化工原理课件第三版
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化工原理第三版第二章
旋转中心的距离
在叶片进口及出口处的动量距分别为：
M1 qvc1l1 M 2 qvc2l2
21
M M 2 M1 qv (c2l2 c1l1)
l1 r1 cos1 l2 r2 cos2
得：M qv (c2r2 cos 2 c1r1 cos1)
1
分类
流体输送机械
输送液体—泵 离心泵 往复泵 旋涡泵 螺杆泵
输送气体 通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
2
学习本章的基本要求
了解流体输送机械的工作原理、结构和特性。 能根据生产任务的要求和管路特性选择合适的输送机 械，并能正确安装使用。
学习内容
1、液体输送机械 掌握离心泵的基本结构、工作原理、主要特性参数、 特性曲线及其应用、流量调节、串并联特性、泵的 安装、操作注意事项及选型等。 掌握往复泵的基本特性。了解其它类型泵的基本结 构和特性及应用场合。
2．气体输送机械
掌握离心通风机的工作原理，特性参数及选用；了
解鼓风机的基本结构和特性及应用场合。
3
第二节 离心泵
2-2-1离心泵的工作原理和主要部件 一、工作原理
中间水面下降—压强降低 四周水面上升—压强升高 离心泵主要由旋转的叶轮和固定的泵壳组成，叶轮一般 有4-8片向后弯曲的叶片组成，泵壳成蜗壳形 。依靠高速 旋转的叶轮在离心力的作用下，将能量传递给液体，主要 是增加液体的静压能。
第二章 流体输送机械
第一节 概述 流体在流动过程中将损失部分机械能，且
只能由高能位向低能位处流动。 在实用中，需要将流体由低能位向高能位
输送，如将流体由低处送至高处，由低压 设备送至高压设备，或者克服管道阻力由 一个车间送至另一车间等等。 用于向流体提供能量并完成输送任务的机 械称为流体输送机械。
在叶片进口及出口处的动量距分别为：
M1 qvc1l1 M 2 qvc2l2
21
M M 2 M1 qv (c2l2 c1l1)
l1 r1 cos1 l2 r2 cos2
得：M qv (c2r2 cos 2 c1r1 cos1)
1
分类
流体输送机械
输送液体—泵 离心泵 往复泵 旋涡泵 螺杆泵
输送气体 通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
2
学习本章的基本要求
了解流体输送机械的工作原理、结构和特性。 能根据生产任务的要求和管路特性选择合适的输送机 械，并能正确安装使用。
学习内容
1、液体输送机械 掌握离心泵的基本结构、工作原理、主要特性参数、 特性曲线及其应用、流量调节、串并联特性、泵的 安装、操作注意事项及选型等。 掌握往复泵的基本特性。了解其它类型泵的基本结 构和特性及应用场合。
2．气体输送机械
掌握离心通风机的工作原理，特性参数及选用；了
解鼓风机的基本结构和特性及应用场合。
3
第二节 离心泵
2-2-1离心泵的工作原理和主要部件 一、工作原理
中间水面下降—压强降低 四周水面上升—压强升高 离心泵主要由旋转的叶轮和固定的泵壳组成，叶轮一般 有4-8片向后弯曲的叶片组成，泵壳成蜗壳形 。依靠高速 旋转的叶轮在离心力的作用下，将能量传递给液体，主要 是增加液体的静压能。
第二章 流体输送机械
第一节 概述 流体在流动过程中将损失部分机械能，且
只能由高能位向低能位处流动。 在实用中，需要将流体由低能位向高能位
输送，如将流体由低处送至高处，由低压 设备送至高压设备，或者克服管道阻力由 一个车间送至另一车间等等。 用于向流体提供能量并完成输送任务的机 械称为流体输送机械。
第一章 流体流动 - 化工原理第三版 王志魁编课程课件
此供水系统实际简化了.学完流体流动这一章，就能系统解 决上述三个问题。
9
三、流体的研究方法
在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微 团组成的连续介质。
流体微团或流体质点：它的大小与容器或管道相
比是微不足道的，但是比起分子自由程长度却要大得 多，它包含足够多的分子，能够用统计平均的方法来 求出宏观的参数（如压力、温度），从而使我们可以 观察这些参数的变化情况。
38
四、流体静力学基本方程式应用
（一）、压力测量
1 U型管液柱压差计 （U-tube manometer） 指示液密度ρ0，被测流体 密度为ρ，图中a、b两点的 压力是相等的，因为这两点 都在同一种静止液体（指示 液）的同一水平面上。通过 这个关系，便可求出p1－p2 的值。
39
根据流体静力学基本方程式则有： U型管右侧
34
由上式可知：
当液面上方的压力一定时，在静止液体内任一点压力的大小， 与液体本身的密度和该点距液面的深度有关。因此，在静止的、 连续的同一液体内（适用条件），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。
当液面的上方压力p0有变化时，必将引起液体内部各点压力 发生同样大小的变化。 p2＝p0＋ρ gh可改写为
• 流体静力学基本方程式 • 流体静力学基本方程式的应用
14
几个基本概念
一、 密度与比体积（比容） 1.定义：单位体积流体所具有的质量。 ρ= m / V [ kg ·m-3] 2、影响因素：温度和压力 3、气体与液体密度的计算
4、比容：单位质量的流体所具有的体积
V 1 m [m 3 / kg]
p p0 g
h
35
由上式可知，压力或压力差的大小可用液柱高度表示。
9
三、流体的研究方法
在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微 团组成的连续介质。
流体微团或流体质点：它的大小与容器或管道相
