化工原理整理知識點

..WordWord資料第一章流體傳遞現(xiàn)象流體受力：外表力和體積力體積力/場力/質量力：為非接觸力，大小與流體的質量成正比外表力：為接觸力，大小與和流體相接觸的物體〔包括流體本身〕的外表積成正比，流場概念：場和流場；矢量場和標量場；梯度第一節(jié) 流體靜力學壓力流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的靜壓強，又稱為壓力。在靜止流體中，作用于任意點不同方向上的壓力在數(shù)值上均一樣。壓力的單位按壓力的定義，其單位為N/m2，或Pa；以流體柱高度表示，如用米水柱或毫米汞柱等。標準大氣壓的換算關系：1atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mHO2壓力的表示方法表壓=確定壓力－大氣壓力真空度=大氣壓力－確定壓力流體靜力學根本方程靜力學根本方程：21壓力形式：p p211p1

g(z12p2

z)2能量形式 ：

zg1

z2g適用條件：在重力場中靜止、連續(xù)的同種不行壓縮流體。在重力場中，靜止流體內部任一點的靜壓力與該點所在的垂直位置及流體的密度有關，而與該點所在的水平位置及容器的外形無關。在靜止的、連續(xù)的同種液體內，處于同一水平面上各點的壓力處處相等。液面上方壓力變化時，液體內部各點的壓力也將發(fā)生相應的變化。物理意義：靜力學根本方程反映了靜止流體內部能量守恒與轉換的關系，在同一靜常量。應用：壓力及壓差的測量〔1〕U形壓差計：pp ( )gR10可簡化為：p p RgU120體的壓力，測量時將U形管一端與被測點連接，另一端與大氣相通，此時測得的是流體的表壓或真空度?！?〕倒U形壓差計p p Rg()Rg液體U計液位測量

p p1

Rg(A

)C液封高度的計算其次節(jié) 流體動力學1-2-1 流體的流量與流速一、流量體積流量VS質量流量MS

單位時間內流經管道任意截面的流體體積，m3/s或m3/h。單位時間內流經管道任意截面的流體質量，kg/s或kg/h。二、流速平均流速u單位時間內流體在流淌方向上所流經的距離，m/s。質量流速Gkgm21-2-2定態(tài)流淌與非定態(tài)流淌位置變化，而不隨時間變化，則稱為非定態(tài)流淌。定態(tài)流淌系統(tǒng)的質量守恒——連續(xù)性方程m m muAuA 常數(shù)S2常數(shù)1 1 12 2 2定態(tài)流淌系統(tǒng)的機械能守恒——柏努利方程一、實際流體的柏努利方程以單位質量流體為基準：J/kg以單位重量流體為基準：

zg1

1u2u2 1

p W1 1

12z2g2u22

2Wpfp1z u2

p H

1pz p

2 2 h11 2g 1 1

e 2 2g 2 g

J/N=m〕兩截面間流體連續(xù)穩(wěn)定流淌；〔2〕適于不行壓縮流體，如液體；對于氣體，當二、抱負流體的柏努利方程

pp1p1

220%

，可用兩截面的平均密度ρm

計算。抱負流體是指沒有黏性〔即流淌中沒有摩擦阻力〕的不行壓縮流體。1 p 1 p22z1g2u1221

1z2p

g2u2212

2 (質量)p2z12gu12

1g

z22gu2

2g〔重量〕說明抱負流體在流淌過程中任意截面上總機械能、總壓頭為常數(shù)三、柏努利方程的爭論〔1〕當系統(tǒng)中的流體處于靜止時，柏努利方程變?yōu)閜zg 1zgp2p1 2 上式即為流體靜力學根本方程式。1 p〔2〕在柏努利方程式中，Z

g、2u2、分別表示單位質量流體在某截面上所具有的位能、動能和靜壓能；而W

1、ΣW是指單位質量流體在兩截面間獲得或消耗的能量。e f輸送機械的有效功率： P輸送機械的軸功率：四、柏努利方程的應用應用柏努利方程時需留意的問題：〔1〕截面的選取

mWes eePPe定態(tài)連續(xù)流淌選在量多、計算便利處。截面的物理量均取該截面上的平均值?；鶞仕矫娴倪x取面。計算中要留意各物理量的單位保持全都，對于壓力還應留意表示方法全都。第三節(jié) 管內流體流淌現(xiàn)象1-3-1流體的黏度一、牛頓黏性定律牛頓黏性定律說明流體在流淌中流體層間的內摩擦力或剪應力與法向速度梯度之間的關系，其表達式為FA

d.

