湖大化工原理期末復習2015(上冊)

1、化工原理期末復習提要化工原理是化工工藝專業(yè)的一門重要的基礎課，課程的基本內(nèi)容和學習要求已在該課程教學大綱中詳細說明，為了方便同學們的期末復習，本復習提要對此作出進一步說明。第一章 流體力學一、復習要求1、理解流體主要物理量；密度 、壓力、粘度 、流速 和流量 s （ s）的定義、單位、影響因素及換算。2、掌握流體靜力學方程及其物理意義和應用（壓強的測量和液面的測定）。3、了解穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動的概念；理解穩(wěn)定流動的連續(xù)性。4、重點掌握柏努利方程式的物理意義及應用。5、理解流量不同測量方法的特點二、復習提要1、流體靜力學（1）流體的密度 /m，隨它的溫度和壓強而變化。壓強對液體的密度影響很小，

2、可忽略不計。氣體具有可壓縮性和熱膨脹性，其密度隨溫度和壓力有較大變化，其密度：PM/RT g/m （2）流體的靜壓強是垂直作用于單位面積上的壓力，其單位可根據(jù)的定義（Pa）、液柱高度（）、大氣壓（atm）等進行表示以及相互換算。流體的壓強還可用表壓強和真空度來表示，絕對壓強是流體的真實壓強。（3）靜力學基本方程式是描述靜止流體內(nèi)部壓強變化的規(guī)律。它可用兩種方法來表示； 力的形式： 21g(12) 能量的形式： (2)2(1)1 工程上應用此方程可解決靜止流體的壓力差測定、液位測定和計算液封高度等問題。在應用中主要是如何選取等壓面，其實質(zhì)為對于連續(xù)流體、靜止流體、同一種流體中在同一水平面上靜壓強

3、相等的概念的具體運用（注意靜止流體內(nèi)任一點的壓強與深度有關）。靜止液體內(nèi)有若干個水平等壓面。當液面上方的壓強有改變時，流體內(nèi)部各點的壓強也發(fā)生同樣大小的改變。壓強差的大小可以用液柱高度來表示。2、流體動力學（1）流量與流速的表示法：s 、s 、 、 的含義及相互間的換算關系。穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動。（2）物料衡算連續(xù)性方程 s1122.常數(shù)。說明不可壓縮流體不僅流經(jīng)各截面的質(zhì)量流量也相等。流速與導管的截面面積成反比，這對分析流體流動問題很有用。（3）實際流體的機械能守恒柏努利方程式 1(1)(12)e2(2)(22)f此方程說明不可壓縮的連續(xù)流體，在管內(nèi)作穩(wěn)定流動而又沒有外加功加入時,任一截面上

4、單位質(zhì)量流體所具有的總機械能為一常數(shù);各種形式的機械能可以相互轉換,前三項是指在某截面上流體本身所具有的能量,后兩項是指流體在兩截面之間所獲得的能量. e 1流體在兩截面間所獲得的能量. f 流體在兩截面間所消耗的能量?？梢杂么朔匠虂碛嬎爿斔驮O備的有效功率（功率）；管道中流體的流量；管路中流體的壓力；設備之間的相對位置等。注意兩截面的選定應與流體流動方向相垂直，宜選已知數(shù)據(jù)較多的截面。截面上的流量取該截面上的平均值。計算位能的基準面必須是水平面，基準面的位置對計算結果無影響。P可以是表壓也可是絕對壓，但兩截面的值必須用同一種表示法表示， e 是流體在兩截面間獲得的能量，f是兩截面之間的能量消耗

5、，放在終了截面一側。（4）流動類型及阻力計算流體的型態(tài)可分為層流（滯流）、過渡流和湍流（紊流），而流動類型可用雷諾數(shù)（Re）來判定，可分為三個區(qū)域：層流區(qū)、過渡區(qū)、湍流區(qū)。流體的阻力由流體的粘性產(chǎn)生，牛頓流體粘性定律計算內(nèi)摩擦阻力。管路的總阻力損失是管路上全部直管阻力與局部阻力之和。對于流體流經(jīng)直徑不變的管路時，若把局部阻力都按當量長度的概念來表示，則管路的總能量損失為： 注意：此式用于直徑相同的管段或管路系統(tǒng)的計算，式中的流速是指管段或管路系統(tǒng)的流速，可按任一管截面來計算。而柏努利方程式中動能項中的流速，是指相應的衡算截面處的流速。le稱為管件或閥門的當量長度，單位為 。其值表示流體通過一管

6、件或閥門的能量損失相當于流體通過一直徑相同的直管的長度。因此可將局部阻力計算轉換成直管阻力計算。摩擦系數(shù)取決于流型，層流時：=64/Re; 湍流時視情況而定。另外，注意哈根-泊禝葉公式： or 3、管路計算 （1）簡單管路計算；（注意試差法） （2）復雜管路計算（注意管路特點）4、流量的測量（1）孔板流量計：根據(jù)流體在孔板上游的壓強和縮脈處壓強的差值，來計算管內(nèi)流體的流量： Vs= C02gR（A）WsA0C0A0C02gR（A）孔板流量計構造簡單，制造、安裝方便，應用很廣，損失壓頭較大。（2）文氏管流量計：用一段漸縮漸擴管代替孔板，構成的文氏管流量計。流體的損失壓頭較小，結構不如孔板緊湊，加