比是微不足道的，但是比起分子自由程长度却要大得 多，它包含足够多的分子，能够用统计平均的方法来 求出宏观的参数（如压力、温度），从而使我们可以 观察这些参数的变化情况。
38
四、流体静力学基本方程式应用
（一）、压力测量
1 U型管液柱压差计 （U-tube manometer） 指示液密度ρ0，被测流体 密度为ρ，图中a、b两点的 压力是相等的，因为这两点 都在同一种静止液体（指示 液）的同一水平面上。通过 这个关系，便可求出p1－p2 的值。
39
根据流体静力学基本方程式则有： U型管右侧
34
由上式可知：
当液面上方的压力一定时，在静止液体内任一点压力的大小， 与液体本身的密度和该点距液面的深度有关。因此，在静止的、 连续的同一液体内（适用条件），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。
当液面的上方压力p0有变化时，必将引起液体内部各点压力 发生同样大小的变化。 p2＝p0＋ρ gh可改写为
• 流体静力学基本方程式 • 流体静力学基本方程式的应用
14
几个基本概念
一、 密度与比体积（比容） 1.定义：单位体积流体所具有的质量。 ρ= m / V [ kg ·m-3] 2、影响因素：温度和压力 3、气体与液体密度的计算
4、比容：单位质量的流体所具有的体积
V 1 m [m 3 / kg]
p p0 g
h
35
由上式可知，压力或压力差的大小可用液柱高度表示。
化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部 第02章
2 p p u pK=pV时 H 0 V k H f 01 H f 1 K g max g g 2g p0 pV H g max H f 01 ( NPSH )C g g
规定必需汽蚀余量 (NPSH)r=(NPSH)c+Δ, 进泵样本，与流量有关 2 p u 实际汽蚀余量 NPSH 1 1 pV g 2 g g 须比(NPSH)r大0.5m以上， 最大允许安装高度[Hg]为
②管路特性曲线下移，
p ↓，图解思维 因 g
qV↑，H↓，η不定
例2 图示管路输送液体, 泵转速n=2900r/min时， 泵特性曲线为 He=40-0.1qV2 (He单位为m,qV单位为m3/h) 流量为10m3/h, 现欲采用 降低转速的办法使流量 减少30% (流动处于阻力 平方区) 。 求：转速n’应降至多少？
例如： H单=20-2qV2 2 H并=20-0.5qV
工作点 q V ’≠ 2 q V
如图：
串联 可见串联后压头并不是原来的两倍； 同样并联后流量也不是原来的两倍； 并且串并联的数量越多，增幅越小。
并联
(3)组合方式的选择
P H 单 max 时， 当 g
必须串联
本次讲课习题：
第二章 1, 2, 3，4，5
2.2.4.2 汽蚀余量NPSH
2 p1 u12 pk uk 由1至K：g 2 g g 2 g H f 1 K
pK=pV, 发生汽蚀, 这时p1最小, 定义临界汽蚀余量(NPSH)c
2 p1min u12 pV uk ( NPSH )C H f 1 K g 2 g g 2 g 2 p p u 由0至K： 0 H g H f 01 H k k f 1 K g g 2 g
规定必需汽蚀余量 (NPSH)r=(NPSH)c+Δ, 进泵样本，与流量有关 2 p u 实际汽蚀余量 NPSH 1 1 pV g 2 g g 须比(NPSH)r大0.5m以上， 最大允许安装高度[Hg]为
②管路特性曲线下移，
p ↓，图解思维 因 g
qV↑，H↓，η不定
例2 图示管路输送液体, 泵转速n=2900r/min时， 泵特性曲线为 He=40-0.1qV2 (He单位为m,qV单位为m3/h) 流量为10m3/h, 现欲采用 降低转速的办法使流量 减少30% (流动处于阻力 平方区) 。 求：转速n’应降至多少？
例如： H单=20-2qV2 2 H并=20-0.5qV
工作点 q V ’≠ 2 q V
如图：
串联 可见串联后压头并不是原来的两倍； 同样并联后流量也不是原来的两倍； 并且串并联的数量越多，增幅越小。
并联
(3)组合方式的选择
P H 单 max 时， 当 g
必须串联
本次讲课习题：
第二章 1, 2, 3，4，5
2.2.4.2 汽蚀余量NPSH
2 p1 u12 pk uk 由1至K：g 2 g g 2 g H f 1 K
pK=pV, 发生汽蚀, 这时p1最小, 定义临界汽蚀余量(NPSH)c
2 p1min u12 pV uk ( NPSH )C H f 1 K g 2 g g 2 g 2 p p u 由0至K： 0 H g H f 01 H k k f 1 K g g 2 g
化工原理第三版第五章吸收精品PPT课件
E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
15
（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
16
c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
14
p
* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x——溶质在液相中的摩尔分数；
E——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
45
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
3
二、吸收过程与设备
4
脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
5
3）E的来源：实验测得；查手册
15
