化工原理上冊四章復(fù)習(xí)匯總課件

一.重要公式1.連續(xù)性方程2.柏努利方程3.阻力計算(與U型差壓計相關(guān))4.阻力計算（范寧公式）第一章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)一.重要公式第一章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念1、連續(xù)介質(zhì)模型2、流體力學(xué)3、壓強(qiáng)及表示方法（表壓、真空度）4、修正壓強(qiáng)及應(yīng)用條件5、牛頓粘性定律τ=±μdu/dy適用層流6、層流與湍流分類、本質(zhì)

Re<2000(層流)>4000(湍流)

本質(zhì)區(qū)別：湍流有徑向脈動7、粘度

1Pa·s=10P(泊)=1000cP（厘泊）8、

Re=ρud/μ9、平均速度u=umax/2（管中心，層流）第一章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念第一章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念10、邊界層及分離11、因次分析法12、局部阻力13、de=4rhrh=流道面積/潤濕周邊長

de=d2-d114、管道突然擴(kuò)大、縮小15、并聯(lián)特點(diǎn)：∑hf相等16、測量—(1)點(diǎn)速度畢托管;(2)流量:

孔板

文丘里

轉(zhuǎn)子a）特點(diǎn)：恒u，恒△Pm，變截面；b）標(biāo)定：

第一章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念第一章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)

常溫的自來水從高位槽A經(jīng)φ57mm×3.5mm鋼管送入密閉的容器B內(nèi)，容器B上方壓強(qiáng)表讀數(shù)為5.08×104Pa。高位槽和容器的液面恒定，兩者間的垂直距離為15m，已知直管長度與全部當(dāng)量長度之和為83m。試求該管路最大輸水量為多少？取水的密度ρ＝1000kg/m3、粘度μ＝1cP、ε＝0.2mm。第一章：復(fù)習(xí)例題解：依題意畫圖，見后一頁。

以高位槽A的1－1與B容器的2－2間列B.E常溫的自來水從高位槽A經(jīng)φ57mm×3.5mm鋼管送入

第一章：復(fù)習(xí)例題第一章：復(fù)習(xí)例題一.重要公式1.有效功、效率2.串、并聯(lián)復(fù)合3.比例、切割4.安裝高度第二章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)一.重要公式第二章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念1、離心泵結(jié)構(gòu)①泵殼②泵軸③葉輪④軸封2、工作原理旋轉(zhuǎn)葉輪離心力

局部負(fù)壓

中心吸入

邊緣壓出3、歐拉方程HT=a－bVHe=a－bV24、泵的性能曲線三條:①揚(yáng)程—V(He~V)②Na~V③η~V5、泵的效率分析:①容積②水力③機(jī)械第二章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念第二章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念6、離心泵葉片類型:①后彎β2<90o②徑向β2=90o③前彎β2>90o7、工作點(diǎn)：泵、管路曲線交點(diǎn)；管路特性曲線方程：He’=H0+KV2或者He’=A+BV28、工作點(diǎn)調(diào)節(jié)方法：①切割D②比例n③閥門9、對泵特性影響：ρ對H無影響,對η無影響,但對Na~V有影響10、現(xiàn)象①氣縛②氣蝕11、泵選型原則①據(jù)液體種類選泵類型；②據(jù)V、He選型號：(He、V)泵≥(He、V)計算③Na校核第二章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念第二章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1.水流量為12m3/h，泵的出口處的壓力表讀數(shù)為1.9at(表)，泵的入口處的真空表讀數(shù)為140mmHg，軸功率為1.2kW，電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)為2900轉(zhuǎn)/分，壓力表和真空表的距離為0.7m，出口管和入口管直徑相同，求泵的壓頭H和效率η？第二章：復(fù)習(xí)例題解：以真空表為1－1，壓力表為2－2間列B.E1.水流量為12m3/h，泵的出口處的壓力表讀數(shù)為1.9a

第二章：復(fù)習(xí)例題第二章：復(fù)習(xí)例題2-20離心泵、往復(fù)泵各一臺并聯(lián)操作輸水。兩泵“合成的”性能曲線方程為：He=72.5－0.00188(V