d.dy 或 dy牛頓黏性定律適用于層流。黏度是度量流體黏性大小的物理量，一般由試驗測定。物理意義：促使流體在與流淌相垂直方向上產生單位速度梯度時的剪應力。單位P·，cP厘) 1cP=1-3P·s影響因素：溫度與壓力液體：T↑，μ↓；不考慮p的影響。氣體：T↑，μ↑；一般在工程計算中也不考慮p的影響。牛頓型流體律的流體稱為非牛頓型流體。運動黏度為黏度μ與密度ρ的比值，單位為m2/s，也是流體的物理性質。1-3-2流體的流淌型態(tài)一、流體流淌類型層流〔或滯流〕流體質點僅沿著與管軸平行的方向作直線運動，流體分為假設干層平行向前流淌，質點之間互不混合；湍流〔或紊流〕流體質點除了沿管軸方向向前流淌外，還有徑向脈動，各質點的速度在大小和方向上都隨時發(fā)生變化，質點相互碰撞和混合。二、流型判據——雷諾準數(shù)duRe

〔1-28〕Re為無因次準數(shù)，是流體流淌類型的判據。當Re≤2023時，流淌為層流，此區(qū)稱為層流區(qū)；當Re≥4000時，一般消滅湍流，此區(qū)稱為湍流區(qū)；當2023<Re<4000時，流淌可能是層流，也可能是湍流，該區(qū)稱為不穩(wěn)定的過渡區(qū)。依據Re準數(shù)的大小將流淌分為三個區(qū)域：層流區(qū)、過渡區(qū)、湍流區(qū)，但流淌類型只有兩種：層流與湍流。度。1-3-3流體在圓管內的速度分布一、層流時的速度分布層流時的速度分布為拋物線外形度為零。管截面上的平均速度與中心最大流速之間的關系為：1u2umax二、湍流時的速度分布湍流時與中心區(qū)最大流速之間的關系為u0.8umax三、層流內層的概念〔層流底層，層流內層為傳遞過程的主要阻力。其厚度與流體的湍動程度有關，流體的湍動程度越高，層流內層越薄。層流內層只能減薄，但不能消逝。第四節(jié) 流體流淌阻力流體在直管中的流淌阻力一、直管阻力的通式范寧公式的幾種形式：能量損失

W f

lu2d 2壓頭損失

Wflu2f g d 2壓力損失

p Wf

lu2d 2二、層流時的摩擦系數(shù)層流時摩擦系數(shù)λ是雷諾數(shù)Re的函數(shù)64Re流體在直管內層流流淌時能量損失的計算式為32luWf d2p 或 f

32lud2 哈根-泊謖葉方程說明層流時阻力與速度的一次方成正比。三、湍流時的摩擦系數(shù)因次分析法主要步驟：通過初步的試驗和較系統(tǒng)的分析，找出影響過程的主要因素；建立過程的無因次數(shù)群關聯(lián)式〔通常承受冪函數(shù)形式各待定系數(shù)。因次分析法的根底都應具有一樣的因次。因次分析法的根本定理：設影響某一物理現(xiàn)象的獨立變量數(shù)為n個，這些變量的根本因次數(shù)為m個，則該物理現(xiàn)象可用N＝〔n－m〕個獨立的無因次數(shù)群表示。湍流時摩擦系數(shù)λ是Re和相對粗糙度d的函數(shù)：(Re,)dλ-Re-d圖：〔1〕層流區(qū) Re<2023 λ=64/Re，與d(相對粗糙度)無關 W,h ∝uf fu1〔2〕過渡區(qū)〔2〕過渡區(qū)2023<Re<4000λ=f〔Re，d〕〔3〕湍流區(qū)Re>4000λ=f〔Re，d〕W,h∝u1~2〔4〕完全湍流區(qū)(阻力平方區(qū))Re>Recλ=f〔d〕與Re無關W,h∝2f f(虛線以上)四、非圓形管內的流淌阻力此時仍可用圓管內流淌阻力的計算式，但需用非圓形管道的當量直徑代替圓管直徑。d 4流通截面積＝4A當量直徑 局部阻力一、阻力系數(shù)法

