注冊(cè)化工流體運(yùn)動(dòng)

注冊(cè)化工流體運(yùn)動(dòng)第1頁(yè)/共289頁(yè)軌線與流線的區(qū)別軌線是同一流體質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻所占空間位置的連線流線是同一瞬時(shí)不同流體質(zhì)點(diǎn)的速度方向連線定態(tài)與非定態(tài)流線與軌線在什么情況下重合2流體受力2.1體積力：重力，慣性力，離心力2.2表面力：分解成--垂直于作用面--壓力p

平行于作用面--剪切力τ第2頁(yè)/共289頁(yè)2.3流體粘性粘性的物理本質(zhì)---

分子間引力和分子熱運(yùn)動(dòng)、碰撞牛頓粘性定律表明①流體受剪切力必運(yùn)動(dòng)

②牛頓型流體與非牛頓型流體的區(qū)別

μ=f(物性，溫度)t↑,μ氣↑，μ液↓理想流體:假定μ=0第3頁(yè)/共289頁(yè)2.4流體流動(dòng)的機(jī)械能

為單位質(zhì)量流體的動(dòng)能

gz為單位質(zhì)量流體的位能為單位質(zhì)量流體的壓強(qiáng)能第4頁(yè)/共289頁(yè)3流體靜力學(xué)3.1靜止流體的壓強(qiáng)分布3.1.1靜壓強(qiáng)的特性①靜止流體中任意界面上只受到大小相等方向相反的壓力②作用于任意點(diǎn)所有不同方位的靜壓強(qiáng)在數(shù)值上相等,壓強(qiáng)各向傳遞

③等高等壓第5頁(yè)/共289頁(yè)3.1.2靜力學(xué)方程等高等壓靜力學(xué)方程應(yīng)用條件①同種流體且不可壓縮(氣體高差不大時(shí)仍可用)②靜止(或等速直線流動(dòng)的橫截面---均勻流)③重力場(chǎng)④單連通第6頁(yè)/共289頁(yè)3.2流體的總勢(shì)能總勢(shì)能（壓強(qiáng)能與位能之和）虛擬壓強(qiáng)第7頁(yè)/共289頁(yè)3.3壓強(qiáng)的表示方法3.3.1單位：N/m2=Pa106Pa=1MPa

流體柱高度

(p=ρgh)1atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O1bar=105Pa1at=1kg(f)/cm2=9.81×104Pa2.3.2基準(zhǔn)表壓=絕對(duì)壓-大氣壓真空度=大氣壓-絕對(duì)壓第8頁(yè)/共289頁(yè)3.4靜力學(xué)方程的工程應(yīng)用3.4.1測(cè)壓：已知：R=180mm,h=500mm求：pA=?(絕壓)，(表壓)

第9頁(yè)/共289頁(yè)解：pB=pa+ρ汞gR

pB=pA+ρ水gh

pA=pa+ρ汞gR-ρ水gh=1.013×105+13600×9.81×0.18-1000×9.81×0.5=1.204×105Pa(絕壓)pA=1.204×105-1.013×105=1.91×104Pa(表壓)第10頁(yè)/共289頁(yè)3.4.2煙囪拔煙：

pA=p2+ρ冷ghpB=p2+ρ熱gh由于ρ冷>ρ熱,則pA>pB

所以拔風(fēng)煙囪拔風(fēng)的必要條件是什么？第11頁(yè)/共289頁(yè)3.4.3液封：設(shè)備中壓力要保持，液體要排出，須用液封第12頁(yè)/共289頁(yè)3.4.4液封：設(shè)備中壓力要保持，液體要排出，須用液封第13頁(yè)/共289頁(yè)3.4.5流向判別：接通后流向？流水的有無(wú)是靜力學(xué)問題流水的多少是動(dòng)力學(xué)問題判據(jù)是看z大小，還是p大?。客凰礁叨缺葔簭?qiáng)p左=pA+ρgzA=PAp右=pB+ρgzB=PB第14頁(yè)/共289頁(yè)練習(xí)①Δh1

Δh2

A.>；B.=；C.<第15頁(yè)/共289頁(yè)①Δh1

Δh2

A.>；B.=；C.<p+ρgh1=pa+ρigΔh1p+ρgh2=pa+ρigΔh2第16頁(yè)/共289頁(yè)②R=

mA.0；B.；C.第17頁(yè)/共289頁(yè)③R

R’A.>；B.=；C.<第18頁(yè)/共289頁(yè)U形管指示的是什么？PA-PB=pA-pBpC=pA+ρgRpC=pB+ρigRPA-PB=R(ρi-ρ)g指示的是虛擬壓差，只有等高時(shí)才是壓差第19頁(yè)/共289頁(yè)④已知R1=R2,則p1

p2

A.>；B.=；C.<第20頁(yè)/共289頁(yè)3流體流動(dòng)中的守恒原理3.1質(zhì)量守恒質(zhì)量流量qm=qVρ=ρuA

平均流速定態(tài)，不可壓縮流體

u1A1=u2A2第21頁(yè)/共289頁(yè)氣體密度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：換算：質(zhì)量流速不隨溫度壓力變化第22頁(yè)/共289頁(yè)3.2機(jī)械能守衡3.2.1柏努利方程

,J/kg物理意義：三項(xiàng)機(jī)械能之和為常數(shù)或

，J/N=m

幾何意義：位頭、壓頭、速度頭總高為常數(shù)第23頁(yè)/共289頁(yè)柏努利方程的應(yīng)用條件：1）重力場(chǎng)，定態(tài)流動(dòng)，不可壓縮的理想流體沿軌線2）無(wú)外加機(jī)械能或機(jī)械能輸出3.2.2推廣到工程上可用形式：沿軌線--→沿流線定態(tài)：流線與軌線重合

u、p等參數(shù)與時(shí)間無(wú)關(guān)沿流線--→沿流管截面處均勻流（沒有加速度）截面處流速均勻分布理想流體→粘性損失引入hf第24頁(yè)/共289頁(yè)關(guān)于加速度：點(diǎn)1有當(dāng)?shù)丶铀俣取⒂羞w移加速度點(diǎn)2只有當(dāng)?shù)丶铀俣赛c(diǎn)3有遷移加速度點(diǎn)4沒有加速度第25頁(yè)/共289頁(yè)均勻流段均勻分布第26頁(yè)/共289頁(yè)得機(jī)械能衡算式：3.2.3應(yīng)用時(shí)注意：

u1A1=u2A2+u3A3第27頁(yè)/共289頁(yè)應(yīng)用時(shí)注意：第28頁(yè)/共289頁(yè)3.2.4工程應(yīng)用：(1)測(cè)風(fēng)量由1-1至2-2排方程壓差計(jì)：可得：

第29頁(yè)/共289頁(yè)(2)虹吸從1-1至2-2排方程第30頁(yè)/共289頁(yè)(3)馬利奧特容器求水面在a-a面以上時(shí)的放水速度由a-a面至出口小孔截面2-2排方程這時(shí)的流動(dòng)條件是定態(tài)的實(shí)際:第31頁(yè)/共289頁(yè)練習(xí)①u1

u2A.>；B.=；C.<

第32頁(yè)/共289頁(yè)②ρ,ρi,D,d,qV均相等，則R

R’A.>；B.=；C.<

第33頁(yè)/共289頁(yè)②

從1-1截面至2-2截面排柏努利方程R與水平放、斜放、垂直放都無(wú)關(guān)第34頁(yè)/共289頁(yè)擬定態(tài)處理已知：D=1m,d=40mm,h=0.5m求：放完水所需時(shí)間τ