（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
16
c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
14
p
* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x——溶质在液相中的摩尔分数；
E——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
45
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
3
二、吸收过程与设备
4
脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
5
化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部 第01章
=1.204×105Pa(绝压) 5 5 4 pA=1.204×10 -1.013×10 =1.91×10 Pa(表压)
1.2.4.2 烟囱拔烟
pA=p2+ρ冷gh pB=p2+ρ热gh 由于ρ冷>ρ热,则pA>pB 所以拔风 烟囱拔风的必要条件是什么？
1.2.4.3 浮力的本质
物体上下所受压强不同 取微元： 压差力=(p2-p1)dA=ρghdA=ρgdV排 V排=ΣdV排
4）质量守恒方程（连续性方程） 取控制体作物料衡算（欧拉法）
1u1 A1 2 u 2 A2 .dV t V 定态流动： .dV 0 t V
1u1 A1 2 u 2 A2 c
即：q m 1 q m 2 c — —连续性方程式 对不可压缩流体： c，q v1 q v 2 c u1 A1 u 2 A2 c,
分析方法（数学分析法） ①取控制体 ②作力衡算 ③结合本过程的特点，解微分方程 1.2.1.4 静力学方程应用条件 ①同种流体且不可压缩(气体高差不大时仍可用) ②静止(或等速直线流动的横截面---均匀流) ③重力场 ④单连通 1.2.2 流体的总势能 总势能 （压强能与位能之和） 虚拟压强
1.2.3 压强的表示方法 1.2.3.1 单位
流线演示：
返回
流体黏性：
返回
1.3 流体流动中的守恒原理 1.3.1 质量守恒
1）流量、流速 流量——质量流量qm， kg/s （ρ· qv ） 体积流量qv， m3/s 流速——质量流速G， kg/m2s（ qm /A） 体积流速u， m/s （ qv /A） 2）点速度u 圆管：粘性，速度分布 工程处理方法：平均值
积分得 p+ρgz=常数 或 p1 p2 gz1 gz 2 等高等压，等压面
化工原理 第三版 (管国锋 赵汝溥 着) 化学工业出版社 基本概念部分 PPT
y1
N OG =
∫
y2
dy ∗ y− y
对数平均浓度法 :
N OG
∆y1 − ∆y 2 y1 − y 2 = , ∆y m = ∆y1 ∆y m ln ∆y 2
吸收因素法: 吸收因素法
N OG
1 y1 − mx 2 1 = ln (1 − ) + 1 A y 2 − mx 2 A 1− A 1
3.热量衡算 热量衡算
预热器 : QP = L( I1 − I 0 ) = L(1.01 + 1.88 H 0 )(t1 − t 0 )(kJ / s ) 干燥器 : LI1 + GC I1 '+QD = LI 2 + GC I 2 '+QL (kw) I = (1.01 + 1.88 H )t + 2500 H − − − − − −kJ / kg干气 I ' = (C S + CW X )θ = C mθ − − − − − −－kJ / kg干料
线方程: ④q线方程 线方程
zf q x− y= q −1 q −1
⑤操作线方程: 操作线方程
y n +1
xD L D R = xn + x D = xn + V V R +1 R +1
y n +1
L W = ' x n − ' xW V V
'
⑥最小回流比: 最小回流比
Rmin
xD − ye = y e − xe
D
分子单向扩散： 分子单向扩散：
D Cm D P NA = ( )(C A1 − C A 2 ) = ( p A1 − p A 2 ) δ CBm RTδ pBm
N OG =
∫
y2
dy ∗ y− y
对数平均浓度法 :
N OG
∆y1 − ∆y 2 y1 − y 2 = , ∆y m = ∆y1 ∆y m ln ∆y 2
吸收因素法: 吸收因素法
N OG
1 y1 − mx 2 1 = ln (1 − ) + 1 A y 2 − mx 2 A 1− A 1
3.热量衡算 热量衡算
预热器 : QP = L( I1 − I 0 ) = L(1.01 + 1.88 H 0 )(t1 − t 0 )(kJ / s ) 干燥器 : LI1 + GC I1 '+QD = LI 2 + GC I 2 '+QL (kw) I = (1.01 + 1.88 H )t + 2500 H − − − − − −kJ / kg干气 I ' = (C S + CW X )θ = C mθ − − − − − −－kJ / kg干料
线方程: ④q线方程 线方程
zf q x− y= q −1 q −1
⑤操作线方程: 操作线方程
y n +1
xD L D R = xn + x D = xn + V V R +1 R +1
y n +1
L W = ' x n − ' xW V V
'
⑥最小回流比: 最小回流比
Rmin
xD − ye = y e − xe
D
分子单向扩散： 分子单向扩散：
D Cm D P NA = ( )(C A1 − C A 2 ) = ( p A1 − p A 2 ) δ CBm RTδ pBm
化工原理全套精品课件 第三版