潤濕周邊 將局部阻力表示為動能的某一倍數(shù)，u2 u2W”f 2

h”f 2g式中，ζ稱為局部阻力系數(shù)，一般由試驗測定。留意，計算突然擴大與突然縮小局部阻力時，u為小管中的大速度。進口阻力系數(shù) 0.5，出口阻力系數(shù) 1。二、當量長度法將流體流過管件或閥門的局部阻力，折合成直徑一樣、長度為le的直管所產生的阻力即l u2 l u2W” e

h” ef d 2

f d2g式中l(wèi)e稱為管件或閥門的當量長度，也是由試驗測定。1-4-3流體在管路中的總阻力當管路直徑一樣時，總阻力： l u2

ll u2W W W” W

W W” ef f f

2

f f f d 2留意：計算局部阻力時，可用局部阻力系數(shù)法，亦可用當量長度法，但不能用兩種方法重復計算。第五節(jié) 管路計算1-5-1簡潔管路在定態(tài)流淌時,其根本特點為：〔1〕流體通過各管段的質量流量不變，對于不行壓縮流體，則體積流量也不變，即V V V(2)整個管路的S1能量2失S3 各段能量損失之和，即W計算可分為兩類1-5-2簡單管路一、并聯(lián)管路特點：

W設計f1

Wf2

Wf3計算中留意試差法的應用?！?〕主管中的流量為并聯(lián)的各支管流量之和，對于不行壓縮性流體，則有V V V V2支管的能量損失均相等，即W W

W

W1

f3

fAB為并聯(lián)管路的阻力。二、分支管路與集合管路特點：總管流量等于各支管流量之和，對于不行壓縮性流體，有V V V雖然各支管的SS1S2在分支處O點的總機械能為肯定值，說明流體在各支管p1流淌終了時的總機械能與能量損失之和必相等。p11pBz g 1

W

Cz

g

W B 2

fOB

2

fOC第六節(jié) 流速與流量的測量測速管22p.u2Rg(2Rg()0.u留意測速管安裝時的假設干問題?？装辶髁坑嬁装辶髁坑嬍抢昧黧w流經孔板前后產生的壓力差來實現(xiàn)流量測量。u孔速 0V

C2Rg2Rg( )0uA

2Rg( 2Rg( )0體積流量

S 0 0 0 0質量流量

CA2Rg2Rg()0SC

f(Re,A)式中C000

為流量系數(shù)或孔流系數(shù)， 0

A ，常用值為C＝0.6～0.7。101孔板流量計的特點：恒截面、變壓差，為差壓式流量計〔空徑突變導致能量損失加大〕1-6-3文丘里〔Venturi〕流量計文丘里流量計也屬差壓式流量計，其流量方程也與孔板流量計相像，即2Rg( 2Rg( )0S V 0式中CV

為文丘里流量計的流量系數(shù)〔約為0.90.9。文丘里流量計的能量損失遠小于孔板流量計〔漸變式孔徑〕1-6-4轉子流量計轉子流量計是通過轉子懸浮位置處環(huán)隙面積不同來反映流量的大小。環(huán)隙流速

u C2(2()VgfAff體積流量

VsC A2(2()VgfAff式中CR

為流量系數(shù)，AR

為轉子上端面處環(huán)隙面積。轉子流量計的特點：恒壓差、恒環(huán)隙流速而變流通面積，屬截面式流量計。轉子流量計的刻度，是用20℃的水〔密度為1000kg/m3〕或20℃和101.3kPa下的空氣(()()1 f2VS2VV式1

