化工复习提纲.ppt

1流体静力学基本方程（柏努利方程特例）流体静力学基本方程（柏努利方程特例）推论：推论：z1=z2,p1=p2(一定一定)p=p0+gh(为液体内任一点的压强为液体内任一点的压强)理想流体：流体流动时无摩擦阻力和不可压缩的流体理想流体：流体流动时无摩擦阻力和不可压缩的流体实际流体：计入流动时阻力损失和输送机械补充的能量实际流体：计入流动时阻力损失和输送机械补充的能量柏努利方程第二章：流体流动与输送第二章：流体流动与输送2三项机械能：三项机械能：单位重量流体的位能：单位重量流体的位能：单位重量流体的动能：单位重量流体的动能：单位重量流体的压力能：单位重量流体的压力能：z位压头位压头动压头动压头静压头静压头总压头总压头H e为输送机械对单位重量流体提供的能量，以压头为输送机械对单位重量流体提供的能量，以压头表示，称为扬程。表示，称为扬程。Hf为单位重量流体因阻力而损失的能量，以压头表为单位重量流体因阻力而损失的能量，以压头表示，称为压头损失。示，称为压头损失。3基础知识基础知识压强及压强的表示：绝对压强、表压及真空度；压强及压强的表示：绝对压强、表压及真空度；牛顿粘性定律及粘度：牛顿粘性定律及粘度：粘度系数、动力粘度、粘度，粘度系数、动力粘度、粘度，Pas层流层流湍流湍流过渡流过渡流流体流动类型的判定：雷诺数流体流动类型的判定：雷诺数Re对光滑直管：对光滑直管：4流体的速度分布及流流体的速度分布及流体流动边界层体流动边界层流体流动时的阻力损失流体流动时的阻力损失a)直管段的沿程阻力系数直管段的沿程阻力系数 和范宁因子和范宁因子f,=8f层流：层流：=64Re（f=8/Re）湍流：湍流：计算雷诺数计算雷诺数Re和相对粗糙度和相对粗糙度/d后通过后通过查图查图得得 5c)直管段的阻力损失（直管段的阻力损失（范宁公式范宁公式）用压强降表示阻力损失用压强降表示阻力损失（Pa）用单位质量流体的能量损失表示阻力损失（用单位质量流体的能量损失表示阻力损失（Jkg-1）用单位重量流体的能量损失表示阻力损失（用单位重量流体的能量损失表示阻力损失（m）6d)局部阻力损失局部阻力损失当量长度法当量长度法阻力系数法阻力系数法7应用应用静力学基本方程的应用静力学基本方程的应用a)U形管压强计形管压强计b)液位计液位计c)液封液封柏努利方程的应用柏努利方程的应用a)孔板流量计孔板流量计b)转子流量计转子流量计8流体输送机械的原理和有关计算流体输送机械的原理和有关计算a)离心泵离心泵离心泵的原理离心泵的原理扬程：泵对每牛顿重力的液体提供的能量，扬程：泵对每牛顿重力的液体提供的能量，H e,单位：单位：m计算方法：柏努利方程（机械能守恒）计算方法：柏努利方程（机械能守恒）有效功率和轴功率：有效功率和轴功率：Pe=qVH e g=P安安装装高高度度Hg：b)其他输送设备其他输送设备第三章第三章 传热过程传热过程3.1 热传导热传导1.1.傅立叶定律傅立叶定律2.2.单层及多层单层及多层平面壁平面壁的定常态热传导的定常态热传导3.3.单层及多层单层及多层圆筒壁圆筒壁的定常态热传导的定常态热传导3.2 对流传热对流传热流体被冷却时：流体被冷却时：q=(T Tw)流体被加热时：流体被加热时：q=(T w T)1.牛顿冷却定律牛顿冷却定律4.4.流体流体无相变无相变时时强制对流强制对流传热膜系数传热膜系数 的关联式的关联式流体被流体被加热加热时：时：n=0.4；流体被流体被冷却冷却时：时：n=0.3；应用范围：应用范围：Re 104(湍流湍流),0.7 Pr 50；流体粘度流体粘度 y*或或 x 1 =10 1 =0 02024/5/8 周三34不同进料状况下的不同进料状况下的 线线2024/5/8 周三354.理论塔板数的计算理论塔板数的计算1)逐板计算法逐板计算法相平衡相平衡方程：方程：操作线操作线方程：方程：x1x2 xn=x 1 x 2 x m xw xd=y1y2 yn=y 1 y 2 y m xd2)图解法图解法3)简捷法求理论塔板数简捷法求理论塔板数简捷法中较广泛应用的是吉利兰吉利兰(Gilliland)法法。全回流和芬斯克全回流和芬斯克(fenske)方程方程5.回流比的影响及选择回流比的影响及选择qn,D=0最小回流比最小回流比习题习题例例1.在常压连续精馏塔中，分离两组分理想溶液。在常压连续精馏塔中，分离两组分理想溶液。原料液组成为原料液组成为0.5（摩尔分率，下同）泡点液体进料。（摩尔分率，下同）泡点液体进料。