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)
武汉工程大学化工原理课件
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。
化工原理
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武汉工程大学化工原理课件
0 绪论
一、化工生产过程 1. 化工生产过程：对原料进行化学加工获得有用产品 的过程称为化工生产过程。
武汉工程大学化工原理课件
聚氯乙烯生产
CH2=CH2+Cl2 CH2Cl—CH2Cl
CH2Cl—CH2Cl CHCl=CH2+HCl
2CH2=CH2+2HCl+O2
武汉工程大学化工原理课件
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
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五、 化工过程计算的理论基础
V=10-5cm3 分子数目N=2.7×1014个
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3. 连续性假定 ① 内容
流体由无数的彼此相连的流体质点组成，是一种连 续性介质，其物理性质和运动参数也相应连续分布。
② 适用范围 绝大多数情况适用，但高真空下的气体不适用。
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ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
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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。
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0 绪论
一、化工生产过程 1. 化工生产过程：对原料进行化学加工获得有用产品 的过程称为化工生产过程。
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聚氯乙烯生产
CH2=CH2+Cl2 CH2Cl—CH2Cl
CH2Cl—CH2Cl CHCl=CH2+HCl
2CH2=CH2+2HCl+O2
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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
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五、 化工过程计算的理论基础
V=10-5cm3 分子数目N=2.7×1014个
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3. 连续性假定 ① 内容
流体由无数的彼此相连的流体质点组成，是一种连 续性介质，其物理性质和运动参数也相应连续分布。
② 适用范围 绝大多数情况适用，但高真空下的气体不适用。
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传质概述 - 化工原理第三版王志魁编课程课件
二、相平衡 --------相际间传质的最终状态
与热平衡不同之处：
▲达到相平衡时，一般两相浓度 pG
不相等。
气相主体
▲达到相平衡时，传质过程仍在 进行，只不过通过相界面的某一 组分的净传质量为零，因此属动 态平衡。
相界面 pi Ci
空气+氨气
水 液相主体
传质方向 CL
吸收
三、相组成的表示方法
摩尔分率
四．传质方式
分 子 扩 散 ： 静 止 的 或 层流 流 动 的 流 体 中 ，
传
质
方
式对
流
传
质
：
靠分子运动来 在 湍 流 流 动中 ，
进
行
传
质的
方
式
靠 流 体 质 点 的 脉 动 来 进行 传 质 的 方 式
第六章 吸 收
重点：双膜理论、传质基本方程、操作线方程 难点：双膜理论
第二节 物质传递机理
物质传递的三个步骤：
1 扩散物质从一相的主体扩散到两相界面（单相中的扩散）； 2 在界面上的扩散物质从一相进入另一相（相际间传质）；
3 进入另一相的扩散物质从界面向该相的主体扩散（单相中的 扩散）；
界面
气相 组分 主体
组分
液相 主体
物质在单相中的扩散
物质在单相中的传递靠扩散，发生在流体中的扩 散有分子扩散和对流扩散两种。
2、亨利定律
当总压不高（<5×105Pa）时，在一定温度下，稀溶液上方 溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下的关系：
p* =E·x
式中: p* ---------溶质在气相中的平衡分压, kPa； x----------溶质在液相中的摩尔分率 E----------享利系数， kPa
化工原理第三版第二章
第二章 流体输送机械
第一节 概述 流体在流动过程中将损失部分机械能，且 只能由高能位向低能位处流动。 在实用中，需要将流体由低能位向高能位 输送，如将流体由低处送至高处，由低压 设备送至高压设备，或者克服管道阻力由 一个车间送至另一车间等等。 用于向流体提供能量并完成输送任务的机 械称为流体输送机械。
H T
u 22 g
29
四、实际压头He
实际液体在泵内流动 有各种阻力存在，会 消耗能量。 所以实际压头比理论 压头低．
30
2-2-3 离心泵的主要参数
1、流量 qv 离心泵在单位时间里排到管路系统的液体 体积 单位： l／s或m3／h 取决于泵的结构、尺寸(主要为叶轮的直径 与叶片的宽度)和转速。