12f

1流體的參數(shù)，下標2表示實際被測流體的參數(shù)。留意：轉子流量計必需垂直安裝；為便于檢修，轉子流量計應安裝支路。第七節(jié) 流體輸送設備1-7-1離心泵一、離心泵的工作原理與構造工作原理 離心泵啟動前，應先將泵殼和吸入管路布滿被輸送液體。啟動后，泵軸帶動葉輪高速旋轉，在離心力的作用下，液體從葉輪中心甩向外緣。流體在此過程中獲得能量，使靜壓能和動能均有所提高液體離開葉輪進入泵殼后由于泵殼中流道漸漸加寬液體流速漸漸降低又將一局部動能轉變?yōu)殪o壓能使泵出口處液體的靜壓能進一步提高最終以高壓沿切線方向排出液體從葉輪中心流向外緣時在葉輪中心形成低壓在貯槽液面和泵吸入口之間壓力差的作用下，將液體吸入葉輪?？梢?，只要葉輪不停地轉動，液體便會連續(xù)WordWord資料.不斷地吸入和排出，到達輸送的目的。氣縛現(xiàn)象，說明離心泵無自吸力量。因此，離心泵在啟動前必需灌泵。離心泵的主要部件葉輪其作用為將原動機的能量直接傳給液體，以提高液體的靜壓能與動能〔主要為靜壓能。泵殼具有集合液體和能量轉化雙重功能〔還有泵軸〕軸封裝置其作用是防止泵殼內高壓液體沿軸漏出或外界空氣吸入泵的低壓區(qū)封裝置有填料密封和機械密封兩種。二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線性能參數(shù)流量Q 離心泵單位時間內輸送到管路系統(tǒng)的液體體積，m3/s或m3/h。壓頭〔揚程〕H 單位重量的液體經離心泵后所獲得的有效能量，J/N或m液柱。效率η反映泵內能量損失，主要有容積損失、水力損失、機械損失。軸功率P 離心泵的軸功率是指由電機輸入離心泵泵軸的功率，W或kW。離心泵的有效功率Pe

是指液體實際上從離心泵所獲得的功率。P e100%PP

PQH泵的有效功率：

QHg 或

e 102eQHg QHe泵的軸功率為特性曲線

P 或

P102離心泵特性曲線是在肯定轉速下，用20℃水測定，由H-Q、P-Q、η-Q三條曲線組成。〔2〕P-Q曲線：離心泵的軸功率隨流量的增大而增大，當流量Q＝0時，泵軸消耗的功率最小。因此離心泵啟動時應關閉出口閥門，使啟動功率最小，以保護電機?！?〕〔2〕P-Q曲線：離心泵的軸功率隨流量的增大而增大，當流量Q＝0時，泵軸消耗的功率最小。因此離心泵啟動時應關閉出口閥門，使啟動功率最小，以保護電機?！?〕-Q曲線：開頭泵的效率隨流量的增大而增大，到達一最大值后，又隨流量的增加而下降。這說明離心泵在肯定設計點。一般離心泵出廠時銘牌上標注的性能參數(shù)均為最高效率點下之92％左右的區(qū)域。3.影響離心泵性能的主要因素密度：ρ↑→Q不變，H不變，η根本不變，P↑；黏度：μ↑→Q↓，H↓，η↓，P↑；P轉速：比例定律Q1Qn Hnn H1; 1( 1)2;nP1P(nn1)32 2 2 2 2 2;Q D H;1 1 1

