蘇州科技學(xué)院生物工程專(zhuān)業(yè)化工復(fù)習(xí)整理

1、化工原理復(fù)習(xí)計(jì)算題第一章 伯努利方程1.理想流體伯努利方程理想流體伯努利方程gz單位質(zhì)量流體所具有的位能（J/KJ）p/單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能（J/KJ）/2單位質(zhì)量流體所具有的動(dòng)能（J/KJ）2.實(shí)際流體機(jī)械能衡算式： 伯努利方程能量損失（壓頭損失）：設(shè)1kg流體損失的能量為hf（J/kg）外加功（外加壓頭）：1kg流體從流體輸送機(jī)械所獲得的能量為W (J/kg)。H外加壓頭或有效壓頭，m; hf壓頭損失，m3.伯努利方程討論：（1）若流體處于靜止，u=0，hf=0，W=0，則柏努利方程變?yōu)椋?）伯努利方程式適用于不可壓縮性流體。 對(duì)于可壓縮性流體，當(dāng) 時(shí)，仍可用該方程計(jì)算，但式中的密度

2、應(yīng)以?xún)山孛娴钠骄芏萴代替。4. 應(yīng)用柏努利方程的注意事項(xiàng) 1）作圖并確定衡算范圍 根據(jù)題意畫(huà)出流動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，并指明流體的流動(dòng)方向，定出上下截面，以明確流動(dòng)系統(tǒng)的衡標(biāo)范圍。2）截面的截取 兩截面都應(yīng)與流動(dòng)方向垂直，并且兩截面的流體必須是連續(xù)的，所求得未知量應(yīng)在兩截面上或兩截面之間，截面的有關(guān)物理量 z、u、p等除了所求的物理量之外 ，都必須是已知的或者可以通過(guò)其它關(guān)系式計(jì)算出來(lái)。3）基準(zhǔn)水平面的選取 所以基準(zhǔn)水平面的位置可以任意選取，但必須與地面平行，為了計(jì)算方便，通常取基準(zhǔn)水平面通過(guò)衡算范圍的兩個(gè)截面中的任意一個(gè)截面。如衡算范圍為水平管道，則基準(zhǔn)水平面通過(guò)管道中心線，z=0。4）單位必須

3、一致 在應(yīng)用柏努利方程之前，應(yīng)把有關(guān)的物理量換算成一致的單位，然后進(jìn)行計(jì)算。兩截面的壓強(qiáng)除要求單位一致外，還要求表示方法(表壓或真空度)一致。5.伯努利方程相關(guān)例題1）計(jì)算輸送機(jī)械的有效功率例1 用泵將貯槽中密度為1200kg/m3的溶液送到蒸發(fā)器內(nèi)，貯槽內(nèi)液面維持恒定，其上方壓強(qiáng)為101.330kPa，蒸發(fā)器上部的蒸發(fā)室內(nèi)操作壓強(qiáng)為26670Pa（真空度），蒸發(fā)器進(jìn)料口高于貯槽內(nèi)液面15m，進(jìn)料量為20m3/h，溶液流經(jīng)全部管路的能量損失為120J/kg，求泵的有效功率。管路直徑為60mm。 解：取貯槽液面為11截面，管路出口內(nèi)側(cè)為22截面，并以11截面為基準(zhǔn)水平面，在兩截面間列柏努利方程。

4、 式中 z1=0 z2=15m p1=0（表壓） p2=26670Pa（表壓） u1=0將上述各項(xiàng)數(shù)值代入，則泵的有效功率Pe為：Pe=We·qm式中Pe=246.9×6.67=1647W=1.65kW 實(shí)際上泵所作的功并不是全部有效的，故要考慮泵的效率，實(shí)際上泵所消耗的功率（稱(chēng)軸功率）為設(shè)本題泵的效率為0.65，則泵的軸功率為： 2）計(jì)算管路某截面處的壓力例2水在本題附圖所示的虹吸管內(nèi)作定態(tài)流動(dòng)，管路直徑?jīng)]有變化，水流經(jīng)管路的能量損失可以忽略不計(jì)，計(jì)算管內(nèi)截面2-2 ,3-3 ,4-4和5-5處的壓強(qiáng)，大氣壓強(qiáng)為760mmHg，圖中所標(biāo)注的尺寸均以mm計(jì)。2 2解：在水槽

5、水面11及管出口內(nèi)側(cè)截面66間列柏努利方程式，并以66截面為基準(zhǔn)水平面式中P1=P6=0（表壓） u10 代入柏努利方程式 u6=4.43m/s u2=u3=u6=4.43m/s 取截面2-2基準(zhǔn)水平面 , z1=3m ，P1=760mmHg=101330Pa對(duì)于各截面壓強(qiáng)的計(jì)算，仍以2-2為基準(zhǔn)水平面，z2=0，z3=3m ，z4=3.5m，z5=3m（1）截面2-2壓強(qiáng) （2）截面3-3壓強(qiáng)（3）截面4-4 壓強(qiáng)（4）截面5-5 壓強(qiáng)從計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)：P2>P3>P4 ，而P4<P5<P6，這是由于流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，位能和靜壓能相互轉(zhuǎn)換的結(jié)果（3）確定流體的輸送量例3