第35頁(yè)/共289頁(yè)解：從1至2截面排柏努利方程任一瞬時(shí)∴對(duì)桶內(nèi)液體作質(zhì)量衡算輸入+生成=輸出+積累第36頁(yè)/共289頁(yè)3.3動(dòng)量守恒牛頓第二定律可寫成：FΔt=Δ(mu)取單位時(shí)間計(jì)：

F=Δ(qmu)=Σ出qmu-Σ進(jìn)qmu單進(jìn)單出：ΣFX=qm(u2x-u1x)ΣFy=qm(u2y-u1y)ΣFz=qm(u2z-u1z)條件：定態(tài)流動(dòng)，管截面上速度均勻分布第37頁(yè)/共289頁(yè)工程應(yīng)用：（1）流量分配取一節(jié)作分析忽略壁面摩擦阻力，按x方向動(dòng)量守恒式因支管流水，，所以，第38頁(yè)/共289頁(yè)3.3總能量衡算E入+Q+W=E出第39頁(yè)/共289頁(yè)3流體流動(dòng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.1流動(dòng)的型態(tài)對(duì)于水平直管人們發(fā)現(xiàn)兩種規(guī)律：雷諾實(shí)驗(yàn)表明存在兩種流動(dòng)類型判斷依據(jù)：雷諾數(shù)

第40頁(yè)/共289頁(yè)3.1.1層流和湍流的區(qū)別：層流湍流①②③無(wú)微團(tuán)作徑向運(yùn)動(dòng)有微團(tuán)作徑向運(yùn)動(dòng)④層流層從中心到管壁層流內(nèi)層附壁⑤

第41頁(yè)/共289頁(yè)⑥hf與無(wú)關(guān)hf與有關(guān)⑦⑧傳熱、傳質(zhì)慢傳熱、傳質(zhì)快層流和湍流的本質(zhì)區(qū)別:

是否存在速度、壓強(qiáng)的脈動(dòng)性3.1.2流型判據(jù)

Re<2000層流

2000<Re<4000或?yàn)閷恿?，或?yàn)橥牧?/p>

Re>4000湍流

第42頁(yè)/共289頁(yè)3.2圓管內(nèi)速度分布層流條件下：特征方程邊界條件r=R處u=0積分得由，得第43頁(yè)/共289頁(yè)3.3邊界層及邊界層脫體3.3.1邊界層實(shí)際流體μ≠0，壁面無(wú)滑脫邊界層---流動(dòng)流體受固體壁面阻滯而造成速度梯度的區(qū)域第44頁(yè)/共289頁(yè)入口段阻力大、傳熱、傳質(zhì)快入口段至

δ=r，匯合處流型決定管內(nèi)流型層流內(nèi)層、緩沖層、湍流區(qū)測(cè)量圓管內(nèi)的壓強(qiáng)、流速等參數(shù)，應(yīng)將儀表安裝在入口段以后第45頁(yè)/共289頁(yè)3.3.2邊界層脫體流體繞過圓柱的流動(dòng)邊界層脫體的后果：1.產(chǎn)生大量的旋渦，2.造成較大能量損失

第46頁(yè)/共289頁(yè)4阻力損失4.1兩種阻力損失劃分：直管阻力損失（沿程阻力損失）局部阻力損失（管件、閥件的阻力損失）4.1.1直管阻力損失影響因素有三種：①物性因素ρ，μ②設(shè)備因素d,l,ε③操作因素u機(jī)械能衡算對(duì)于直管，u1=u2，第47頁(yè)/共289頁(yè)4.1.2泊謖葉方程層流時(shí)，已得應(yīng)用條件：①牛頓流體

②層流狀態(tài)

③圓直管速度分布穩(wěn)定段（非入口段）層流直管阻力也可寫成達(dá)西-威斯巴赫式第48頁(yè)/共289頁(yè)4.2湍流直管阻力損失4.2.1摩擦系數(shù)（莫迪圖）層流時(shí)，管內(nèi)全部為層流，λ與ε/d無(wú)關(guān)湍流時(shí)，層流內(nèi)層厚度δ，δ>ε,水力光滑管,λ與Re有關(guān),與ε/d無(wú)關(guān)δ~ε,λ與Re、ε/d都有關(guān)δ<ε,完全湍流粗糙管,λ與Re無(wú)關(guān),與ε/d有關(guān)同一根管子，可以既是光滑管，又是粗糙管

第49頁(yè)/共289頁(yè)查Re=2×104,ε/d=0.01時(shí)的λ=0.041第50頁(yè)/共289頁(yè)查Re=104,ε/d=0.0001時(shí)的λ=0.03第51頁(yè)/共289頁(yè)

范寧摩擦因數(shù)f=λ/44.2.2非圓形直管阻力損失用當(dāng)量直徑de這里de僅用于和速度u為實(shí)際平均速度，而第52頁(yè)/共289頁(yè)4.3局部阻力損失管件閥件處流道變化大，多發(fā)生邊界層脫體,

產(chǎn)生大量旋渦，消耗了機(jī)械能第53頁(yè)/共289頁(yè)4.3.1局部阻力計(jì)算式ζ---阻力系數(shù)

le---當(dāng)量長(zhǎng)度實(shí)測(cè)的ζ和le已成圖表，供設(shè)計(jì)使用注意：1.兩種方法并不一致，都有近似

2.計(jì)算所取速度要看圖表規(guī)定阻力的單位有三種：

①損失壓降Pa=N/m2②損失能量J/kg③損失壓頭J/N=m第54頁(yè)/共289頁(yè)查截止閥全開,接管內(nèi)徑d=100mm時(shí)的當(dāng)量長(zhǎng)度le第55頁(yè)/共289頁(yè)查管道出口損失ζ值第56頁(yè)/共289頁(yè)工程計(jì)算(一)水平管輸油

在250kPa的壓差下輸送ρ=800kg/m3,μ=0.1Pa·s的油品，管長(zhǎng)l+le=10km,管內(nèi)徑d=300mm。求:流量為多少m3/s？解：畫簡(jiǎn)圖，從1至2排機(jī)械能守恒式

第57頁(yè)/共289頁(yè)因μ較大，可先設(shè)Re<2000，層流驗(yàn)原設(shè)成立，計(jì)算有效

第58頁(yè)/共289頁(yè)工程計(jì)算(二)高位槽送液

由一高位槽向攪拌反應(yīng)器送料，料液性質(zhì)同20℃的水，流量1.3l/s,鍍鋅鐵管φ42×3mm,管長(zhǎng)10m，90°彎頭4個(gè)，閘閥(全開)1個(gè)。試求：Z應(yīng)為多少m。第59頁(yè)/共289頁(yè)解：查90°彎頭ζ=0.75,閘閥全開ζ=0.17,出口ζ=1取ε=0.2mm,ε/d=0.0056,查λ=0.033由高位槽液面至反應(yīng)器液面作機(jī)械能衡算第60頁(yè)/共289頁(yè)兩個(gè)工程計(jì)算的不同特點(diǎn)：1．已知設(shè)備狀況，求生產(chǎn)能力(輸送能力)----操作型問題2．已知生產(chǎn)能力要求，求設(shè)備狀況