22)2，V指總流量。閥全開時管路特性曲線方程為：He’=51+KV2,(兩式中：He、He’--mH2O，V--L/s)?，F(xiàn)停開往復(fù)泵，僅離心泵操作，閥全開時流量為53.8L/s。試求管路特性曲線方程中的

K值。第二章：復(fù)習(xí)例題P90解：只開離心泵時

He=72.5

0.00188V2V=53.8L/s時

He=72.5

0.00188V2=72.5－0.00188

53.82=67.06mHe’=51+KV2=51+K

53.82

∵He=He’

K=0.00555m/(L/s)22-20離心泵、往復(fù)泵各一臺并聯(lián)操作輸水。兩泵“合成的”性能3.用離心油泵從貯槽抽液態(tài)異丁烷至反應(yīng)器，貯槽液面恒定，液面上方壓強(qiáng)為660kPa(絕壓)，泵安裝于貯槽液面以下1.8m處。吸入管路的壓頭損失為1.2m。輸送條件下的異丁烷的密度為530kg/m3，飽和蒸汽壓為645kPa，輸送流量下的汽蝕余量為3.3m，試分析該泵能否正常操作。[與P75例2－5類似]第二章：復(fù)習(xí)例題3.用離心油泵從貯槽抽液態(tài)異丁烷至反應(yīng)器，貯槽液面恒定，液面4.用離心泵將20℃水由貯槽送出，泵的前后各裝有真空表和壓力表。已知泵的吸入管路總阻力和速度頭之和為2mH2O柱。允許吸上真空高度為5m，大氣壓強(qiáng)為1atm，貯槽液面低于泵的吸入口距離為2m。試求：

（1）真空表讀數(shù)為多少mmHg？

（2）當(dāng)水溫由20℃變?yōu)?0℃時發(fā)現(xiàn)真空表與壓力表讀數(shù)驟然下降，此時出現(xiàn)什么故障？原因何在？怎樣排除？（要求定量說明）第二章：復(fù)習(xí)例題4.用離心泵將20℃水由貯槽送出，泵的前后各裝有真空表和壓力第二章：復(fù)習(xí)例題解（1）0-0與1-1之間列B.E第二章：復(fù)習(xí)例題解（1）0-0與1-1之間列B.E第二章：復(fù)習(xí)例題第二章：復(fù)習(xí)例題一.重要公式1.過濾速率基本方程：恒壓：恒速：2.過濾常數(shù)K3.洗滌時間τw第三章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)一.重要公式第三章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)一.重要公式洗滌速率(板框):4.生產(chǎn)能力G:(板框)5.曳力公式:6.Stokes公式：第三章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)一.重要公式第三章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念1．顆粒的當(dāng)量直徑：dev2．柯士尼公式：

4．濾液流速dV/dτ,過濾速率dV/(A.dτ)

5．單位面積上的濾液量：q=V/A6．過濾操作過程：①過濾τF

；②洗滌τw

；

③清理和組裝τR

7．最大生產(chǎn)能力的條件：τF＋τw＝τR第三章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念第三章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念8.當(dāng)qe≈0,板框：葉濾：9.助濾劑:(SiO2)硅藻土，珍珠巖，石棉粉，炭粉。10.自由沉降:11.重力沉降室：τ沉≤τ停

12.分離效率：η13.分離因素：K=(uT2/R)/g第三章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念第三章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1.某板框壓濾機(jī)，過濾面積0.1m2，在規(guī)定壓差下恒壓過濾某懸浮液，得出下列方程式：(q＋10)2=250(τ＋0.4)式中單位：q－－L/m2，τ――min(1)求過濾249.6min所獲得的濾液量為多少？(2)若先恒速過濾5min，使壓差達(dá)到規(guī)定值后便恒壓過濾，試問：當(dāng)總過濾時間仍為249.6min，總共可得多少濾液？(3)如果操作壓差增大一倍，設(shè)濾餅不可壓縮，問過濾時間仍為249.6min，總共可得多少濾液？第三章：復(fù)習(xí)例題1.某板框壓濾機(jī)，過濾面積0.1m2，在規(guī)定壓差下恒壓過濾

第三章：復(fù)習(xí)例題

解:(1)(q＋10)2=250(τ＋0.4)qe＝10(q＋10)2=250(249.6＋0.4)q=240L/m2V=Aq=240×0.1＝24L:(2)恒速過濾τ1＝5min得濾液量q1：

q12

＋q1qe

＝(1/2)Kτ1q12

＋10q1

＝(1/2)×250×5q1=20.5L/m2

恒壓：(q2－q12)＋2qe(q－q1)＝K(τ－τ1)