6、 20的空氣在直徑為800mm的水平管流過(guò)，現(xiàn)于管路中接一文丘里管，如本題附圖所示，文丘里管的上游接一水銀U管壓差計(jì)，在直徑為20mm的喉徑處接一細(xì)管，其下部插入水槽中。空氣流入文丘里管的能量損失可忽略不計(jì)，當(dāng)U管壓差計(jì)讀數(shù)R=25mm，h=0.5m時(shí)，試求此時(shí)空氣的流量為多少m3/h?當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為101.33×103Pa。解：取測(cè)壓處及喉頸分別為截面1-1和截面2-2，截面1-1處壓強(qiáng) ：截面2-2處壓強(qiáng)為 ：在截面1-1和2-2之間列柏努利方程式。以管道中心線作基準(zhǔn)水平面。 由于兩截面無(wú)外功加入，We=0。能量損失可忽略不計(jì)hf=0。柏努利方程式可寫(xiě)為： 式中： z1=z2=0

7、 P1=3335Pa（表壓） ，P2= - 4905Pa（表壓 ） 化簡(jiǎn)得：由連續(xù)性方程有： 聯(lián)立(a)、(b)兩式(4) 確定容器間的相對(duì)位置例4 如本題附圖所示，密度為850kg/m3的料液從高位槽送入塔中，高位槽中的液面維持恒定，塔內(nèi)表壓強(qiáng)為9.81×103Pa，進(jìn)料量為5m3/h，連接管直徑為38×2.5mm，料液在連接管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的能量損失為30J/kg(不包括出口的能量損失)，試求高位槽內(nèi)液面應(yīng)為比塔內(nèi)的進(jìn)料口高出多少？解： 取高位槽液面為截面1-1，連接管出口內(nèi)側(cè)為截面2-2,并以截面2-2的中心線為基準(zhǔn)水平面，在兩截面間列柏努利方程式：式中： z2=0 ；z1

8、=? P1=0(表壓) ； P2=9.81×103Pa(表壓）由連續(xù)性方程 A1>>A2, u1<<u2,可忽略，u10。We=0 ，將上列數(shù)值代入柏努利方程式，并整理得： 第二章 離心泵的安裝高度1.離心泵的安裝高度 在0-0和1-1間列柏努利方程：最大安裝高度最大允許安裝高度第五章 吸收塔的計(jì)算1.物料衡算與操作線方程物料衡算：GY1+LX2=GY2+LX1 G（Y1Y2）=L（X1X2） hA被吸收的百分率，稱(chēng)為回收率或吸收率。 Y2=Y1（1h） X1=X2G（Y1Y2）/L2操作線方程式及操作線逆流吸收：GY+LX2=GY2+LX圖示：1）定態(tài)，L、

9、G、Y1、X2恒定，操作線在XY 坐標(biāo)上為一直線，斜率為L(zhǎng)/G 。 L/G為吸收操作的液氣比； 2）操作線通過(guò)塔頂（稀端） A （X2，Y2）及塔底（濃端） B （X1， Y1）;3）操作線僅與液氣比、濃端及稀端組成有關(guān)，與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、塔型及操作條件T、p無(wú)關(guān)。 4）吸收操作線在平衡線的上方，解吸操作線在平衡線OE下方。 5）平衡線與操作線共同決定吸收推動(dòng)力。操作線離平衡線愈遠(yuǎn)吸收的推動(dòng)力愈大；XY1Y2X1X2ABY3. 吸收劑的用量最小液氣比平衡曲線一般情況 X*1與Y1相平衡的液相組成。 平衡關(guān)系符合亨利定律時(shí)： 平衡曲線為凸形曲線情況 適宜液-氣比：4.填料層高度的計(jì)算填料層高度的基本計(jì)算式：書(shū)填料層高度傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度 吸收因數(shù)法: 平衡線為通過(guò)原點(diǎn)的直線 ，服從亨利定律 逆流為例：圖解積分法5.吸收塔操作計(jì)算例1：在一填料塔中用清水吸收氨空氣中的低濃氨氣，若清水量適量加大，其余操作條件不變，則Y2、X1如何變化？（已知體積傳質(zhì)系數(shù)隨氣量變化關(guān)系為 ）例2 在一填料塔內(nèi)用純?nèi)軇┪諝怏w混合物中的某溶質(zhì)組分，進(jìn)塔氣體溶質(zhì)濃度為0.01（摩爾比，下同），混合氣質(zhì)量流量為1400kg/h，平均摩爾質(zhì)量為29，操作液氣比為1.5，在操作條件下氣液平衡