----設(shè)計(jì)型問題第61頁(yè)/共289頁(yè)5管路計(jì)算5.1變量分析5.1.1變量質(zhì)量守恒式機(jī)械能衡算式摩擦系數(shù)計(jì)算式

第62頁(yè)/共289頁(yè)5.1.2阻力損失壓差—管路狀況—流量三者關(guān)系結(jié)論：①管路狀況一定，qV↑,hf↑②hf(ΔP)一定,ζ↑,qV↓③qV一定,ζ↑,hf↑

圖中，ζ↑,則hfAB____,pA____,pB____,為什么若水流方向相反呢，ζ↑,則hfAB___,pA__,pB__第63頁(yè)/共289頁(yè)結(jié)論：閥門關(guān)小，上游壓強(qiáng)上升，下游壓強(qiáng)下降，壓差增大閥門開大，上游壓強(qiáng)下降，下游壓強(qiáng)上升，壓差減小判斷1：ζB不變，ζA↑，h1__,h2__,(h1-h2)__；ζA不變，ζB↑，h1__,h2__,(h1-h2)___第64頁(yè)/共289頁(yè)判斷2：閥關(guān)閉時(shí),壓強(qiáng)閥打開時(shí),壓強(qiáng)

,若水流方向相反呢,,判斷3：以下說法是否正確①閥門調(diào)節(jié)流量是由于改變了管道的截面;②任何管路，流量qV↑必有hf↑;③閥關(guān)小，中ζ↑,u↓,而hf的變化無(wú)法判斷。

第65頁(yè)/共289頁(yè)判斷4：發(fā)生了什么問題？①如何判斷上游、下游？②如何判斷泄漏與阻塞？判斷5：橡皮水管出水時(shí),將管子出口捏扁，出水速度、流量如何變化？判斷6：

ζ1↑,qV__,qV1__,qV2__,qV3__第66頁(yè)/共289頁(yè)問題：某塔底部接一Π形管，管長(zhǎng)LAB=3m，LAC=4.5m(以上管長(zhǎng)均包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度)，管徑d=20mm，直管摩擦系數(shù)λ=0.02，Π形管出口與B點(diǎn)的高度差H=1.5m,塔內(nèi)壓強(qiáng)為大氣壓，塔上部流下的液體量qV=0.32L/s。試求：(1)當(dāng)連通管上的閥門開啟、流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，塔底液面高度h為多少？(2)當(dāng)連通管上的閥門關(guān)閉、流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，塔底液面高度h為多少？

第67頁(yè)/共289頁(yè)答：1．閥開時(shí)，由液面至B截面列方程2．閥關(guān)時(shí)，由液面至C截面列方程

h=-1.209m

第68頁(yè)/共289頁(yè)5.2簡(jiǎn)單管路計(jì)算5.2.1串聯(lián)管路計(jì)算方程特點(diǎn)：hf總=hf1+hf2+hf3

qV=qV1=qV2=qV3注意各段阻力計(jì)算的u、l、d、λ的不同第69頁(yè)/共289頁(yè)5.2.2并聯(lián)管路計(jì)算分流或合流時(shí)，有能量的損失和交換，有時(shí)ζ<0對(duì)于長(zhǎng)管，三通處的阻力相對(duì)很小可忽略方程特點(diǎn)：

qV總=qV1+qV2

注意hf不要重復(fù)計(jì)算第70頁(yè)/共289頁(yè)工程計(jì)算(一)

原有一長(zhǎng)輸油管路,直徑d1=1m,流量為qV1,現(xiàn)為了增加輸油量的50%,在原來(lái)的長(zhǎng)管旁并接一根直徑為d2的長(zhǎng)管。已知油在原管道中為層流。求：d2=?第71頁(yè)/共289頁(yè)解：∵h(yuǎn)f1=hf2,∵qV2<qV1,則

d2<d1,u2<u1,

∴Re2<Re1,小管中也為層流或第72頁(yè)/共289頁(yè)得，第73頁(yè)/共289頁(yè)工程計(jì)算(二)

已知：泵提供給流體的能量he=150J/kg,lAB=20m,lBC=20m,lBD=30m(均已包括le),dAB=38mm，dBC=25mm，dBD=25mm，各管λ=0.025。求：qVC,qVD(m3/s)第74頁(yè)/共289頁(yè)解：從B點(diǎn)至C點(diǎn),機(jī)械能衡算從B點(diǎn)至D點(diǎn),機(jī)械能衡算由于zC=zD,pC=pD=pa得由得

uC=1.21uD

，∵dC=dD,∴qVC=1.21qVD

第75頁(yè)/共289頁(yè)

qV=qVC+qVD=2.21qVD從0點(diǎn)至D點(diǎn),機(jī)械能衡算和代回衡算式，得

150=6×9.81+(2.5+6.43)×107q2VD得qVD=1.01×10-3m3/s

qVC=1.21qVD=1.22×10-3m3/s第76頁(yè)/共289頁(yè)練習(xí)：①在直徑相同的圓管中,分別流著粘油和清水,

若Re數(shù)相同,則：油速

水速；②流體流過串聯(lián)管路

dA>dB,則ReA

ReB；③在直徑相同的兩水平圓管內(nèi),分別流著常溫常壓下的空氣、水,流速相同,且均為湍流,

則Re氣

Re水,單位管長(zhǎng)，hf氣

hf水,

氣

水第77頁(yè)/共289頁(yè)①解：，，∵v油>v水，∴u油>u水②解：，d大，Re小③解：，∵v空氣>v水，∴Re空氣<Re水,

，∵λ空氣≥λ水，∴hf空氣≥hf水

第78頁(yè)/共289頁(yè)④直管中hf∝,層流時(shí),a=

,b=

；充分湍流時(shí),a=

,b=

；光滑管,a=

,b=

.⑤圖示流程,各管d均相等,兩支管只考慮閥門阻力,已知ζ1=5，ζ2=25,現(xiàn)開大閥門2使得兩管流速u1=u2=2m/s。1.阻力損失(hfA0+hf0B)

,(↑，↓，不變)2.按g≈10m/s2估算ζ’2=

。第79頁(yè)/共289頁(yè)④解：層流∝

充分湍流∝

光滑管∝∝⑤解：不變，ζ’2=15

第80頁(yè)/共289頁(yè)⑥圖示并聯(lián)管路,已知

d2=2d1,l2=2l1,兩管均為層流，則qV1=

qV2。⑦圓管內(nèi)層流時(shí)，若管徑縮小一半，流量不變，阻力損失是原來(lái)的

倍。高度湍流時(shí)，若流量增加一倍，管徑不變，阻力損失是原來(lái)的

倍。第81頁(yè)/共289頁(yè)⑥解：層流

∵h(yuǎn)f1=hf2,∴

⑦解：層流hf∝

，高度湍流hf∝

，第82頁(yè)/共289頁(yè)⑧流動(dòng)處于高度湍流區(qū)，測(cè)得pA=40kPa(表),pB=30kPa(表),qV=0.01m3/s;現(xiàn)將閥門開大,p’B=40kPa(表),q’V=

,p’A=

。

(按g≈10m/s2估算)第83頁(yè)/共289頁(yè)⑧解：從B點(diǎn)至液面C作機(jī)械能衡算

，，

，

從A至B，，

，p’A=60kPa(表)第84頁(yè)/共289頁(yè)5.2.4阻力控制問題(瓶頸問題)總管阻力為主時(shí)，增加分支，qV總幾乎不變支管阻力為主時(shí)，增加分支，qV分支互不干擾

第85頁(yè)/共289頁(yè)流體均布問題第86頁(yè)/共289頁(yè)已知：dB=dC,λB=λC,lC>lB,ζB=ζC探索：如何均布?

