化工原理知识点复习

第一章流体流动流体静力学密度不可压缩（恒密度）流体和可压缩性（变密度）流体压力压强常用单位P8-9真空度=-表压静力学基本方程U型压差计测得的是修正压强或阻力损失和动能水平之和，水平管测得的是压强差流体动力学定态流动与非定态流动连续性方程柏努利方程基准、各项单位物理意义g∆Z+∆u2/2+∆p/ρ=We-∑hf能量转换g∆Z+∆u2/2+∆p/ρ=0有效功率Ne=WeW=WeVρ轴功率N=Ne/η流动阻力∑hf=hf+hf’直管阻力+局部阻力直管阻力粘性：年顿粘性定律（层流时的牛顿型流体）液体：T增大，μ减小μ液体μ气体气体：T增大，μ增大动力粘度μSI制：Pa·s运动粘度μ：粘度μ与密度之比SI制：m2/s流动型态层流Re≤2000u=umax/2λ=64/ReRe4000湍流区：λ=φ(Re，ε/d)光滑管:Re=3×103~1×105λ=0.3164/Re0.25完全湍流区：λ=λ(ε/d)局部阻力ζ进口=0.5ζ出口=1总阻力等径管)(2112zzgpp2121221ddAAuuuVd422udlhf232dluhfghgpguzgWgpguzfe222212112222'uhf22'udlhef2)(2)(2222udludlludllheef变径管：∑hf＝∑hf1＋∑hf2＋∑hf3＋….流速与流量的测量测速管（皮托管）：测量点速度孔板流量计：恒截面、变压差文丘里流量计：恒截面、变压差；能量损失小，造价高转子流量计：恒压差、恒流速、变截面第二章流体输送机械离心泵结构叶轮作用静压能增大和动能增大分类①闭式②半闭式③敞式泵壳作用：汇集由叶轮抛出的液体;动能→静压能)。气缚现象性能参数:流量/扬程/有效功率/轴功率Ne=WeW=WeVρg/g=ρgVH轴功率N=Ne/η=ρgVH/η泵的进口处安＿真空表＿，泵出口处安＿压力表＿和＿出口阀门＿，而在出口处，＿出口阀门＿必须安在＿压力表＿之前，在出口管路上还应安装测量＿流量＿的仪表2．离心泵的特性曲线p67转速n一定时，由实验测得H～V，Na～V，η～V，这三条曲线称为特性曲线，由泵制造厂提供。供泵用户使用。泵厂以20℃清水作为工质做实验测定性能曲线。离心泵的性能曲线说明①H~V曲线V，H一般H=A－BV2②Na~V曲线：V，Na大流量大电机当V=0，Na最小关闭出口阀启动泵，启动电流最小③~V曲线：V，max称为设计点。铭牌:max对应的性能参数3．离心泵性能改变及换算（1）流体的性质：P72密度（H，V，）与无关,(Na、Ne)Ne=ρgVH粘度，（H，V，）;Na（2）转速——比例定律P70（2-12）——n20%以内1212nnVV21212nnHH31212nnNNaa(3)叶轮直径——切割P71切割定律P71（2-14）离心泵的流量调节管路特性曲线He’=H0＋KV2H0＝△Z+△p/ρgK＝8λ(l+∑le)/π2d5g2）工作点工作点M：离心泵的性能曲线与管路特性曲线的交点。M点：H=A－BV2H=H0＋KV2VM和HM（1）改变出口阀开度---常用--改变管路特性关小出口阀le管特线变陡H，V(2)改变叶轮转速--改变泵的特性n↑→n1H-V线上移M→M1点,V↑(3)车削叶轮直径--改变泵的特性D↓→D1H-V线下移M→M1点，V↓2、离心泵的组合操作1）泵的串联p74•V并＞V单H串＞H单串联泵的扬程是单泵特性曲线上的扬程的两倍第三章非均相分离单颗粒与颗粒群的几何特性定义p941、球形：体积：V=πdp3/6m3表面积：S=πdp2m2比表面积：a=S/V=6/dp1/m2、非球形参量：等体积当量直径de,vp95de,v=(6V/π)1/3形状系数（球形度）ψp95ψ=πd2e,v/S3、床层特性1）固定床层：有众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层二、颗粒群2）床层的空隙率εp98ε＝空隙体积/床层体积=(床层体积-颗粒所占的体积)/床层体积床层比表面积aB：单位体积床层具有的颗粒的表面积颗粒比表面积a：单位体积颗粒具有的表面积1m3床层aB＝（1－ε）a过滤滤饼过滤（饼层过滤）：特点过滤循环包括过滤，洗涤，卸料三个阶段。