南工大2013化原答疑

1.弄清基本概念2.熟悉基本公式推导过程3.掌握解题思路和方法要求：什么叫流体？流体不同于固体的特征是什么？流体具有粘性的原因是什么？流体粘度是衡量粘性大小的物理量，流体静止时是否具有粘度？第一章流体流动1.1基本概念流体是由大量分子组成，而每个分子行为千差万别，且分子间是不连续的。因此，提出连续介质模型的意义是什么？1.流体定义和特征2.连续介质模型3.牛顿粘性定律p7p7P15p16局部阻力产生的原因和实质分析U形管压差计受力平衡的重要依据速度边界层的定义及速度边界层形成的原因5.速度边界层4.U形压差计6.局部阻力7.流体流速测定8.流量测量毕托管测速特点孔板流量计、转子流量计的特点p11P28-29P34-35边界层分离P47-48P49-511.U形压差计12()mmippgR2.机械能守恒方程2211221222fpupugzgzh1.2基本公式3.层流速度分布及层流阻力计算(海根·泊稷叶方程)2max1RrvvlRppv4)(22,m1,mmax2f(/)2luhJkgd5.Re计算)d/(W)d/(V/dG/duRe444.阻力计算(Fanning公式)uRlppmm2422,1,max管轴心处,1,2,1222832(/)mmfppululhJkgRd1.用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为38.4t/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高20m,管路总长(包括局部阻力)430m，进出口阻力不计。管径为φ1084mm，油的粘度为3430cP，密度为960kg/m3,泵的效率为50%，求泵的实际功率。11220m21.3计算举例解:(1)摩擦系数λ220.011111.415/(/4)0.7850.1uVmsd0.11.41596039.63430/Re1000du层流64641.616Re39.6(2)有效扬程He在1~2截面间列机械能守恒方程3/38.41000/3600/9600.01111/WmVs11220m2222112212222pupulleuzHezggggdg2212()()24301.415201.616729.130.129.81elluHezzdgm(3)求泵的实际功率Na9609.81729.130.0111176288.5NegHeVW76288.5152577152.650%NeNaWkW第二章流体输送机械2.1基本概念2.离心泵中，叶轮和泵壳在流体输送中分别所起作用1.离心泵叶轮的类型3.离心泵出厂时三条性能曲线的测定条件5.离心泵扬程的定义6.离心泵产生气蚀现象过程，产生的原因，如何避免气蚀现象产生4.流体性质对离心泵性能曲线影响因素p62叶轮按其结构形状分有三种：①闭式②半闭式③敞式板叶轮：原动机的机械能→液体→静压能↑和动能↑泵壳:汇集由叶轮抛出的液体;部分动能→静压能。一定转速p70p68p72P76安装高度1.管路特性曲线20'HeHKV2HeABV泵特性曲线2.泵的最安装高度2f,1v11maxg,HhgpgpzzHK允环境大气压工质温度由流量查附录吸入管路阻力2.2基本公式22max12,2SfuHgHHg允以允许吸上真空高度[HS]计算Hg,max3.比例定律3'2'nnNNnnHHnnVVaaee1.用离心泵输水。在n1=2900r/min时的特性为He=30－0.01V2，阀全开时管路特性为He′=10＋0.04V2(二式中He、He′--m,V--m3/h)。试求：(1)泵的最大输水量。(2)要求输水量为最大输水量的75%，且采用调速方法，泵的转速n2为多少？解:(1)求输水量V泵：He=30－0.01V2管路：He′=10+0.04V2∵He=He′，解得V1=20m3/h(n1)2.3计算举例(2)输水量为最大输水量的75%时的转速n2V2=0.75V=15m3/h(n2)离心泵的比例定律为：V2/V1=n2/n1，He2/He1=(n2/n1)2若转速n1时，泵的特性：He1=30-0.01V12则转速n2时，泵的特性：He2(n1/n2)2=30-0.01V22(n1/n2)2He2=30(n2/n1)2－0.01V22又，管路He′=10+0.04V2=10+0.04×152=19m∵He2=He′，He2=30(n2/n1)2－0.01×152=19m∴n2/n1=0.842n2=0.842×2900=2442rpm第三章过滤沉降流态化3.1基本概念1.颗粒的比表面积a,床层的孔隙率为ε,则床层的比表面积是多少？2.固定床结构的一维简化模型有特点3.颗粒的沉降速度的定义6.降尘室气体处理能力的影响因素5.在固流态化中,固体颗粒床层有固定床、流化床和输送床3种类型，各种床层流体真正流速与颗粒沉降速度分别有何变化？4.板框压滤机过滤与洗涤时的滤布阻力特点P99aB=(1-ε)aP99P116P125-126P119P107-1082dv2()eKAdVVdq2()eKdqq102()SmPKr22eqqqK222eVVVKA1.过滤速率计算式2.恒压过滤方程3.2基本公式1.用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液。滤叶机每只滤叶的过滤面积为1.312m2,共10只滤叶。测得:过滤10min得滤液1.31m3；再过滤10min共得滤液1.905m3。已知滤饼与滤液体积比n=0.1。试问:(1)过滤至滤液量为2.755m3即停止,过滤时间是多少?滤饼厚度是多少mm?(2)若滤饼洗涤与辅助时间共45min,滤饼生产能力是多少?