第87頁(yè)/共289頁(yè)由0點(diǎn)至兩管口截面列機(jī)械能衡算式當(dāng)ζB,ζC同時(shí)增加時(shí)，uB/uC→1如：dB=dC=30mm,lC=3m,lB=1m,λB=λC=0.025當(dāng)ζB=ζC=0.17時(shí)，uB/uC=1.35當(dāng)ζB=ζC=25時(shí)，uB/uC=1.03,代價(jià)--能量消耗

第88頁(yè)/共289頁(yè)6.2.3分支與匯合管路計(jì)算P1>P2>P3

有三個(gè)式子，

第89頁(yè)/共289頁(yè)管2的流向看P2與P0大小

,進(jìn)0點(diǎn)為正，出0點(diǎn)為負(fù)第90頁(yè)/共289頁(yè)當(dāng)P2=P3時(shí)，相當(dāng)于并聯(lián)管路第91頁(yè)/共289頁(yè)5.3可壓縮氣體的管路計(jì)算特殊性：ρ為p的函數(shù)機(jī)械能衡算式：簡(jiǎn)化：①氣體位能很小，可忽略

②等溫流動(dòng)或溫差不大沿直管不變，λ也不變得

ρm為pm=(p1+p2)/2下的密度第92頁(yè)/共289頁(yè)工程計(jì)算(三)

用d=300mm,l=90km的管道輸送5000kg/h的煤氣，該煤氣在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下密度ρ0=0.62kg/m3，管道λ=0.016，管中煤氣溫度恒定在18℃,起點(diǎn)壓強(qiáng)600kPa(絕)。求：管道末端煤氣壓強(qiáng)為多少kPa(絕)？第93頁(yè)/共289頁(yè)解：質(zhì)量流速迭代求得

p2=188kPa(絕)第94頁(yè)/共289頁(yè)6流速和流量的測(cè)量6.1畢托管沿流線從1至2排柏努利方程

u2=0

根據(jù)h1,h2的指示可算出點(diǎn)速度第95頁(yè)/共289頁(yè)第96頁(yè)/共289頁(yè)6.2孔板流量計(jì)流量第97頁(yè)/共289頁(yè)C0=f(Red,m),m=A0/A1第98頁(yè)/共289頁(yè)文丘里流量計(jì)孔板流量計(jì)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻力損失較大文丘里流量計(jì)特點(diǎn)：阻力損失較小，造價(jià)較高

第99頁(yè)/共289頁(yè)6.3轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子力平衡：(p1-p2)Af=Vfρfg由1-2能量守恒式：重力=浮力+動(dòng)壓差力

第100頁(yè)/共289頁(yè)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)：恒流速、恒壓差刻度換算：出廠標(biāo)準(zhǔn)：液體氣體第101頁(yè)/共289頁(yè)工程計(jì)算(三)刻度換算用轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量乙醇流量，已知：，，測(cè)量范圍內(nèi)CR為常數(shù)，現(xiàn)讀數(shù)為5m3/h，實(shí)際流量為多少？解：出廠標(biāo)定第102頁(yè)/共289頁(yè)流量計(jì)比較畢托管：測(cè)得點(diǎn)速度，流量須計(jì)算孔板流量計(jì)：測(cè)得銳孔平均速度，

A0恒定,u0變化,Δp變化,不易阻塞轉(zhuǎn)子流量計(jì)：測(cè)得的流量讀數(shù)需換算

Δp恒定,u0恒定,A0變化,易阻塞

第103頁(yè)/共289頁(yè)7非牛頓流體的流動(dòng)非牛頓流體的基本特性粘度第104頁(yè)/共289頁(yè)1.1流體輸送機(jī)械分類液體輸送機(jī)械動(dòng)力式：葉片式：離心泵、軸流泵、旋渦泵射流式：噴射泵容積式：往復(fù)式：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵旋轉(zhuǎn)式：齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵氣體輸送機(jī)械動(dòng)力式：葉片式：離心式、軸流式、混流式射流式：噴射式真空泵容積式：往復(fù)式：活塞式、柱塞式、隔膜式旋轉(zhuǎn)式：螺桿式、羅茨式、液環(huán)式第二部分流體輸送機(jī)械第105頁(yè)/共289頁(yè)目的：給流體加入機(jī)械能1．1管路特性從1至2截面第106頁(yè)/共289頁(yè)高度湍流，K與流量無(wú)關(guān)1．2管路特性的影響因素阻力部分：①管徑d②管長(zhǎng)l、le或ζ③勢(shì)能增加部分：①位差Δz②壓差Δp③密度ρ第107頁(yè)/共289頁(yè)2離心泵2．1離心泵的工作原理1．主要構(gòu)件葉輪：迫使液體高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場(chǎng)中心加入低勢(shì)能、低動(dòng)能液體外緣輸出高勢(shì)能、高動(dòng)能液體蝸殼：流道逐漸擴(kuò)大，將動(dòng)能部分轉(zhuǎn)化成勢(shì)能第108頁(yè)/共289頁(yè)第109頁(yè)/共289頁(yè)2．理論壓頭離心泵理論壓頭影響因素①葉片彎角β2和流量qV后彎葉片：機(jī)械效率高第110頁(yè)/共289頁(yè)②葉輪轉(zhuǎn)速n

u2=nπD2

如果qV∝n，那么HT∝n2

③液體密度不出現(xiàn)

Δp∝ρgHT,氣縛現(xiàn)象灌泵---吸入管裝單向閥(底閥)

泵啟動(dòng)前:灌泵排氣第111頁(yè)/共289頁(yè)2．2離心泵的特性曲線1．泵的有效壓頭容積損失:部分流體漏回入口處水力損失:μ≠0,葉片數(shù)目有限機(jī)械損失:軸承、軸封的摩擦揚(yáng)程(壓頭)不等于升揚(yáng)高度2．泵的有效功率

Pe=ρgqVHe

Pa隨流量qV單調(diào)上升泵啟動(dòng)時(shí)關(guān)出口閥3．泵的效率第112頁(yè)/共289頁(yè)泵的特性曲線測(cè)定d吸=38mm,d出=25mm,測(cè)得水流量qV=5×10-4m3/s,p壓=0.2MPa,p真=27kPa。求：He=?第113頁(yè)/共289頁(yè)解：由泵進(jìn)、出口列方程第114頁(yè)/共289頁(yè)4．特性曲線的影響因素①密度:

ρ對(duì)He~qV,η~qV無(wú)影響;對(duì)Pa~qV有影響②粘度:

μ對(duì)He~qV,η~qV，Pa~qV都有影響③轉(zhuǎn)速:

當(dāng)n變化<20%時(shí)，比例定律：如果則有

第115頁(yè)/共289頁(yè)4．特性曲線的影響因素車削定律：如果則有

第116頁(yè)/共289頁(yè)5．比轉(zhuǎn)數(shù)ns--綜合性能參數(shù)qV為流量m3/sH為揚(yáng)程mn為轉(zhuǎn)速r/min第117頁(yè)/共289頁(yè)2．3離心泵的流量調(diào)節(jié)和組合操作1．工作點(diǎn)第118頁(yè)/共289頁(yè)2．流量調(diào)節(jié)①出口閥開度優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便、靈活缺點(diǎn)：能耗②改變轉(zhuǎn)速n節(jié)能，但不方便新老泵特性曲線關(guān)系時(shí)，

∴(比例點(diǎn))

第119頁(yè)/共289頁(yè)例1已知：充分湍流，λ=常數(shù)，現(xiàn)將離心水泵由輸水改為輸送CCl4,ρ=1630kg/m3求：①當(dāng)p1=p2時(shí),qV

,H

,η

,p出

,Pe

;②當(dāng)p1<p2時(shí)，qV

,H

,η

,p出

,Pe

。第120頁(yè)/共289頁(yè)解：①管路特性不變,工作點(diǎn)不變,qV不變,H不變,η不變。由點(diǎn)3至2排能量方程第121頁(yè)/共289頁(yè)②管路特性曲線下移，因↓，圖解思維qV↑，H↓，η不定

第122頁(yè)/共289頁(yè)例3圖示管路輸送液體,泵轉(zhuǎn)速n=2900r/min時(shí)，泵特性曲線為He=40-0.1qV2(He—m,qV—m3/h)流量為10m3/h,現(xiàn)欲采用降低轉(zhuǎn)速的辦法使流量減少30%(流動(dòng)處于阻力平方區(qū))。求：轉(zhuǎn)速n’應(yīng)降至多少？第123頁(yè)/共289頁(yè)解：管路H=12+KqV2原工作點(diǎn)A:

qV=10m3/h

H=40-0.1×102=30m代入管路方程

新工作點(diǎn)B:qV’=7m3/h;H’=12+0.18×72=20.82m將,同時(shí)代入泵特性方程H=40-0.1qV2得新泵特性方程第124頁(yè)/共289頁(yè)將B點(diǎn)qV’=7m3/h;H’=12+0.18×72=20.82m代入得

n’=0.8018×2900=2325r/min易犯錯(cuò)誤：解：=2030r/min對(duì)工作點(diǎn)的含義毫無(wú)認(rèn)識(shí).第125頁(yè)/共289頁(yè)3．組合操作①串聯(lián)組合同樣流量下，兩泵壓頭相加

H單=φ(qV)，H串=2φ(qV)

例如：H單=20-2qV2

H串=40-4qV2

工作點(diǎn)

H’≠2H第126頁(yè)/共289頁(yè)②并聯(lián)組合同樣壓頭下，兩泵流量相加

H單=φ(qV)，例如：H單=20-2qV2H并=20-0.5qV2

工作點(diǎn)

qV’≠2qV第127頁(yè)/共289頁(yè)第128頁(yè)/共289頁(yè)2.4離心泵的安裝高度1．汽蝕現(xiàn)象葉輪入口K處壓強(qiáng)最低，Hg太大時(shí)，pK≤pV,液體汽化，形成汽泡，受壓縮后潰滅。后果：葉輪受沖擊而出現(xiàn)剝落泵軸振動(dòng)強(qiáng)烈，甚至振斷第129頁(yè)/共289頁(yè)2．必需汽蝕余量[Δh]由1至K：pK=pV,發(fā)生汽蝕,這時(shí)p1最小,最小汽蝕余量Δhmin必需汽蝕余量[Δh]=Δhmin+0.3第130頁(yè)/共289頁(yè)2．泵的汽蝕余量Δh定義由0至1：避免汽蝕：Δh>[Δh]或Δh-[Δh]>0第131頁(yè)/共289頁(yè)允許安裝高度[Hg]為實(shí)際安裝高度Hg<[Hg]即可?；蛴迷试S吸上真空高度第132頁(yè)/共289頁(yè)再沸器循環(huán)泵第133頁(yè)/共289頁(yè)例4圖示兩槽間要安裝一臺(tái)離心泵，常壓下輸送20℃水，流量qV=45m3/h,現(xiàn)有一臺(tái)清水泵,在此流量下He=32.6m，[Δh]=3.5m,已算得Hf吸入=1m，Hf壓出(閥全開)=6m。試問：這臺(tái)泵是否可用？第134頁(yè)/共289頁(yè)解：應(yīng)當(dāng)滿足①安裝高度②揚(yáng)程①=10.33-0.24-1-3.5=5.59m>Hg=3m②兩槽液面之間列管路方程

H=ΔZ+ΣHf=20+1+6=27m<32.6m該泵可以用，在使用中用閥門調(diào)去多余的能量。

第135頁(yè)/共289頁(yè)解：應(yīng)當(dāng)滿足①安裝高度②揚(yáng)程①=10.33-0.24-1-3.5=5.59m>Hg=3m②兩槽液面之間列管路方程

H=ΔZ+ΣHf=20+1+6=27m<32.6m該泵可以用，在使用中用閥門調(diào)去多余的能量。

第136頁(yè)/共289頁(yè)2．5離心泵的類型與選用1．類型①清水泵---單級(jí)、多級(jí)、雙吸②耐腐蝕泵---用耐腐蝕材料③油泵---密封良好④液下泵---轉(zhuǎn)軸特別長(zhǎng)⑤屏蔽泵---無(wú)密封、無(wú)泄漏2．選用①根據(jù)泵的工作條件，如腐蝕性、潛水等確定泵的類型；②根據(jù)管路所需的qV，H，確定泵的型號(hào)。第137頁(yè)/共289頁(yè)選用泵型號(hào)最方便的圖—型譜圖第138頁(yè)/共289頁(yè)查qV=10m3/h,He=30m,可選50-32-160,n=2900rpm

或65-40-315,n=1450rpm第139頁(yè)/共289頁(yè)3．容積式泵3.1往復(fù)泵主要構(gòu)件：泵缸、活塞、活門3.2工作原理：直接提供壓強(qiáng)能第140頁(yè)/共289頁(yè)3.3流量特點(diǎn)：1)正位移特性:流量由泵決定,

與管路特性無(wú)關(guān)2)流量:qV=ALnηV

A泵缸截面,L活塞行程,

n轉(zhuǎn)速,ηV容積效率3)不均勻性:

加氣室,雙動(dòng),多缸第141頁(yè)/共289頁(yè)4)流量調(diào)節(jié):①旁路閥

②改變轉(zhuǎn)速和行程3.4揚(yáng)程:

在電機(jī)功率范圍內(nèi)，由管路特性決定3.5操作:

一般無(wú)氣縛，能自吸3.6安裝:

不裝出口調(diào)節(jié)閥也有汽蝕問題旋轉(zhuǎn)泵：螺桿泵、齒輪泵第142頁(yè)/共289頁(yè)5．氣體輸送機(jī)械5.1氣體輸送特點(diǎn)：

1．流量：ρ液≈1000ρ氣，當(dāng)質(zhì)量流量相同時(shí)，

qV氣≈1000qV液

2．經(jīng)濟(jì)流速：水1~3m/s；空氣15~25m/su氣≈10u液，動(dòng)能項(xiàng)大

3．管徑，qm相同時(shí)，

u↑10倍,ρ↓倍,d↑10倍第143頁(yè)/共289頁(yè)5.2氣體輸送機(jī)械分類按結(jié)構(gòu)分：離心式例：離心風(fēng)機(jī)往復(fù)式往復(fù)式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)式羅茨風(fēng)機(jī)流體作用式噴射泵一般按進(jìn)出口壓強(qiáng)差分：通風(fēng)機(jī)：出口壓強(qiáng)≤15kPa(表)

鼓風(fēng)機(jī)：出口壓強(qiáng)15kPa~0.3MPa(表)

壓縮機(jī)：出口壓強(qiáng)>0.3MPa(表)

真空泵：生成負(fù)壓，進(jìn)口<0.1MPa,出口0.1MPa第144頁(yè)/共289頁(yè)5.2.1真空泵目的：獲得和維持負(fù)壓主要性能參數(shù)：1)抽氣速率泵吸入口體積流量m3/s2)抽氣量泵吸入量Pam3/s3)極限真空泵吸入口穩(wěn)定最低壓力4)最大反壓力保證正常工作的最高出口壓力5)起動(dòng)壓力保證正常起動(dòng)工作的壓力類型：往復(fù)式、液環(huán)式、射流式第145頁(yè)/共289頁(yè)真空泵抽的是什么？①漏入系統(tǒng)的空氣②系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的不凝性氣體③部分物料(占有一定的分壓)

第146頁(yè)/共289頁(yè)選真空泵時(shí)注意：1．抽氣速率要大于漏氣速率2．被帶走的物料量的多少第147頁(yè)/共289頁(yè)5.3通風(fēng)機(jī)1．常用類型：軸流式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)2．離心式通風(fēng)機(jī)原理與離心泵相同，不同之處：①風(fēng)壓pT∝ρ②動(dòng)能在總機(jī)械能中所占比重明顯第148頁(yè)/共289頁(yè)3．特性曲線參數(shù)：風(fēng)量qV,風(fēng)壓pT,pS,功率P,效率η出廠標(biāo)準(zhǔn)：0.1MPa,20℃空氣,ρ=1.2kg/m3以入口狀態(tài)為基準(zhǔn)：

①qV,②ρ,③pT,使用中注意換算第149頁(yè)/共289頁(yè)例1某離心風(fēng)機(jī)銘牌給出全壓1.8×103Pa,現(xiàn)用于輸送ρ’=1.5kg/m3的氣體。求：PT’=?解：第150頁(yè)/共289頁(yè)5.3.2鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)1．羅茨風(fēng)機(jī)注意：①正位移特性

②溫度過高會(huì)使轉(zhuǎn)子卡住第151頁(yè)/共289頁(yè)2.離心式壓縮機(jī)第152頁(yè)/共289頁(yè)離心式壓縮機(jī)的操作范圍1.喘振(喘振工況點(diǎn))---流量下限2.阻塞(滯止工況點(diǎn))---流量上限第153頁(yè)/共289頁(yè)能量衡算hth

葉輪輸給氣體的功J/kg第154頁(yè)/共289頁(yè)5.5.1往復(fù)式壓縮機(jī)原理與往復(fù)泵相同余隙容積：當(dāng)壓縮比p2/p1達(dá)到上限時(shí)，VB=VC,

吸不進(jìn)新的氣體，流量為零主要參數(shù)：①示功圖,第155頁(yè)/共289頁(yè)②排氣量qV，以吸入狀態(tài)為基準(zhǔn)排氣溫度理論功率第156頁(yè)/共289頁(yè)1概述1.1攪拌的目的1.互溶液體的均勻混合2.多相物體的分散和接觸氣泡分散于液體中液滴分散于不互溶液體中固體顆粒懸浮于液體中3.強(qiáng)化傳熱3.4液體攪拌第157頁(yè)/共289頁(yè)攪拌設(shè)備：攪拌槽、攪拌裝置、軸封攪拌槽：槽體、擋板、換熱管等附件攪拌裝置：傳動(dòng)裝置、攪拌軸、攪拌槳第158頁(yè)/共289頁(yè)1.2攪拌器的類型按結(jié)構(gòu)分類：推進(jìn)式攪拌器液體軸向流出適于低粘度液體

μ<3Pa·s第159頁(yè)/共289頁(yè)渦輪式攪拌器有徑向和軸向適于液體粘度

μ<30Pa·s第160頁(yè)/共289頁(yè)槳式攪拌器有平槳和斜槳適于液體粘度

μ<50Pa·s第161頁(yè)/共289頁(yè)錨式、框式攪拌器

適于液體粘度

μ<300Pa·s第162頁(yè)/共289頁(yè)螺帶式攪拌器

適于液體粘度

μ<500Pa·s第163頁(yè)/共289頁(yè)2．?dāng)嚢杵餍阅軈?shù)攪拌雷諾數(shù)ReM功率準(zhǔn)數(shù)K功率P=Kρn3d5第164頁(yè)/共289頁(yè)2.3混合效果的度量1．調(diào)勻度I

當(dāng)CA<CA0

當(dāng)CA>CA0平均調(diào)勻度第165頁(yè)/共289頁(yè)2．分隔尺度調(diào)勻度與取樣尺寸有關(guān)氣泡直徑液滴直徑顆粒直徑3.宏觀混合與微觀混合設(shè)備尺度混合——總體流動(dòng)旋渦尺度混合——剪切力場(chǎng)（液滴大小分布、氣泡大小分布）分子尺度混合——分子擴(kuò)散第166頁(yè)/共289頁(yè)2混合機(jī)理2.1攪拌器的兩個(gè)功能1．總體流動(dòng)——將流體輸送到攪拌釜內(nèi)各處大尺度宏觀混合2．強(qiáng)剪切或高度湍動(dòng)——產(chǎn)生剪切力場(chǎng)或旋渦小尺度宏觀混合，促進(jìn)微觀混合注意：流體不是靠槳葉直接打碎的，而是靠高剪切力場(chǎng)撕碎的。第167頁(yè)/共289頁(yè)3.2強(qiáng)化過程的工程措施不利因素——抑制；有利因素——調(diào)動(dòng)3.2.1不利因素1.打旋卷入空氣電機(jī)負(fù)荷不穩(wěn)定液體溢出2．流體走短路

qV不足有死區(qū)3.阻力不足能量加不進(jìn)、打滑第168頁(yè)/共289頁(yè)3.2.2工程措施：1.提高轉(zhuǎn)速——提高流量qV、壓頭H2.加擋板——消除打旋，增加阻力四塊擋板——全擋板3.偏心安裝——破壞循環(huán)回路的對(duì)稱性第169頁(yè)/共289頁(yè)4.裝導(dǎo)流筒——避免短路及死區(qū)第170頁(yè)/共289頁(yè)4攪拌器的設(shè)計(jì)和放大4.1攪拌器的設(shè)計(jì)1）攪拌器類型、攪拌釜幾何形狀2）具體尺寸、攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌功率混合效果與功率消耗P=ρgHqV