(q2-20.52)＋2×10×(q-20.5)＝K(249.6－5)q=239.2L/m2V=Aq=239.2×0.1＝23.9L(3)操作壓差增大1倍，過濾常數(shù)增大1倍K’＝500(q＋10)2=500(249.6＋0.4)q=343.5L/m2V=Aq=343.5×0.1＝34.35L第三章：復(fù)習(xí)例題解:(1)(q＋10)2=2.用某板框壓濾機(jī)在恒壓下過濾某懸浮液，要求經(jīng)過2小時得濾液4m3,不計濾布阻力,若已知過濾常數(shù)K＝1.634×10-3m2/h，試求:(1)若框的尺寸為1000mm×1000mm×35mm，則需要濾框和濾板各多少塊？(2)過濾終了用水進(jìn)行洗滌，洗滌水的粘度和濾液相同，洗滌壓力和過濾壓力相同，若洗滌水用量為0.4m3，試求洗滌時間？(3)若輔助時間為0.4h，求該壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力？第三章：復(fù)習(xí)例題P902.用某板框壓濾機(jī)在恒壓下過濾某懸浮液，要求經(jīng)過2小時得濾液解:(1)過濾面積A=2×1×1×n＝2n

不計濾布阻力，恒壓過濾方程為V2=KA2

所以A＝V/(K

)0.5

＝4/(1.634×10-3×2)0.5=70m2

則框數(shù)n＝70/2＝35（個）

板數(shù)n＋1＝36塊(2)洗滌時間為

W＝8J

=8×（0.4/4）×2＝1.6h(3)壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力為：

G＝V/(

+

W+

R)=4/(2+1.6+0.4)=1m3(濾液)/h第三章：復(fù)習(xí)例題解:(1)過濾面積A=2×1×1×n＝2n第三章：復(fù)習(xí)一.重要公式1.傳熱速率方程2.熱量衡算：3.K:4.圓直管湍流第四章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)Nu=0.023Re0.8Prn(流體被加熱△=0.4,被冷卻▽=0.3)一.重要公式第四章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念1．傳熱的三種方式：①熱傳導(dǎo)，②對流，③輻射。2．熱交換方式：①直接②間接。3．熱傳導(dǎo)速率①Fourier：

②4．牛頓冷卻定律

（1）流體被冷卻時，△T=T－TW;（2）流體被加熱時，△T=TW－T。

第四章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念第四章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念5．四個準(zhǔn)數(shù)(1)Nu＝αL/λ，努塞爾特準(zhǔn)數(shù)(Nusselt)，表示對流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)；

(2)Re＝ρLd/μ，雷諾準(zhǔn)數(shù)(Reynolds),表示流動狀態(tài)影響的準(zhǔn)數(shù)；(3)Pr＝Cpμ/λ，普蘭特準(zhǔn)數(shù)(Prandtl),表示物性影響的準(zhǔn)數(shù)；

(4)Gr=L3ρ2βg△t/μ2，格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)(Grashof),表示自然對流影響的準(zhǔn)數(shù)6．α＝λ/δ第四章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念第四章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念7.蒸汽冷凝：(1)豎管(壁)層流：

(2)水平管外（因：d小，總處于－層流）

8．大容積飽和沸騰曲線：

自然對流、泡(核)狀沸騰、膜狀沸騰9．自動?；瘏^(qū)

:與設(shè)備尺寸無關(guān)

10．強(qiáng)化手段：第四章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)二.相關(guān)概念第四章：復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1.在研究污垢對傳熱的影響時，采用φ28×1mm之銅管,水在管內(nèi)流動，水蒸氣在管外冷凝。傳熱系數(shù)K在很寬的水的流速范圍內(nèi),對清潔管和污垢管可用如下方程表示:1/K=0.00020+1/(500u0.8)清潔管1/K=0.00070+1/(500u0.8)污垢管式中:K--傳熱系數(shù),kcaL/(m2?h?℃)

u--水的流速,m/s

α=1/(500u0.8)--水的對流給熱熱阻，(m?h?℃)/kcal試求污垢熱阻和蒸汽冷凝給熱系數(shù)。已知:銅的導(dǎo)熱率λ=330kcal/(m?h?℃)第四章：復(fù)習(xí)例題1.在研究污垢對傳熱的影響時，采用φ28×1mm之銅管,水