馏出液组成为馏出液组成为0.9，釜液组成为，釜液组成为0.05，操作回流比为，操作回流比为最小回流比的最小回流比的2.0倍，操作条件下平均相对挥发度为倍，操作条件下平均相对挥发度为3.0，试求：离开第二层理论板（从塔顶往下数）的，试求：离开第二层理论板（从塔顶往下数）的气相组成气相组成y2等于多少。等于多少。相平衡相平衡方程：方程：操作线操作线方程：方程：x1x2 xd=y1y2相平衡方程：相平衡方程：操作线方程：操作线方程：x =xf=0.5，则，则y =R=2.0Rmin 17.在常压和在常压和30条件下，用清水逆流吸收焦炉气条件下，用清水逆流吸收焦炉气中的氨。焦炉气处理量为中的氨。焦炉气处理量为1.67 m3s-1（标态），其（标态），其中含氨中含氨3%（体积百分数），氨的吸收率不低于（体积百分数），氨的吸收率不低于98%。水的用量为最小用量的。水的用量为最小用量的1.5 倍，空塔气速取倍，空塔气速取1.0 ms-1。已知操作条件下的平衡关系。已知操作条件下的平衡关系YA*=1.28XA，气相总体积吸收系数，气相总体积吸收系数KYa=60mol m-3s-1。试求：试求：(1)分别用对数平均推动力法及吸收因数法求气相分别用对数平均推动力法及吸收因数法求气相传质单元数。传质单元数。(2)填料层高度。填料层高度。气相平均推动力：气相平均推动力：YA,1=YA,1 Y*A,1 YA,2=YA,2 Y*A,2 塔底塔底气相总推动力：气相总推动力：塔顶塔顶气相总推动力：气相总推动力：YA,1=YA,1 Y*A,1=YA,1 mXA,1 YA,2=YA,2 Y*A,2=YA,2 mXA,2 YA,1=YA,1 Y*A,1=YA,1 mXA,1 YA,2=YA,2 Y*A,2=YA,2 mXA,2 yA,1 =0.03 =0.98XA,2=0YA*=1.28XAX*A,1=YA,1/1.28 qn,C=1.5qn,C,minqn,C=38.45 mols-1=0.0161 YA,1=YA,1 Y*A,1=YA,1 mXA,1=0.0103 YA,2=YA,2 Y*A,2=YA,2 mXA,2=0.000618=8.80KYa=60mol m-3s-1H=HOGNOG=0.65 m 8.80=5.72 m12.90 C的丁醇在逆流换热器中被冷却到的丁醇在逆流换热器中被冷却到50 C，换热器传热面积为，换热器传热面积为6m2，总传热系数为，总传热系数为230W m2 K1，若丁醇的流量为，若丁醇的流量为1930 kg h1，冷却，冷却水的进口温度为水的进口温度为18 C，试求：，试求：（1）冷却水的出口温度；）冷却水的出口温度；（2）冷却水的消耗量。）冷却水的消耗量。90 C50 C18 C丁醇丁醇水水K=230W m2 K1A=6m2qm,丁醇丁醇=1930 kgh-1cp,丁醇丁醇=2.98 kJkg-1K-1T进进,丁醇丁醇=90 CT出出,丁醇丁醇=50 C =63.9 kWT出出,水水=29.4 Cqm,水水=4820 kgh-1 13.某车间的开口贮槽内盛有密度为某车间的开口贮槽内盛有密度为1200kg m3的溶液，今用泵的溶液，今用泵3 将溶液从贮槽将溶液从贮槽11 输送至输送至常压吸收塔的顶部，经喷头常压吸收塔的顶部，经喷头2 喷到塔喷到塔1 内以吸收内以吸收某种气体，如图所示。已知输送管路与喷头某种气体，如图所示。已知输送管路与喷头2 连连接处的表压强为接处的表压强为2104 Pa，连接处高于贮槽液面，连接处高于贮槽液面16m，用，用 57mm2.5mm的钢管输送，送液量的钢管输送，送液量为为18m3 h1，已测得溶液流经管路的能量损失，已测得溶液流经管路的能量损失为为160J kg1（不包括流经喷头的能量损失），（不包括流经喷头的能量损失），泵的效率为泵的效率为0.65，求泵的轴功率。（贮槽液面维，求泵的轴功率。（贮槽液面维持恒定）持恒定）分析：分析：轴功率轴功率P=？效率为效率为 =60%有效功率有效功率Pe=P即求：扬程即求：扬程H e解：解：以以1-1截面为基准面，在两截面间应用截面为基准面，在两截面间应用柏努利方程：柏努利方程：z1=0，z2=16 mp1=0(表压表压)，p2=2 104 Pau1=0，u2=？hf=160J kg1d=57 2 2.5=52(mm)=0.052(m)qV=18 m3h-1=5 10-3 m3s-1gHf=hf qm=qV=6 kgs-1P=Pe/=3.11 kW