增加功率—改善混合效果能量合理有效利用—與槳形、尺寸選擇有關(guān)第171頁(yè)/共289頁(yè)混合時(shí)間Tm-----達(dá)到規(guī)定混合程度所需時(shí)間混合準(zhǔn)數(shù)nθ=nTm

物理意義：達(dá)到規(guī)定混合程度所需圈數(shù)攪拌功率的分配小直徑，高轉(zhuǎn)速——強(qiáng)剪切力場(chǎng)大直徑，低轉(zhuǎn)速——大流量轉(zhuǎn)速與直徑可根據(jù)需要而人為調(diào)整第172頁(yè)/共289頁(yè)4.2攪拌器的放大幾何相似，對(duì)應(yīng)邊成同一比例，都相同第173頁(yè)/共289頁(yè)放大過程（設(shè)計(jì)）小試→中試→工業(yè)設(shè)計(jì)，逐級(jí)放大過程中要解決：1.攪拌器的類型、攪拌釜的形狀

——看工藝過程特點(diǎn)2.幾何尺寸、轉(zhuǎn)速n、功率P——看放大準(zhǔn)則幾何相似放大——便于用同一根功率曲線第174頁(yè)/共289頁(yè)放大準(zhǔn)則1．不變，2.單位體積能耗不變，,

，3.葉片端部切向速度不變，4.不變，具體要看混合效果，可能這四個(gè)準(zhǔn)則都不適用，須找新的放大規(guī)律。第175頁(yè)/共289頁(yè)1固定床固定床—由許多固體顆粒堆積成的靜止顆粒層第四部分流體通過顆粒層的流動(dòng)第176頁(yè)/共289頁(yè)2顆粒床層的特性2.1單顆粒的特性球形顆粒，只需一個(gè)參數(shù)dp顆粒特性:體積表面積比表面實(shí)際遇到兩個(gè)問題：①非球形②大小不一(分布)第177頁(yè)/共289頁(yè)非球形：定當(dāng)量直徑，目標(biāo)不同結(jié)果不同

體積當(dāng)量dev,

面積當(dāng)量des，比表面當(dāng)量dea,兩個(gè)獨(dú)立的,取dev和球形度(形狀系數(shù))ψψ≤1第178頁(yè)/共289頁(yè)例1邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=4mm的正方體顆粒求：dev,des,dea,ψ,a解：第179頁(yè)/共289頁(yè)②dev,des,dea三者關(guān)系

dea≤dev≤des

第180頁(yè)/共289頁(yè)2.2顆粒群的特性大小不一：篩分定平均直徑dm，準(zhǔn)則：比表面相等2.3床層特性

①空隙率∴ε受充填方式的影響

②床層比表面第181頁(yè)/共289頁(yè)3．流體通過固定床的壓降康采尼方程適用條件Re’<2歐根方程：粘性項(xiàng)慣性項(xiàng)Re’<3.3時(shí)，可忽略慣性項(xiàng)Re’>100時(shí)，可忽略粘性項(xiàng)第182頁(yè)/共289頁(yè)例1要估計(jì)20℃,1.0MPa(絕)的CO通過固定床脫硫器的壓降,用20℃,101.3kPa(絕)的空氣進(jìn)行實(shí)測(cè)，測(cè)得u=0.4m/s時(shí)，u=0.9m/s時(shí)。求：CO以u(píng)=0.5m/s通過時(shí)的。已知：20℃,1.0MPa(絕)的一氧化碳

μ=2.4×10-5Pa?s,ρ=11.4kg/m3第183頁(yè)/共289頁(yè)解：20℃常壓空氣ρ=1.2kg/m3,μ=1.81×10-5Pa?s根據(jù)歐根方程，取代入空氣數(shù)據(jù)470=C1×1.81×10-5×0.4+C2×1.2×0.422300=C1×1.81×10-5×0.9+C2×1.2×0.92解得C1=3.9×106,C2=2301一氧化碳

=3.9×106×2.4×10-5×0.5+2301×11.4×0.52=6604Pa/m第184頁(yè)/共289頁(yè)4．過濾原理及設(shè)備4.1基本原理懸浮液中的固體顆粒被過濾介質(zhì)所截留，而清液在壓差下通過多孔過濾介質(zhì)流出，使固液得以分離。4.2兩種過濾方式1）濾餅過濾過濾介質(zhì)縫隙并不需要比顆粒小---架橋現(xiàn)象第185頁(yè)/共289頁(yè)2）深層過濾

適用于含固量很低的懸浮液第186頁(yè)/共289頁(yè)4.3過濾介質(zhì)1）織物介質(zhì)濾布、金屬絲織物可截留顆粒最小直徑5~65μm2）多孔性固體介質(zhì)素瓷、燒結(jié)材料(玻璃、金屬、塑料粉)

可截留顆粒最小直徑1~3μm3）堆積介質(zhì)固體顆粒(砂、炭)、纖維(玻璃棉)組合介質(zhì)如工業(yè)濾紙+濾布、覆膜濾布第187頁(yè)/共289頁(yè)顆粒粘，不出濾液—用助濾劑助濾劑剛性顆粒方式1.預(yù)涂方式2.混入懸浮液第188頁(yè)/共289頁(yè)濾餅洗滌ab段----濾液bc段----溶質(zhì)濃度急劇下降cd段----溶質(zhì)浸取第189頁(yè)/共289頁(yè)工業(yè)上，例如用板框壓濾機(jī)過濾完畢時(shí)，框內(nèi)充滿濾餅第190頁(yè)/共289頁(yè)5過濾計(jì)算5.1物料衡算懸浮液含固量表示方法：質(zhì)量分?jǐn)?shù)w,kg固體/kg懸浮液體積分?jǐn)?shù)φ,m3固體/m3懸浮液

取1kg懸浮液第191頁(yè)/共289頁(yè)取1m3懸浮液注意：①三個(gè)去向要清楚

②基準(zhǔn)要選好濾餅層厚L~V關(guān)系

(V+LA)Φ=LA(1-ε),濾餅空隙率ε與含清液質(zhì)量分率a關(guān)系取1kg濾餅取1m3濾餅

,

第192頁(yè)/共289頁(yè)例1有一板框壓濾機(jī),框的邊長(zhǎng)為450mm,厚度為25mm，有20個(gè)框。用來(lái)過濾含固體w=0.025的水-固懸浮液,濾餅含水40%(質(zhì)量分率),ρp=2100kg/m3,試計(jì)算當(dāng)濾餅充滿濾框時(shí)所得的濾液量。第193頁(yè)/共289頁(yè)解:V餅=0.452×0.025×20=0.101m3=0.583第194頁(yè)/共289頁(yè)5.2過濾速率注意：V為累計(jì)濾液量,m3r濾餅比阻,L(1-ε)=Φq過濾過程特點(diǎn)：1）擬定態(tài)2）濾餅是真正的過濾介質(zhì)第195頁(yè)/共289頁(yè)ΔP餅=rΦqμuΔP=ΔP餅+ΔP介串聯(lián)過程：速率相同qe為過濾介質(zhì)當(dāng)量濾液量參數(shù)歸并