式中：H T —叶片无限多时理论扬程（理论压头）。
22
离心泵基本方程式的其它表达形式
在离心泵的设计中，为了提高理论压头，一般使进 口叶片处的α1=900，则cosα1=0故(1)式可简化为： u2c2 cos 2 u2cu 2 H T ⑵ g g 利用速度三角形进行变换后可得：
H T
1、叶轮 作用：将电动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能 均有所提高。 叶轮的型式： （a）敞式叶轮 叶片两侧无前后盘，适于输送含有杂质和 悬浮物的物料。效率较低。 （b）半蔽式叶轮 叶轮在吸入侧无前盖板，而在另一侧有 后盖板，适于输送易沉淀或含有固体粒状的物料。 （c）蔽式叶轮 叶轮有前后盖板。适用于输送不含杂质的 清洁液体，效率较高。 一般离心泵大都采用蔽式叶轮 。
u2 u r F m r
F ∝ mrn2
7
F ∝ mrn2
气缚现象
如果泵启动时未充满水，叶轮转动时只能带动空气 旋转，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的 离心力小，而不能输送液体。这种现象称为气缚现 象。 为防止泵发生气缚现象离心泵启动前必须向泵体内 灌满液体
第一节 概述 流体在流动过程中将损失部分机械能，且 只能由高能位向低能位处流动。 在实用中，需要将流体由低能位向高能位 输送，如将流体由低处送至高处，由低压 设备送至高压设备，或者克服管道阻力由 一个车间送至另一车间等等。 用于向流体提供能量并完成输送任务的机 械称为流体输送机械。
H T
u 22 g
29
四、实际压头He
实际液体在泵内流动 有各种阻力存在，会 消耗能量。 所以实际压头比理论 压头低．
30
2-2-3 离心泵的主要参数
1、流量 qv 离心泵在单位时间里排到管路系统的液体 体积 单位： l／s或m3／h 取决于泵的结构、尺寸(主要为叶轮的直径 与叶片的宽度)和转速。
式中：H T —叶片无限多时理论扬程（理论压头）。
22
离心泵基本方程式的其它表达形式
在离心泵的设计中，为了提高理论压头，一般使进 口叶片处的α1=900，则cosα1=0故(1)式可简化为： u2c2 cos 2 u2cu 2 H T ⑵ g g 利用速度三角形进行变换后可得：
H T
1、叶轮 作用：将电动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能 均有所提高。 叶轮的型式： （a）敞式叶轮 叶片两侧无前后盘，适于输送含有杂质和 悬浮物的物料。效率较低。 （b）半蔽式叶轮 叶轮在吸入侧无前盖板，而在另一侧有 后盖板，适于输送易沉淀或含有固体粒状的物料。 （c）蔽式叶轮 叶轮有前后盖板。适用于输送不含杂质的 清洁液体，效率较高。 一般离心泵大都采用蔽式叶轮 。
u2 u r F m r
F ∝ mrn2
7
F ∝ mrn2
气缚现象
如果泵启动时未充满水，叶轮转动时只能带动空气 旋转，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的 离心力小，而不能输送液体。这种现象称为气缚现 象。 为防止泵发生气缚现象离心泵启动前必须向泵体内 灌满液体
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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。
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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
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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
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第二章 流体输送机械
Fluid-moving Machinery
第二章 流体输送机械
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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。
电子教案与课件：化工原理(下册)——化工传质与分离过程(第三版) 22. 第六章(03)
Xc X* X2 X*
降速干燥阶 段干燥时间
二、干燥时间的计算
若 X * 很低或缺乏 X * 数据，令
X* 0
则 U kX X X * kX X
故此
2
G' S
Xc Uc
ln
Xc X2
降速干燥阶 段干燥时间
二、干燥时间的计算
总干燥时间
1 2
若 X* 0
GX c ( X1 1 ln X c )
Sd
dW GdX
干燥 速率
U GdX
Sd
干燥速率定义式
二、干燥速率与干燥速率曲线
2.干燥速率曲线
U 与Ｘ 的关系曲线 —干燥速率曲线。
干燥曲线
dX
X f ( )
d
干燥速率曲线
U
U f (X)
曲线 斜率
临界干 燥速率
UC
降 速 干 燥 阶 段
恒速干燥阶段 预热阶段
C
B
A
D
临界湿
含量
E
X*
2. 在常压下将一定湿度空气与湿物料密闭接触，空
气的温度越低，则湿物料的平衡水分 B 。
A. 越小；
B. 越大 ；
C. 不变；
D. 不确定。
一、干燥实验和干燥曲线
1.恒定干燥实验 恒定干燥条件
❖ 间歇操作 ❖ 用大量的空气干燥少量的物料 ❖ 维持空气的速度及与物料的接触方式不变
实验数据
时 间τ 物料温度 θ
0
UcS X1
