化工原理——总复习课件

1、2018/10/21,考试范围,动量传递: 流体流动和流体输送机械，非均相混合物分离 热量传递：传热 质量传递：吸收和精馏 题型: 填空20题，20分；单项选择10题，20分；简答4题，20分；计算4题，40分。,2018/10/21,流体流动复习要点,流体流动的三个基本方程 连续性方程 柏努力方程 (静力学基本方程) 两个需要用到方程 阻力计算方程 阻力系数计算(层流、湍流）以串联管路计算为主,2018/10/21,流体输送机械复习要点,重点: 离心泵 如何求管路特性曲线方程（柏努力方程） 泵特性曲线方程 管路特性曲线方程和泵特性曲线方程的交点为泵的工作点。 安装高度计算,2018/10/21,动量传递,1 用离心泵将水打到高位槽，泵入口处真空表读数为P1，泵出口阀门后压强表读数为P2，当流量增大时, P1 增大 ，P2增大。 2 为直管阻力损失计算式中摩擦系数。随Re增大，在层流时 =64/Re ，在完全湍流时 与雷诺准数无关（或者为常数） 。,2018/10/21,4质量流量一定的气体在管内作定常流动，温度升高，雷诺数 减小 。5流体通过离心泵所获得的能量主要表现为 静压能 。

2、6液体粘度增大时，离心泵的流量 减小 ，扬程 减小 ，功率 增大 ，效率 降低 ； 7液体密度增大时，离心泵的流量 不变 ，扬程 不变 ，功率 增大 ，效率 不变 。,2018/10/21,1、液体物性的影响 (1) 液体密度的影响,离心泵的流量,与液体密度无关。,离心泵的压头,与液体的密度无关,Hq曲线不因输送的液体的密度不同而变 。 泵的效率不随输送液体的密度而变。,离心泵的轴功率与输送液体密度有关 。,2018/10/21,（2）粘度的影响 当输送的液体粘度大于常温清水的粘度时，泵的压头减小泵的流量减小泵的效率下降泵的轴功率增大 泵的特性曲线发生改变，选泵时应根据原特性曲线进行修 正当液体的运动粘度小于20cst（厘池）时，如汽油、柴油、煤油等粘度的影响可不进行修正。,2018/10/21,1某定常输水系统，供水储槽通大气，受水容器内的表压为30kPa，两槽液面高差为10m。已知管内径为100mm，,输送系统的管路当量长度为100m。压出管路总长80m。设摩擦系数为0.02。输水量为40m3/h，泵的效率为0.8求: 泵轴功率N为多少? 泵出口压力表的读数为多少？,2018/10

3、/21,解题要点,2018/10/21,2018/10/21,1题小结,所用知识： 连续性方程 柏努力方程 阻力计算方程 关键：根据题目要求选好截面，确定高度、压力基准灵活运用 注意 单位一致,2018/10/21,思考题,在上题中，泵入口压强表读数为多少？ 解题关键：在0-0 截面 和1-1截面之间列柏努力方程。,2018/10/21,2某定常输水系统，供水储槽通大气，受水容器内的表压为30kPa，两槽液面高差为10m。已知管内径为100mm，,输送系统的管路当量长度为100m。设摩擦系数为0.02。管路中装有一台离心泵，泵特性曲线为 H=23.0-6.0104qv2，式中H为泵的扬程m，qv为泵的流量m3/s。求：管路特性曲线方程和管路的流量。,2018/10/21,2018/10/21,2题总结,如何求管路特性曲线方程？连续性方程 柏努力方程 阻力计算方程（阻力系数给出）题给 泵特性曲线方程 管路特性曲线方程和泵特性曲线方程的交点为泵的工作点。 关小阀门，使流量减小为原来的一半，管路特性曲线方程发生变化所用基本方程次序发生变化,2018/10/21,3粘度为30cP、密度为900

