低管上端必须高于塔板版面一定高度。
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以逆流为例推导 tm
假设：1）定态传热、定态流动，G1、 G2一定 2）cp1、cp2为常数，为进出口平均温度下的
3）K沿管长不变化。 4）热损失忽略不计。
tm
t1 t2 ln t1
t2
16
t1 T 1t2
t2 T2 t1
返回
T1
t1
t t2
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A dl
1 1 b d1 1 d1
K1 1 dm 2 d2
6
返回
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式中 K1——以换热管的外表面为基准的总传热系数；
dm——换热管的对数平均直径。
dm
(d1
d 2 ) / ln
d1 d2
以内表面为基准： 1 1 d 2 b d 2 1 K2 1 d1 dm 2
G1，T1
G2，t1
t2
dA T2
2
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T Tw
冷 流 体
Q
热
tw
流
体 t
对流 导热 对流
•热流体
Q1 对流
固体壁面一侧
•固体壁面一侧
Q2 热传导
另一侧
•固体壁面另一侧
Q3 冷流体
对流
dQ KdA(T t)
3
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（1）管外对流
dQ1 1dA1(T Tw )
4）当t1＝t2
tm t1＝t2
19
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2、错流、折流时的 tm
tm t 'm
t
' m
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1.2 流体静力学基本方程
流体静力学主要研究流体流体静止时其内部压强变 化的规律。用描述这一规律的数学表达式，称为流体静 力学基本方程式。先介绍有关概念：
2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用 条件、解题要点；
（3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。 3. 本章学时安排
授课14学时，习题课4学时。
1.1 概述
流体流动规律是本门课程的重要基础，主要原因有 以下三个方面：
内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流 体流动过程的有关问题，诸如：
（1） 流体输送： 流速的选择、管径的计算、流体 输送机械选型。
（2） 流动参数的测量 ： 如压强、流速的测量等。 （3） 建立最佳条件： 选择适宜的流体流动参数， 以建立传热、传质及化学反应的最佳条件。
此外，非均相体系的分离、搅拌（或混合）都是流 体力学原理的应用。
1.2.1 流体的密度
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。以ρ表
示，单位为kg/m3。
（1-1)
式中ρ---流体的密度，kg/m3 ； m---流体的质量，kg； V---流体的体积，m3。
当ΔV→0时，Δm/ΔV 的极限值称为流体内部的某点
密度。
1.2.1 流体的密度
1.2.1.1 液体的密度 液体的密度几乎不随压强而变化，随温度略有改
1.1.2 流体流动的考察方法
流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。在物 理化学（气体分子运动论）重要考察单个分子的微观运动，分子的 运动是随机的、不规则的混乱运动。这种考察方法认为流体是不连 续的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将非常复杂。
1.1.2.1 连续性假设(Continuum hypotheses)
①垂直于表面的力p，称为压力（法向力）。
单位面积上所受的压力称为压强p。 ② 平行于表面的力F，称为剪力（切力）。
单位面积上所受的剪力称为应力τ。
1.2.流体静力学基本方程( Basic equations of fluid
statics )
➢ * 本节主要内容 流体的密度和压强的概念、单位及换算等；
在化工原理中研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常 将流体视为由无数质点组成的连续介质。
连续性假设:假定流体是有大量质点组成、彼此间 没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及 运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的 数学工具加以描述。
1.1.2 流体流动的考察方法
1.1.2.2 流体流动的考察方法
① 拉格朗日法 选定一个流体质点，对其跟踪观 察，描述其运动参数（位移、数度等）与时间的关系。 可见，拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状 态。
② 欧拉法 在固定的空间位置上观察 流体质点的 运动情况，直接描述各有关参数在空间各点的分布情 况合随时间的变化，例如对速度u，可作如下描述：
ux fx (x, y, z, t), uy f y (x, y, z, t), uz fz (x, y, z, t)
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状 而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而 构成了流体力学原理研究的复杂内容之一
1.1.3 流体流动中的作用力
任取一微元体积流体作为研究对象，进行受力 分析，它受到的力有质量力（体积力）和表面力两类。
（1）质量力（体积力） 与流体的质量成正比， 质量力对于均质流体也称为体积力。如流体在重力场中所
受到的重力和在离心力场所受到的离心力，都是质量力。
（2）表面力 表面力与作用的表面积成正比。单 位面积上的表面力称之为应力。
（1）流动阻力及流量计算
（2）流动对传热、传质及化学反应的影响
（3）流体的混合效果
化工生产中，经常应用流体流动的
基本原理及其流动规律解决关问题。以
图1-1为煤气洗涤装置为例来说明： 流体动力学问题：流体（水和煤气）
在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中 流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、 水封箱中的水
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
化工原理
Principles of Chemical Engineering
第一章 流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念 静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算
第一章 流体流动 .学习要求
1. 本章学习目的 通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位) M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
变，可视为不可压缩流体。 纯液体的密度可由实验测定或用查找手册计算的方
法获取。 混合液体的密度，在忽略混合体积变化条件下，
可用下式估式中ρi ---液体混合物中各纯组分的密度，kg/m3； αi ---液体混合物中各纯组分的质量分率。
1.2.1 流体的密度
1.2.1.2 气体的密度 气体是可压缩的流体，其密度随压强和温度而变化。