在过滤的大部分时间中，滤饼起到了主要过滤介质的作用不可压缩滤饼：s＝0可压缩滤饼物料衡算p99设过滤面积Am2，滤液Vm3，滤饼厚度Lm，滤饼空隙率ε悬浮液:滤液V（V+LA）滤饼LA：液体LAε固体LA(1-ε)Φ＝LA(1-ε)ρp/(V+LAε)kg/m3清液过滤基本方程式爬流时，根据柯士尼方程∴u＝dq/dτ=(∆pm)1-s/μr0Φ(q+qe)令过滤常数K=2(∆pm)1-s/μr0Φ=2k(∆pm)1-s∴过滤基本方程式恒压过滤q2+2qqe=Kτ(q+qe)2=K(τ+τe)q2=Kτ（qe=0，τe=0）V2=KA2τV-τ曲线（抛物线）洗涤速率(dV/dτ)W：(dV/dτ)W=const.(dq/dτ)W=const.恒速过滤dq/dτ=q/τ=K/2(q+qe)=const.∴q2+qqe=(K/2)τ过滤设备种类：间歇:如叶滤机、板框压滤机连续:如回转真空过滤机叶滤机：过滤面积＝洗涤面积＝2×叶片侧面积×叶片数过滤终了时滤饼厚度＝洗涤滤饼厚度(dV/dτ)W＝(dV/dτ)E二、板框压滤机p102结构:板，框交替排列，板2种，框1种过滤机的生产能力生产能力：单位时间获得的滤液量间歇过滤机：二、连续过滤机的生产能力p112沉降重力沉降：作用力重力离心沉降：作用力离心力)(2eqqKddq沉降速度ut,又称终端速度,加速阶段终了时颗粒相对于流体的速度降尘室生产能力V≤Aut=LBut第三章传热基本方式热传导（导热）对流：热辐射传热速率Q：热流量，单位时间内通过传热面的热量，单位J/s或W热流密度q：热通量，单位时间内通过单位传热面积的热量，单位J/(s.m2)或W/m2稳态与非稳态等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。不同温度的等温面不相交4.2.2傅立叶定律4.2.3导热系数各种物质的导热系数金属固体非金属固体液体气体多层平壁热传导4.3.2对流给热概述一、给热过程p142给热：热传导+对流二、对流给热的分类无相变：自然对流：强制对流：管内管外有相变：蒸汽冷凝液体沸腾牛顿冷却定律Q=α0A0(T-Tw)=αiAi(tw-t)对流传热系数之间的比较管内强制对流给热（1）圆形直管强制对流1）低粘度（μ2μ水）①Re10000，充分湍流②0.7Pr120③μ2μ水④L/di≥50无相变强制对流系数α来自因次分析与实验结合（半理论、半经验方法）Nu=0.023Re0.8Prnα=A(T)u0.8/d0.23)换热器的管间流动p181图ntAQqddnpiicudd)()(023.08.0折流挡板:目的提高壳程α值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。二、蒸汽冷凝方式p1551．膜状冷凝：当冷凝液能润湿壁面时，则在壁面上形成一层完整的液膜。滴状冷凝：当冷凝液不能润湿壁面四、影响冷凝给热的因素及强化措施影响冷凝给热的因素：不凝性气体传热过程的计算类型：设计型：Q→A操作型：A→核算指标（多为温度）计算基础：能量衡算总传热速率方程能量衡算p169稳态传热，热损失不计热流体放出热量＝冷流体吸收热量显热：Q＝Wcp∆t=Whcph(T1-T2)=WCcpC(t2-t1)潜热T2＝TsWhr=WCcpC(t2-t1)总传热速率方程Q=KiAi∆tm=K0A0∆tmAi=nπdiLA0=nπd0L∆tm=(∆t2-∆t1)/ln(∆t2/∆t1)流体流向p1744.5.3对数平均温差2、错流或折流的平均温度差Q=φ∆tKA∆tm逆流1/K0=1/α0+bd0/(λdm)+d0/(αidi)1/Ki=di/(α0d0)+bdi/(λdm)+1/αi关键热阻：K接近给热系数小的一侧流体的给热系数如α0αi则αi↑→关键热阻↓→总传热系数↑→强化传热如α0αi则α0↑→关键热阻↓→总传热系数↑→强化传热壁温必接近于热阻较小或给热系数较大的流体温度传热过程的强化一、增大tm：采用逆流蒸汽压力下降,tm减小二、增大A：不增加V三、增大K•用大的物体•清洗换热器减小污垢热阻,提高K值•清洁流体走壳程•排出蒸汽侧不凝气,增加a,增加K值•冷凝水排除器保持通畅,排除积水现象,增加K值