二、干燥时间的计算
积分得
1
G UcS
(X1
Xc
)
Uc的来源
❖由干燥速率曲线得出
❖由经验公式计算
化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部第03章
3.2 混合机理 3.2.1 搅拌器的两个功能 （1）总体流动 将流体输送到搅拌釜内各处 大尺度宏观混合。
（2）强剪切或高度湍动 产生剪切力场或旋涡 小尺度宏观混合，促进微观混合。 注意：流体不是靠桨叶直接打碎的，而是靠高剪 切力场撕碎的。
射流现象
作用 ①夹带 ②剪切, 脉动
3.2.2 均相液体的混合机理 （1）低黏度液体的混合 总体流动+高度湍动 最小液团尺寸为10μm量级 （2）高黏度及非牛顿流体的混合 多处于层流状态——混合机理主要依赖于 充分的总体流动。 3.2.3 非均相物系的混合机理 （1）液滴或气泡的分散
(3) 偏心安装 ——破坏循环回路 的对称性 (录像)
(4) 装导流筒——避免短路及死区
3.4 搅拌功率 3.4.1 混合效果与功率消耗 功率消耗 P =ρgHqV 增加功率——改善混合效果 能量合理有效利用——与桨形、尺寸选择有关 大尺度：qv大；小尺度：H大；→P大 对搅拌器,要求能消耗更多的功率（如设置挡 板）,以获得较好的搅拌效果。（与泵不同） 搅拌器设计：不是设法提高效率η，而是设法增 加功率P。尽管如此，搅拌装置仍存在能量的有 效利用。 如需要快速分布，要有大流量； 如需要高破碎度，要有高湍动。
（3）气泡尺度的分布 原理基本相同，但气液界面张力比液液界面 张力为大，气液密度差大，大气泡易浮升到液 面，因此分散更加困难。
（3）搅拌器的性能 3.3.1 常用搅拌器的性能 （1） 旋桨式搅拌器(录像) qV大，H小，轴向流出 叶片端速度5~15m/s 适于低黏度液体 μ<10Pa· s （2） 涡轮式搅拌器(录像) qV小，H大，径向流出 叶片端速度3~8m/s 适于中等黏度液体 μ<50Pa· s
1
3.4.3 搅拌功率的分配
化工原理3过滤幻灯片PPT
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3 过滤
均相混合物：所需分离的物质在同一相中，不能用机械
悬浮液
悬浮液 滤饼
深层过滤
过滤介质
过滤介质 滤液
滤饼过滤
3.1.1 概述
（3）过滤推动力： 重力（漏斗过滤）、压力（加压过滤）或真空（抽滤） 、离心力（离心过滤）。
（4）滤饼的可压缩性 （5）助滤剂 助滤剂本身就是一性能良好的过滤介质，是一种坚硬、不 规则的小颗粒，它能形成结构疏松、空隙率大、不可压缩的 滤饼，很大程度改善过滤难度。助滤剂使用方法主要有两种 ：混合、预涂。
de —— 为孔道的当量直径，m。
流通 流 截 通 面 l 滤 截 积 饼 面 4 层 4 积 体 d e 4 润 湿 4 润 周 湿 l边 滤 周 饼 边 a B 层 1 S 0 体
u流 体通 积截 流 流 体面 通 量 积 积 截 滤 滤 流面 饼 饼 量积 层 层 A u 0 截 截 u
（1）过滤介质（Filter medium）：
过滤介质应具有以下特性：多孔性，足够的机械强度， 尽可能小的流动阻力，耐腐蚀性，耐热性，易于再生。
工业上常见的过滤介质：织物介质、堆积介质、多孔固 体介质、多孔膜。
3.1.1 概述
（2）过滤分类： 深层过滤（Deep bed filteration） 滤饼过滤（Cake filteration）
②流程
装合、过滤、洗涤、卸渣、整理
③ 特点
优点：间歇过滤，单位地面所容纳的过滤面积大，洗涤 充分，生产能力比压滤机大，机械化程度高，劳动力省，密 闭过滤，操作环境较好。
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3 过滤
均相混合物：所需分离的物质在同一相中，不能用机械
悬浮液
悬浮液 滤饼
深层过滤
过滤介质
过滤介质 滤液
滤饼过滤
3.1.1 概述
（3）过滤推动力： 重力（漏斗过滤）、压力（加压过滤）或真空（抽滤） 、离心力（离心过滤）。
（4）滤饼的可压缩性 （5）助滤剂 助滤剂本身就是一性能良好的过滤介质，是一种坚硬、不 规则的小颗粒，它能形成结构疏松、空隙率大、不可压缩的 滤饼，很大程度改善过滤难度。助滤剂使用方法主要有两种 ：混合、预涂。
de —— 为孔道的当量直径，m。
流通 流 截 通 面 l 滤 截 积 饼 面 4 层 4 积 体 d e 4 润 湿 4 润 周 湿 l边 滤 周 饼 边 a B 层 1 S 0 体
u流 体通 积截 流 流 体面 通 量 积 积 截 滤 滤 流面 饼 饼 量积 层 层 A u 0 截 截 u
（1）过滤介质（Filter medium）：
过滤介质应具有以下特性：多孔性，足够的机械强度， 尽可能小的流动阻力，耐腐蚀性，耐热性，易于再生。
工业上常见的过滤介质：织物介质、堆积介质、多孔固 体介质、多孔膜。
3.1.1 概述
（2）过滤分类： 深层过滤（Deep bed filteration） 滤饼过滤（Cake filteration）
②流程
装合、过滤、洗涤、卸渣、整理
③ 特点
优点：间歇过滤，单位地面所容纳的过滤面积大，洗涤 充分，生产能力比压滤机大，机械化程度高，劳动力省，密 闭过滤，操作环境较好。
化工原理Dppt课件上0绪论
公式换算 公式分为：理论公式（物理量方程） 经验公式（数字公式） 自学P4例0-3
甲烷的饱和蒸汽压与温度的关系符合下列经验公式：
lg p 6.421 352 t 261
式中 p — 饱和蒸汽压，mmHg； t — 温度，ºC。
今需将式中p的单位改为Pa，温度单位改为K，试对该式 加以变换。
解：因为 1.013 ×105 Pa = 760 mmHg 所以1 mmHg = 133.29 Pa，t = T - 273.15