7、工較麻煩。（3）轉子流量計：利用轉子所受的上推力與凈重力達到平衡時，轉子浮在一定高度上來測量流量。與孔板流量計不同的地方是轉子流量計的環(huán)隙截面是可變的，而轉子上下方的壓強差卻不隨流量而變。（4）測速管三、基本計算1流體主要物理量的計算（包括單位換算）。2靜力學基本方程式的應用。3柏努利方程式的應用。4流動阻力計算。第三章 非均相物系的分離一、復習要求 1、掌握重力沉降的原理、沉降速度的定義和計算。理解沉降器的計算并了解沉降器的構造。 2、掌握離心沉降速度的定義和計算。了解各類離心機的構造和用途。3、理解過濾的基本概念。掌握恒壓過濾基本方程式及應用。了解各種過濾設備的構造和操作。二、復習提要1、

8、重力沉降和離心沉降（1）基本概念及其計算式：非球形顆粒的當量直徑 形狀系數(shù) 床層空隙率 =（床層體積顆粒體積）/床層體積床層的比表面積 ab=（1- ）a顆粒比表面積: 離心沉降：（2）主要計算公式重力沉降速度是指微粒在介質(zhì)中所受的阻力和浮力之和等于微粒的重力時，這種不變的速度。圓球形粒子的沉降速度t ： 根據(jù)阻力系數(shù)的計算不同而上式可變化層流區(qū)域：e，24e (10-4et1)斯托克斯公式 過渡區(qū)：18.5e0.6 (10-4et1)艾侖公式 湍流區(qū)： et1000-210 ，0.44牛頓公式 非球形顆粒的大小，可以用當量直徑計算。沉降速度的計算： 試差法和摩擦數(shù)群法離心沉降：沉降速度：臨界

9、粒徑：總分離效率 壓強降注意：沉降器的生產(chǎn)能力與沉降速度U0和沉降面積S成正比，而與沉降器的高度無關。 VU0S 2、過濾（1）基本概念及其計算式：深床過濾，比阻 ，壓縮性指數(shù)，過濾速率和過濾速度（2）主要計算公式 A、過濾基本方程 B、恒壓過濾基本方程式： 當過濾介質(zhì)阻力可忽略時 或 C、恒速過濾方程 D、先恒速后恒壓過濾恒壓階段：E、過濾常數(shù)的測定計算式 K=2k(p)1-s 洗滌操作相當于過濾介質(zhì)上濾渣厚度恒定時的過濾過程。三、基本運算1計算沉降速度2求服從斯托克斯定律的最大粒子直徑。3沉降室主要尺寸計算。4濾液量計算及所需過濾時間的計算。 5. 過濾機的生產(chǎn)能力。第四章 傳熱基本原理和

10、換熱器一、復習要求1理解傳熱的基本方式和工業(yè)的換熱方法。2掌握傳熱方程式、熱量衡算、平均溫度差計算。3理解導熱基本定律，掌握平壁和圓筒壁的導熱。4理解對流傳熱方程式和膜系數(shù)經(jīng)驗公式的概念，記住流體在圓形直管中強制湍流時膜系數(shù)計算公式，應用條件。5掌握傳熱系數(shù)K的計算式及強化傳熱過程的途徑。6理解熱輻射的概念。7掌握列管換熱器的類型、構造和應用。了解其它類型換熱器的構造和適用范圍。8了解常用加熱方法和載熱體，理解列管換熱器的工藝設計。二、復習提要：1傳熱的基本方式和基本概念、定律：熱傳導是特體中溫度較高部分分子，通過碰撞或振動將熱能以動能形式傳給相鄰溫度較低部分的分子，這種物體內(nèi)分子不發(fā)生宏觀位

11、移的傳熱方式。對流是流體之間的宏觀相對位移所產(chǎn)生的對流運動，將熱量由空間中一處傳到他處的現(xiàn)象。輻射是一種以電磁波傳遞熱量的方式。工業(yè)的換熱方法：間壁式換熱、混合式換熱和蓄熱式換熱。穩(wěn)態(tài)傳熱和非穩(wěn)態(tài)傳熱。溫度場和溫度梯度傅立葉定律： 牛頓冷卻定律：吸收率，反射率，透過率，黑體，鏡體，透熱體，灰體；2傳熱計算：（1）熱傳導計算公式平壁 圓筒壁 注意：導熱系數(shù)是物質(zhì)導熱能力的標志。一般說來，金屬的導熱系數(shù)量大，固體非金屬次之，液體較小而氣體最小。（2）對流傳熱計算公式總傳熱系數(shù)K0 若垢阻和壁阻很小，12 時，則2對流傳熱方程式 QS壁 傳熱方程式 QSm 熱量衡算 平均溫度差：平流和逆流情況下 m