第四章：復(fù)習(xí)例題解:因銅管管壁很薄,內(nèi)外管徑比近似為1,則傳熱系數(shù)K的表達(dá)式:1/K=1/α1+δ/λ+Rs+1/α2

因題給條件,清潔管經(jīng)驗式中的數(shù)值0.00020應(yīng)是管壁及蒸汽冷凝給熱熱阻,故兩方程相減得污垢熱阻:Rs=0.00050[(m?h?℃)/kcal]銅的導(dǎo)熱率λ=330[kcal/(m?h?℃)]管壁熱阻

δ/λ=0.001/330=0.000003[(m2?h?℃)/kcal]可以略去不計，故:1/α1=0.00020所以蒸汽冷凝給熱系數(shù)

α1=1/0.00020=5000[kcaL/(m2?h?℃)]第四章：復(fù)習(xí)例題解:因銅管管壁很薄,內(nèi)外管徑比近2.有一列管式換熱器,裝有φ25×2.5mm鋼管300根,管長為2m。要求將質(zhì)量流量為8000kg/h的常壓空氣于管程由20℃加熱到85℃,選用108℃飽和蒸汽于殼程冷凝加熱之。若水蒸氣的冷凝給熱系數(shù)為ao=104W/(m2?K),管壁及兩側(cè)污垢的熱阻均忽略不計,而且不計熱損失。已知空氣在平均溫度下的物性常數(shù)為cpc=1kJ/(kg?K),λ=2.85×10-2W/(m?K),μ=1.98×10-5(Pa?s),Pr=0.7。試求:(1)空氣在管內(nèi)的對流給熱系數(shù);(2)求換熱器的總傳熱系數(shù)(以管子外表面為基準(zhǔn));(3)通過計算說明該換器能否滿足需要?(4)計算說明管壁溫度接近于哪一側(cè)的流體溫度。第四章：復(fù)習(xí)例題2.有一列管式換熱器,裝有φ25×2.5mm鋼管3002.解:(1)di=25-2.5×2＝20cm＝0.02m，G=W/AG=8000/(3600×0.785×0.022×300)=23.59kg/(s.m2)Re=diuρ/μ=diG/μ=0.02×23.59/(1.98×10-5)=2.38×104>104

Pr=0.7L/di=2/0.025=80∴αi=0.023(λ/di)Re0.8Pr0.4

=0.023×(2.85×10-2/0.02)×(2.38×104)0.8×0.70.4=90.1W/(m2?℃)(2)管壁及兩側(cè)污垢的熱阻均忽略不計

1/Ko=1/ao+do/(ai·di)=1/104+25/(90.1×20)=0.01397(m2?℃)/W

∴Ko=71.6W/(m2?℃)第四章：復(fù)習(xí)例題2.解:(1)di=25-2.5×2＝20cm＝0.022.(3)Q=Wccpc(t2-t1)=(8000/3600)×103×(85-20)=1.44×105WΔtm=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)=[(108-20)-(108-85)]/Ln[(108-20)/(108-85)]=48.4℃

提供Ao=nπdoL=300×3.14×0.025×2=47.1m2

Q=KoAo/Δtm需要Ao’=Q/KoΔtm=1.44×105/(71.6×48.4)=41.6m2

Ao’<Ao

滿足要求第四章：復(fù)習(xí)例題2.(3)Q=Wccpc(t2-t1)第四章：復(fù)習(xí)例2.(4)求壁溫Tw∵壁的熱阻忽略

∴Tw=tw空氣平均溫度tm=(20+85)/2=52.5℃?zhèn)鳠崴俾剩綔夭?推動力)/熱阻∵

(T-Tw)/(1/ao)=(Tw-tm)/[do/(aidi)]即（108-Tw)/(1×10-4)=(Tw-52.5)/[25/(90.1×20)]

∴Tw=107.6℃≈108℃即:壁溫接近外側(cè)蒸汽溫度

(或α大的一側(cè)流體的溫度)第四章：復(fù)習(xí)例題2.(4)