上课教材：管国锋，赵汝溥。《化工原理》 (第三版)，化学工业出版社，2008 实验教材：冯晖，居沈贵，夏毅。《化工 原理实验》，东南大学出版社，2003
绪论
1. 化工原理课程介绍 2. 物料衡算 3. 单位换算
1. 化工原理课程介绍
化学工业
是指将原料进行化学加工以得到有用的产 品的工业，即：
基础化工原料：石油、煤炭、天 然气、矿石以及水、空气等 原料
制）、工程单位制、英制等。
1960年10月十一届国际计量大会确定了国际 通用的国际单位制，简称SI制。 SI制：七个基本单位：长度m，时间s，质 量kg，热力学温度(Kelvin温度)K，电流单 位A，光强度单位cd(坎德拉)，物质量mol 二个辅助单位：平面角弧度rad，立体角球 面度sr SI制具有通用性和一贯性。
2. 物料衡算 物料衡算是对质量守恒原理的具体运用而 列出的计算式及其运算。 即在任何一个化工生产过程中凡向该过程 输入的物料质量等于从该过程输出的物料 质量与积累该过程中的物料质量之和：
无化学变化、有化学变化； 间歇操作、连续操作均符合此式。
衡算方法： (1)确定衡算范围(或系统)，列出穿越范围
苯 (F kg/h) 95%乙醇
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Treatment of products
Chemical process Physical process Reactor Unit Operation
4 单元操作(Unit Operation)的分类 The classification 按其操作的功能可以分为： is simple，but it （1）物料的增压、减压和输送 is not scientific! （2）物料的混合和分散 （3）物料的加热和冷却 （4）均相混合物的分离（蒸发、蒸馏、结晶等） （5）多相混合物的分离（沉降、过滤、干燥等）
实验研究法， 经验的方法
缺点
6 化工原理 的研究方法
解决
数学模型法， 半理论半经 验的方法
二、单位及单位换算(Unit and Unit conversion) 美国气象卫星的“失足”——计量单位的重要性
1998年2月，美国宇航局 （NASA）发射探测火星气 象的卫星失事。预定于1999 年9月23日抵达火星，然而卫 星没有进入预定的轨道。 问题出在有些资料的计量 单位没有把英制转换成公制， 错误起自承包工程的洛克希 德马丁航天公司。 这个 “小错误”造成的 损失：单卫星的造价就高达 1.25亿美元。
化工生产中，主要的单元操作可以归纳为三类：
包括流体输送、沉降、 过滤、 离心分离、搅拌、固体流态化 等
以流体力学为基础
以热量传递理论为基础
包括加热、冷却、 蒸发等
包括蒸馏、吸收、吸附、萃取、 干燥、结晶、膜分离等 将混合物分离 分离过程
以质量传递理论为基础
They almost cover with all unit operations!
۞本课程中所用到的能量主要是机械能和热能。能 量衡算的依据是能量守恒定律。 ۞机械能衡算将在第一章流体流动中说明； ۞热量衡算也将在传热、蒸馏、干燥等章中结合具 体单元操作有详细说明。 ۞热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。
3. 经济核算 (Economical accounting) 为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设 备的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。 对同一台设备，所选用的操作参数不同，会影响 到设备费与操作费。因此，要用经济核算确定最 经济的设计方案。
化工原理
Principles of Chemical Engineering
一、概述
Introduction
1 化学工业和化学工程(Chemical industry and chemical engineering)
化学工业是将自然界中的各种物质资源通过物理和 化学的方法加工成具有规定质量的物质的工业。 化学工程是一门工程技术学科，它研究化工产品生 产过程的基本规律，并运用这些规律解决化工生产中的 问题。
4. SI导出单位(SI derived unit)
SI导出单位： 导出单位是用基本单位以代数形式表示的单位。这种单位 符号中的乘或除采用数学符号。
速度：每秒（m/s）（组合单位）
有专门的名称和符号的SI导出单位。
热和能量：焦耳（J）代替牛顿米（N.m） 电阻率：欧姆米(Ω .m）代替伏米每安培（ V.m/A）.
例题1：25℃时水的粘度为0.8937厘泊，换算成千克/ 米. 时及帕.秒。（1厘泊=0.01泊,1泊=1克/厘米.秒） 1 1kg 1g kg, 即 1000 1000 g 1.先查出同一因 次不同单位制的 1 100cm 换算系数，写成 1cm m, 即 比例形式。 100 1m 1 3600 s 1s h, 即 3600 1h
1lbm 32.17 ft / s 1lbf ge ft.lbm g e 32.17 2 s .lbf
2
7. 单位换算(unit conversion)
单位换算的原则： 属于不同因次的单位，不能进行加减乘除等 数学运算，相同因次而不同单位要运算时，须先 将其转换成相同的单位，才能进行加加减乘除等 数学运算。 单位换算的方法（连接单位法） 1.先查出同一因次不同单位制的换算系数，写 成比例形式。 2. 将需要换算的量和单位根据其间的关系写成 数字附带单位连乘、连除的式子，再进行运算。
SI辅助单位：
弧度和球面度（具有专门名称和符号的量纲）。
用专门名称弧度（rad）和球面度（sr）代替。如角速度的SI单位可写 成弧度每秒（rad/s）.