12、若2時，m 錯流和折流時：m m 逆流平均溫度差大于并流。影響對流傳熱膜系靈敏的因素，最重要的因素有：流體的種類和特性，對流狀況，壁面的形狀、位置、大小等。因此對流傳熱膜系數(shù)的計算式常整理成無因次數(shù)群（準數(shù)）的關系式。準數(shù)（u 、e、r 、r）關聯(lián)式的應用要注意三點：應用范圍、特性尺寸、定性溫度。流體無相變化時在圓形直管中強制湍流的膜系數(shù)： 應用范圍： e10000 ； 0.7r120 ； 管長管徑60定性溫度：流體在換熱器進、出口的算術平均溫度。強化傳熱過程的途徑：增大傳熱面積、增大傳熱溫度差、提高傳熱系數(shù)。提高傳熱系數(shù)的辦法：增加湍流程度、采用導熱系數(shù)較大的載熱體、盡量采用有相變化的載熱體

13、、減少壁阻和垢阻。3、輻射傳熱物體的輻射與溫度有關，可用斯蒂芬-波爾茲曼定律描述： 黑度 兩物間的輻射傳熱：黑度與吸收率之間關系，遵循克希霍夫定理：所以 對任意面的兩物體的輻射： 對流和輻射的聯(lián)合傳熱 7列管換熱器（1）優(yōu)點：結構簡單、堅固、制造容易、處理能力大，應用性強。（2）構造：主要由外殼、管板、管束、封頭等組成。（3）熱補償裝置：有浮頭補償、補償圈襯償、U形管補償。它們的適用范圍不同。（4）列管式換熱器的工藝設計，作為同學們課程大作業(yè)完成。三、基本運算1熱量衡算。2平均溫度差的計算。3導熱計算：傳導熱量Q、 壁溫等計算。4流體在圓形直管內(nèi)強制對流膜系數(shù)的計算。5傳熱系數(shù)的計算和間壁式傳

14、熱的總計算（傳熱量、傳熱面積等）。6. 兩物體間的輻射傳熱計算。第二章 流體輸送設備一、復習要求1了解常用泵的分類、離心泵的工作原理和結構、離心泵的型號和選用。2掌握離心泵的特性和葉輪轉速和直徑對泵性能的影響，掌握離心泵的特性曲線、吸上高度。3理解離心泵的操作與調(diào)節(jié)、往復泵的工作原理、性能、運轉和流量調(diào)節(jié)。4了解其它泵的工作原則及其應用。5、了解往復壓縮機的主要構造、工作原理。理解絕熱壓縮后的體積和溫度變化、功率。 6、理解往復壓縮機的生產(chǎn)能力、多級壓縮和優(yōu)缺點、送氣量調(diào)節(jié)方式。7、了解離心鼓風機和離心壓縮機的工作原理、性能和調(diào)節(jié)方法。8、了解通風機的類型和性能。二、復習提要1離心泵的性能（1

15、）流量：是指單位時間內(nèi)奈 能排出的液體量。流量的大小與泵的結構有關： ； （2）揚程：泵能給予1液體的能量，稱為揚程。用泵將液體從低處送到高處的高度，稱為升揚高度。 表真)g1) () 離心泵的揚程與離心泵的結構有關： ; （3）功率和效率：泵的軸功率是泵軸從電機獲得的功率，泵的效率主要與制造質(zhì)量和流量有關。 ; （4）離心泵的性能曲線：QH曲線，Q增大則H減少。QN曲線，Q增大，則N越大。Q曲線，曲線上最高效率點即為設計點，應盡可能使泵在最高效率點附近工作。2離心泵的吸上高度，是指泵入口中心在吸入貯槽液面上的高度。（1）吸上高度的限度： 1)11 （2）汽蝕現(xiàn)象：若吸上高度高至某一限度，1 降至等于泵送液體溫度下的 時，在泵進口處，流體就會沸騰，大量氣泡隨液體進入高壓區(qū)，重新凝結為液體，周圍形成真空，液體質(zhì)點互相沖擊，造成很高的瞬間局部沖擊力，這種現(xiàn)象稱為汽蝕。汽蝕發(fā)生時，發(fā)生振動和噪聲，流量和揚程下降，嚴重時不能正常工作。 （3）允許汽蝕余量：能保證不發(fā)生汽蝕的的最小值，稱為允許汽蝕余量。 11飽 3離心泵的操作與調(diào)節(jié)（1）管路特性曲線 表明管路需要的對加壓頭隨流量的平方而變化。（2）離心泵的工作點：管路特性曲線和泵的QH曲線的交點，稱為泵的工作點。 改變離心泵的工作點，即可調(diào)節(jié)泵的流量。改變管路特性最方