（m3/h）3.3计算举例解:求K、qe321111.3110min,0.09985/1.31210VqmmA322221.90520min,0.1452/1.31210VqmmA22222eqqqK222232211212210.1452100.09985200.010482()2(0.09985200.145210)eqqqmmqq21112eqqqK223211120.0998520.099850.010481.20610min10eqqqKmG饼=VF/(t3+tw+t辅)=0.2755/(40.2+45)=3.23×10-3m3/min=0.194m3/h(滤饼)由0.212+2×0.21×0.01048=0.001206t3,∴t3=40.2min求过滤时间323332.755min,0.21/1.3120?1VqmmA求滤饼厚度过滤终了时,共得滤饼量V饼=2.755×0.1=0.2755m3滤饼厚度L=0.2755m3/13.12m2=0.021m=21mm,L∝q滤饼生产能力3.钢、不锈钢、水、空气在同温度下的导热系数(热导率)的大小比较。它们随温度如何变化1.传热的三种基本方式2.对流传热的特点第四章传热与换热器4.1基本概念p137传导、对流、辐射p137p139金属固体非金属固体液体气体p140纯金属t↑→λ↓非金属t↑→λ↑液体t→（除水和甘油）气体t→5.冷热流体换热时,逆流与并流的优缺点比较4.影响蒸汽冷凝给热的因素6.折流板有哪两种类型？折流板的作用p181冷热流体充分接触；Re100时就可能达到湍流，提高对流传热系数,但是流动阻力增大P172-173P1581.流体在管内强制对流给热0.80.30.40.023PCdud或流速或流量加倍'0.822.串联传热1221()()()mhphcpcQKAtWCTTWCttw4.2基本公式11oooioomiibddRRKdd3.传热系数211221211122()()()lnlnlnmttTtTtttttTtTttTtTt热流体恒温1.欲设计一列管式换热器,用110℃的饱和水蒸气将1400kg/h的常压空气由20℃预热到95℃。(1)若初步选定采用单管程换热器,空气走管程,管束由120根φ25×2.5mm的铜管组成。试确定所需的管束长度。(2)若选用双管程浮头式列管换热器。管子总数、管长及直径同上。空气流量及进口温度不变。则空气的出口温度有无变化?试计算之。在计算中,冷凝液膜的热阻、管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计,其空气平均温度下的物性可取:粘度μ=0.02cP,比热:Cp=1.0kJ/(kg·℃),导热率λ=0.029W/(m·℃),密度ρ=1.076kg/m3。4.3计算举例解：(1)L=?Gi=(1400/3600)/[(120π/4)×0.022]=10.32kg/(m2·s)Re=diGi/μ=0.02×10.32/(0.02×10-3)=1.032×104104Pr=Cpμ/λ=1000×0.02×10-3/0.029=0.69αi=0.023λRe0.8Pr0.4/di=0.023×0.029×(1.032×104)0.8×0.690.4/0.02=46.7W/(m2·K)∴Ki=αi(冷凝液膜的热阻,管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计)∴Q=WCCPCΔt=AiαiΔtmAi=WCCPC(t2–t1)/(αiΔtm)110℃95℃20℃Δtm=(90-15)/Ln(90/15)=41.86℃Ai=[1400×103×(95-20)/3600]/(46.7×41.86)=14.92m2∴Ai=nπdiLL=Ai/(nπdi)=14.92/(120π×0.02)=1.98m≈2m(2)改为双管程,管子总数不变,t2’=?∵Ln((T-t1)/(T-t2’))=Ki’Ai/(WCCpC)(1)Ln((T-t1)/(T-t2))=KiAi/(WCCpC)(2)∵K’/K=α’/α=(u’/u)0.8=20.8(双管程,管束分二,流速加倍)由(1)/(2)∴Ln((T-t1)/(T-t2’))=20.8Ln((T-t1)/(T-t2))∴Ln((110-20)/(110-t2’))=20.8Ln((110-20)/(110-95))∴t2’=106℃1.分子扩散速率即菲克定律只适用于什么体系？第五章气体吸收5.1基本概念2.双膜理论的要点是什么？4.用水吸收空气的CO2属于气膜控制还是液膜控制？3.表面更新模型对溶质渗透模型作了哪些修正？6.降低体系的压力、升高操作温度有利于解吸还是吸收？5.影响ky和kx的因素有哪些？P231p237p238液膜控制kG/kL和ky/kx的关系低温高压有利于吸收1222111ln1,11OGymxLNAAymxAmGAOGyGHKa12OGmyyNy1212lnmyyyyy12min12yyLGxx5.2基本公式()()mEP亨利系数总压OGOGOLOLHNHNH1.拟在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率y1=0.03，要求其回收率η=95%。已知操作条件下解吸因数1∕A＝0.8，平衡关系为y=x，试计算：(1)操作液气比为最小液气比的倍数；(2)吸收液的浓度x1;完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG。5.3计算举例解：求液气比、最小液气比G,y1x1y2L,x2低浓度气体吸收，G、L不变21(1)0.03(10.95)0.0015yy121min20.030.00150.950.0301yyLyGxm11110.8,1.250.8mGGLL