5. 米制
绝对单位制(absolute system of units)：以长度、 质量及时间为基本单位。
工程单位制(engineering system of units)：以长度、 力及时间为基本单位 绝 对 单 位 制 厘米克秒（CGS）制：物理制 长度(cm), 质量(g), 时间(s), 温度(℃), 绝对温标(K) 米千克秒（MKS）制: SI 长度(m), 质量(kg), 时间(s)
常用的基本单位 (basic unit)
常用的导出单位 (derived unit)
3. 国际单位制（International System of Unit ）
国际单位制的构成 国际单位制及其国际简称SI是在第11届国际计量大会 （1960）上通过的，包括SI单位和SI单位的倍数单位。 SI单位 是国际单位制中由基本单位和导出单位构成一贯单位制的那些 单位。除质量外，均不带SI词头（质量的SI单位为千克）。 SI 单位的倍数单位包括SI单位的十进倍数单位和分数单位。
1lbf 32.17lb. ft / s 2 32.17lb 2 2 1 ft / s 1 ft / s
1 lbf=32.17 Pdl=32.17 lb.ft/s2
美国工程制: 长度(ft),时间(s),力(lbf),质量(lbm)为基本单位。 1lbf为1lbm物体在地面所受的重力，重力加速度为 32.17ft/s2. 牛顿公式：F=ma/ge (ge为力与质量间的比例常数)
米制工程制: 长度(m), 力(kgf), 时间(s)为基本单位，质量成为导出单位。 千克力：1千克质量的物体于真空中所受的重力。 （g=9.81m/s2）
1kgf=1kg×9.81m/s2 =9.81kg.m/s2 =9.81N 质量工程单位： 一物体在1kgf的作用下，得到1m/s2的加速度，该物体的 质量为1质量工程单位（kgf.s2/m）
2 《化工原理》课程的内容和性质
《化工原理》是在高等数学、物理学、物理化学等课程 的基础上，研究化工单元操作基本原理的一门基础技术课。 它的发展与化工单元操作概念的形成是密切相关的。
3 化工生产过程(Chemical process) Pretreatment of materials Physical process Unit Operation Chemistry reaction
2. 常用的单位(common unit)
长度(米，m) 质量(千克，Kg) 时间(秒,s) 温度（开，K） 物质的量（摩，mol） 力、重力（牛，N） 压力（帕，Pa） 能量（焦，J） 功率（瓦，W） 摄氏温度（摄氏度，℃） 热容（焦· 摩-1 ·开-1，J ·mol-1 ·K-1） 比能（焦· 千克-1，J ·kg-1）
(2)单位(unit)：是因次的具体表示。 如：厘米和米表示长度的单位，克和千克表示质量 的单位。长度、质量是因次，而厘米、米、克和千 克是单位。 (3)单位制度(system of units)：选定一些彼此独立的 物理量及单位作为基本单位(basic uint)。再利用这些 基本单位和其它物理量之间的联系，用基本单位表 示其它物理量，成为导出单位(derived unit)。
主要内容
研究化工单元 操作的基本原理， 典型化工单元设备的原理、结构、 选型以及工艺尺寸的计算。
5 化 工 原 理
理论基础
高等数学 物理学 物理化学
综合运用基础知识，有目的地解决工 程实际问题 目的并不只是 认识一些自然现象， 而是解决真实的、复杂的生产问题。 从复杂事物中排除非主要因素，抽出 关键环节，以合理 的简化方式建立 物理和数学模型，解决工程问 题。
工程学科 课程学习
优点
避免了方程的建立，直接用 实验测取各变量之间的联系
如果实验工作必须遍及各种 规格的设备和各种不同物料， 实验将不胜其烦，而且失去 指导意义。 必须建立实验研究的方法论， 以使实验结果在几何尺寸上 能“由小见大”，在物料品 种方面能“由此及彼”。 数学模型方法立足于对复杂 的问题作出实际的 简化，从 而使方程得以建立。
物料衡算可按下列步骤进行： 1、画出流程示意图，标出 物料流向与流量、组成等；
2、用虚线划出衡算范围； 3、定出衡算基准； 4、列出衡算式并求解。
FxF Dx D VxV F D V
2.能量衡算（energy balance） 在化工生产中，能量的消耗是一项重要的技术经济 指标，它是衡量工艺过程、设备设计、操作制度是 否先进合理的主要指标之一。 能量衡算的基础是物料衡算，只有在进行完备的物 料衡算后才能作出能量衡算。 根据能量守恒定律： 输入的能量=输出的能量+积累的能量
1kgf 9.81kg.m / s 2 1质量工程单位= 9.81kg 2 2 1m / s 1m / s
1质量工程单位的数值相当于SI质量的9.81倍
6.英制
英尺磅秒（FPS）制 长度(ft), 质量(lb),时间(s)为基本单位，力为导 出单位（磅达，磅. 英尺/秒2）。温度(华氏度,F), 绝对温标（Rankine，R） 1Pdl=1 lb×ft/s2=1 lb.ft/s2 (Poundle, 磅达) 1 Pdl=0.1383N=0.1383×105dyne 英国工程制 长度(ft), 力（lbf), 时间(s). 斯勒(Slμg)：质量工程单位，磅力. 秒2/英尺 1 Slμg=
解：
82.06atm cm 10330kgf 1m 1mol 1 R mol K m2 106 cm 10 3 kmol K