4、kg/m3的某油品自容器A流过内径50mm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，阀后管长20m（均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为88.3kPa和44.2kPa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为40m。试求：管路中油品的流量。,2018/10/21,2018/10/21,2018/10/21,非均相混合物分离及固体流态化要点,沉降速度表达式,斯托克斯公式,a) 滞流区或托斯克斯(stokes)定律区（10 4Ret1）,2018/10/21,艾伦公式,c) 滞流区或牛顿定律区（Nuton）（103Ret 2105）,牛顿公式,b) 过渡区或艾伦定律区（Allen）（1Ret103）,2018/10/21,降尘室使颗粒沉降的条件,降尘室的生产能力,降尘室的生产能力只与降尘室的沉降面积bl和颗粒的沉降速度ut有关，而与降尘室的高度无关。,2018/10/21,离心沉降速度,临界粒径的表达式,注：N一般为0.53.0，标准旋风分离器的N为5,2018/10/21,3、分离效率,分离效率,总效率o,

5、进入旋风分离器的全部粉尘中被分离下来的粉尘的质量分率,粒级效率pi,进入旋风分离器的粒径为di的颗粒被分离下来的质量分率,2018/10/21,有时也把旋风分离器的粒级效率标绘成d/d50的函数曲线， d50为粒级效率为50%的颗粒直径，称为分割粒径。,2018/10/21,4、压强降,气体通过旋风分离器时，由于进气管、排气管及主体器壁所引起的摩擦阻力，气体流动时的局部阻力以及气体旋转所产生的动能损失造成了气体的压强降，,对型式不同或尺寸比例不同的设备c的值也不同，要通过实验测定，对于标准旋风分离器c=8.0。 旋风分离器的压降一般在3002000Pa内。,2018/10/21,恒压过滤方程式,表明：恒压过滤时，滤液体积与过滤时间的关系为抛物线方程 当介质阻力可以忽略时，Ve=0，e=0，过滤方程式则变为,令,恒压过滤方程,当介质阻力可以忽略时，,2018/10/21,传热复习要点,间壁式换热器计算热量恒算方程 (两个) 传热速率方程平均温差计算 传热系数计算传热面积计算管内流体对流传热系数计算方程（重点了解流量的影响规律）,2018/10/21,热量传递,1沸腾传热可分为三个区域，它

6、们是 自然对流 、 核状沸腾 、 膜状沸腾 ，工业上一般应在核状沸腾 区域操作。 2 在三层平壁厚度相等的定常导热过程中，温差最大的一层，其热阻 最大 ，该层的导热系数 最小 。 3列管式换热器，壳程为饱和水蒸气加热，其给热系数0。管程为空气被加热，其给热系数为i，有 A 。Ai0； B i0； C i0； D 不能确定相对大小,2018/10/21,气泡的产生过程,2018/10/21,4、某套管换热器，管内流体流量增大一倍，管内流体 的对流给热系数为原来的 2的0.8次方倍。5、为了使房间内形成充分自然对流，使温度一致，（1）空调应放在房间的 上 部；（2）暖气片应放在房间的 下 部。 6、 水蒸气冷凝加热气体，K值 近似于气体侧传热系数 ；壁温取决于 水蒸汽侧 。,2018/10/21,1工艺要求将有机蒸汽冷凝，该蒸气以30000kg/h的流量，在110下冷凝，其冷凝潜热为300kJ/kg，冷凝对流给热系数o=10000W/m2K。拟选用列管式换热器，用水做冷却介质，水的流量为50000kg/h，初温为20，水走管程流动状态为湍流，对流给热系数i=1000W/m2K，Cpi=4.

7、18kJ/kgK。水侧污垢热阻为0.58 m2K/kw， 忽略管壁及蒸气侧垢阻，不计热损失，求：(1)换热器的面积； (2)在夏季，冷却水进口温度升至32，在水量不变情况下，水的出口温度为多少？该冷凝器的蒸汽冷凝量为多少（忽略水温度变化对物性影响）。,2018/10/21,2018/10/21,2018/10/21,讨论,如果该题第二问修改如下：由于某种原因,加热蒸汽的温度降为100,冷却水的出口温度将变为多少?,2018/10/21,讨论,如果该题第二问修改如下：由于某种原因,加热蒸汽的温度降为100,冷却水的出口温度将变为多少? 解题要点：同上一题，但必须注意到 新工况下加热蒸汽的温度 T 发生变化。,2018/10/21,2工艺要求将有机蒸汽冷凝，该蒸气以30000kg/h的流量，在110下冷凝，其冷凝潜热为300kJ/kg。拟选用列管式换热器，用水做冷却介质，水的流量为50000kg/h，初温为20，水走管程流动状态为湍流，对流给热系数i=1000W/m2K，Cpi=4.18kJ/kgK。忽略管壁及垢阻，设总传热系数约等于水的对流给热系数，不计热损失，求：(1)换热器的面积；(