過濾速率基本方程

第196頁(yè)/共289頁(yè)過濾常數(shù)K,qe。是否真正為常數(shù)，得看條件K,qe的影響因素濾餅比阻：不可壓縮濾餅，r=常數(shù),K∝ΔP

可壓縮濾餅,r=r0ΔPS,K∝ΔP1-S,S為壓縮指數(shù)qe與介質(zhì)性質(zhì)、懸浮液性質(zhì)有關(guān)

第197頁(yè)/共289頁(yè)5.3過濾基本方程的應(yīng)用1．恒速過濾隔膜式往復(fù)泵流量一定若τ=0,q=0則或注意K變化第198頁(yè)/共289頁(yè)例2某過濾機(jī)恒速操作

τ(min)=10+10+10①V(l)=4+?+?②共濾了30min后,用VW=0.2V總的洗滌液量洗滌，速率不變,則τW=?③每次過濾洗滌后,所需裝卸時(shí)間τD為20min,

求：生產(chǎn)能力第199頁(yè)/共289頁(yè)解：①由于速度恒定,∴V∝τ

V=4+4+4=12升②∴τW=0.2τ=0.2×30=6min③第200頁(yè)/共289頁(yè)2.恒壓過濾若τ=0,q=0則積分得q2+2qqe=Kτ或V2+2VVe=KA2τ

第201頁(yè)/共289頁(yè)例3某葉濾機(jī)恒壓操作

τ(min)=10+10+10①V(l)=4+2+?②共濾了30min后,用VW=0.2V總的洗滌液量洗滌，

ΔP洗=ΔP濾,μ洗液=μ濾液,則τW=?③每次過濾洗滌后,所需裝卸時(shí)間τD為20min,

求：生產(chǎn)能力第202頁(yè)/共289頁(yè)解：①由恒壓方程V2+2VVe=KA2τ

代入數(shù)據(jù)求KA2,Ve42+2×4Ve=KA2×1062+2×6Ve=KA2×20得Ve=1升，

KA2=2.4升2/分∴τ=30min時(shí)

ΔV=1.54升②洗滌過程定態(tài),恒壓即恒速,餅厚就是過濾終了時(shí)的餅厚(葉濾機(jī))。當(dāng)ΔP洗=ΔP濾,μ洗液=μ濾液時(shí)，第203頁(yè)/共289頁(yè)③=0.124升/分第204頁(yè)/共289頁(yè)3.先變壓后恒壓從τ=τ1,q=q1起開始恒壓操作或如先恒速后恒壓恒速段第205頁(yè)/共289頁(yè)第206頁(yè)/共289頁(yè)第207頁(yè)/共289頁(yè)5.4過濾過程計(jì)算1．生產(chǎn)能力的優(yōu)化間歇過濾機(jī)恒壓操作有優(yōu)化問題令可得τopt第208頁(yè)/共289頁(yè)圖解思維第209頁(yè)/共289頁(yè)5.5常用過濾設(shè)備1.葉濾機(jī)2.板框壓濾機(jī)第210頁(yè)/共289頁(yè)葉濾機(jī)洗滌速率(面積，餅厚不變)若是恒壓操作當(dāng)Ve=0時(shí),第211頁(yè)/共289頁(yè)板框壓濾機(jī)洗滌(面積減半,餅厚加倍)恒壓操作時(shí)當(dāng)Ve=0時(shí),第212頁(yè)/共289頁(yè)3.回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)ΔP一定，第213頁(yè)/共289頁(yè)思考題：

n↑,τ

,Q

,q

,δ餅

。4.離心過濾機(jī)第214頁(yè)/共289頁(yè)例1擬用一板框過濾機(jī)在0.3MPa壓差下恒壓過濾某懸浮液。已知K=7×10-5m2/s,qe=0.015m3/m2,現(xiàn)要求每一操作周期得到10m3濾液,過濾時(shí)間為0.5h,濾餅不可壓縮,懸浮液φ=0.015(m3固體/m3懸浮液),濾餅空隙率ε=0.5,試問：①需要多大的過濾面積；②如操作壓差提高到0.8MPa,恒壓操作?，F(xiàn)有一臺(tái)板框過濾機(jī),每一個(gè)框的尺寸為0.635×0.635×25mm,若要求每個(gè)過濾周期得到的濾液量仍為10m3,過濾時(shí)間不得超過0.5h,則至少需要多少個(gè)框？第215頁(yè)/共289頁(yè)解：①②S=0,=1.87×104m2/s

這樣可行嗎？第216頁(yè)/共289頁(yè)(V+V餅)Φ=V餅(1-ε)

取31個(gè)

第217頁(yè)/共289頁(yè)例2一板框壓濾機(jī)在恒壓下進(jìn)行過濾,水懸浮液含固量0.1kg固體/kg懸浮液,濾餅空隙率ε=0.4,ρp=5000kg/m3,qe=0,若過濾10分鐘,則得濾液1.2m3,試問：①當(dāng)τ=1h,V=?②過濾1小時(shí)后的濾餅體積；③過濾1小時(shí)后，用0.1V的水洗滌,τW=?(操作壓強(qiáng)不變)第218頁(yè)/共289頁(yè)解：①w=0.1,ε=0.5,τ=10min,V=1.2m3V2=KA2τ②第219頁(yè)/共289頁(yè)③第220頁(yè)/共289頁(yè)例3某葉濾機(jī)恒壓過濾操作,過濾介質(zhì)阻力可忽略，過濾終了V=0.5m3,τ=1h,濾液粘度是水的四倍?，F(xiàn)用水洗滌，VW=0.05m3,則τW=

。解：第221頁(yè)/共289頁(yè)6加快過濾速率的途徑過濾技術(shù)的改進(jìn)①物料的適應(yīng)性

②加快過濾速率6.1改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征：空隙率、壓縮性辦法：用助濾劑(剛性,多孔性,尺度均勻)

預(yù)敷和摻濾6.2改變懸浮液中顆粒聚集狀態(tài)目的：小顆?！鄢纱箢w粒辦法：加聚合電解質(zhì)、無(wú)機(jī)電解質(zhì)如：臟水用明礬第222頁(yè)/共289頁(yè)6.3動(dòng)態(tài)過濾傳統(tǒng)的濾餅過濾—終端過濾動(dòng)態(tài)過濾—用機(jī)械的，水力的,電場(chǎng)的方法限制濾餅增長(zhǎng)第223頁(yè)/共289頁(yè)1概述1.1工業(yè)背景重力沉降—除塵旋風(fēng)分離器—回收細(xì)顆粒催化劑粒級(jí)分離—浮選礦物氣流粉碎—細(xì)顆粒的制備流化床—干燥，化學(xué)反應(yīng)氣力輸送—顆粒輸送第五部分顆粒的沉降與輸送第224頁(yè)/共289頁(yè)2顆粒的沉降2.1繞流流體流動(dòng)可分為兩類：①內(nèi)部流動(dòng)—管流