8、2)如果水量增大一倍，水的出口温度为多少？该冷凝器的蒸汽冷凝量为多少（忽略水温度变化对物性影响）。,2018/10/21,2018/10/21,2018/10/21,传热小结,设计型计算为基础计算 操作性计算为较高要求 （1）冷却水温度变化 K 不变 （题1) （2）蒸汽温度变化 K 不变（题1讨论)(3)流量变化 关注 K 变化，如何计算（题2),2018/10/21,吸收复习要点,单组分低浓度物理吸收物料恒算方程 平衡线方程 填料高度计算方程相关：最小液气比计算方程传质单元高度计算传质单元数计算平均推动力法，吸收因数法,2018/10/21,返回,吸收总结,2018/10/21,基本原理与概念,1.气液相平衡,2.物料衡算,概念,稀溶液：亨利定律,GB（YbYa）=LS（XbXa）,全塔,塔顶与塔任一截面,塔底与塔任一截面,2018/10/21,X1=X2V（Y1Y2）/L,Y2=Y1（1 ）,回收率,吸收液浓度,液气比,定义：,2018/10/21,对流扩散：双膜理论（三个要点）,2018/10/21,体积传质系数的物理意义：在单位推动力下，单位时间，单位体积填料层内吸收的溶质量

9、。,2018/10/21,设计计算：Z=传质单元高度传质单元数,1.传质单元高度,定义：,，m。,传质单元高度的意义:完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，反映了吸收设备效能的高低。,传质单元高度影响因素：填料性能、流动状况,2018/10/21,1.传质单元数,对数平均推动力法,吸收因数法,2018/10/21,指导操作,气膜控制：提高气速、加强气相湍动；,L/G提高，推动力提高；,xa降低推动力提高；,降低吸收温度，推动力提高；,提高塔板效率,2018/10/21,概念题,1. 低浓度气体吸收中，已知平衡关系y=100x，kxa= kya= 0.1 kmol/m3s，则此体系属于液膜 控制，总传质系数Kxa近似等于 kxa 。 2 拟设计一座用清水吸收NH3的吸收塔，已规定出塔气体中的NH3浓度不得大于给定值，若进塔气体中 NH3 含量增大，则最小液气比将 增大 。3在填料塔中用清水吸收混合气中的氨气，当水泵发生故障使水量减少，则吸收率 降低 ，塔出口水中氨的浓度x1 增加 ，塔出口气中氨的浓度y2 增大。,2018/10/21,4、吸收中，温度不变，压强增大，可使相平衡常数 减小 ，亨利常数 不变 。 5、在25，100Kpa下定常操作的吸收塔某截面上，y=0.06，x=0.01，已知E=500Kpa，该截面上进行的 吸收 过程，传质推动力为 1 Kpa 。若将系统压强增加一倍，该截面上为 吸收 过程，传质推动力为 7 Kpa。,2018/10/21,1.用填料塔从一混合气体中吸收苯。进塔混合气体含苯5% （体积百分数），其余为惰性气体。回收率为95%。操作压强为120kPa，温度为25，进塔的混合气体量为1200m3/h。吸收剂为不含苯的煤油，煤油的耗用量为最小用量的1.5倍，气液逆流流动。已知该系统的平衡关系为y0.10x（式中y、x均为摩尔分数），气相总体积传质系数Kya=150kmol/(m3 h)，煤油的平均分子量为170，塔径为0.6m。试求：（1）煤油的耗用量，kg/h；（2）煤油的出塔浓度x1（摩尔分率）；（3）填料层高度。,

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