P D ( 1)2; 1 ( 1)3 22 葉輪直徑：切割定律 22

D P D2 2 2三、離心泵的工作點與流量調整管路特性曲線..WordWord資料輸送機械的能量要求。管路特性方程H

H ABQ2ep 8 llH~QM

管路特性曲線

Az

B

e2g d5H 管路特性曲線僅與管路的布局及操作條件有關，M 而與泵的性能無關。曲線的截距A與兩貯槽間液位差H~Qe

p有關，曲線的陡度B與管路的阻力狀況有關。高阻力管路系統(tǒng)的特性曲線較陡峭，低Q Q 阻力管路系統(tǒng)的特性曲線較平坦。M 2.工作點泵安裝在特定的管路中，其特性曲線H-Q與管路特性曲線He-Q的交點稱為離心泵的工作點。假設該點所對應的效率在離心泵的高效率區(qū)，則該工作點是適宜的。工作點所對應的流量與壓頭，可利用圖解法求取，也可由也可由Hef(Q)H(Q)聯(lián)立求解。流量調整轉變管路特性曲線合理。轉變泵特性曲線泵的轉速來實現(xiàn)流量調整。高。離心泵的組合操作并聯(lián)操作兩泵并聯(lián)后，流量與壓頭均有所提高，但由于受管路特性曲線制約，管路阻力增大，兩臺泵并聯(lián)的總輸送量小于原單泵輸送量的兩倍。串聯(lián)操作兩泵串聯(lián)后，壓頭與流量也會提高，但兩臺泵串聯(lián)的總壓頭仍小于原單泵壓頭的兩倍。組合方式的選擇(zp)假設單臺泵所供給的最大壓頭小于管路兩端對于低阻輸送管路，并聯(lián)組合優(yōu)于串聯(lián)；對于高阻輸送管路，串聯(lián)組合優(yōu)于并聯(lián)。

g ，則只能承受串聯(lián)操作。四、離心泵的汽蝕現(xiàn)象與安裝高度汽蝕現(xiàn)象汽蝕現(xiàn)象是指當泵入口處壓力等于或小于同溫度下液體的飽和蒸氣壓時，液體發(fā)生汽化，噪聲，液體流量、壓頭〔出口壓力〕及效率明顯下降。這種現(xiàn)象稱為離心泵的汽蝕。汽蝕余量p u2 p1VNPSH 1 1V實際汽蝕余量

g 2g gp u2 p(NPSH)

1允 1 V允許汽蝕余量

允 g 2g g允(NPSH) 一般由泵制造廠通過汽蝕試驗測定。泵正常操作時，實際汽蝕余量NPSH 必允允須大于允許汽蝕余量(NPSH)允離心泵的允許安裝高度

，標準中規(guī)定應大于0.5m以上。離心泵的允許安裝高度是指貯槽液面與泵的吸入口之間所允許的垂直距離。p pH 0 g允 gp p

u2h12g 1H 0g允 g

V〔NPSH〕允

hf01允依據離心泵樣本中供給的允許汽蝕余量(NPSH)實際安裝時，為安全計，應再降低0.5～1m。允

，即可確定離心泵的允許安裝高度。推斷安裝是否適宜：假設Hg實低于Hg允，則說明安裝適宜，不會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，否則，需調整安裝高度。上。五、離心泵的類型與選用1.離心泵的類型按輸送液體性質和使用條件，離心泵可分為以下幾種類型：清水泵：適用于輸送各種工業(yè)用水以及物理、化學性質類似于水的其它液體。耐腐蝕泵：用于輸送酸、堿、濃氨水等腐蝕性液體。油泵：用于輸送石油產品。液下泵：通常安裝在液體貯槽內，可用于輸送化工過程中各種腐蝕性液體。屏蔽泵：用于輸送易燃易爆或劇毒的液體。2.離心泵的選用根本步驟：確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭一般液體的輸送量由生產任務打算。假設流量在肯定范圍內變化，應依據最大流量選泵，并依據狀況，計算最大流量下的管路所需的壓頭。選擇離心泵的類型與型號個型號的泵均能滿足要求，則應選擇其中效率最高的泵。核算泵的軸功率假設輸送液體的密度大于水的密度，則要核算泵的軸功率，以選擇適宜的電機。1-7-2 其它類型化工用泵一、往復式泵往復泵往復泵的構造及工作原理主要部件：泵缸、活塞、活塞桿、吸入閥和排出閥。工作原理：依靠活塞的往復運動，吸入并排出液體。往復泵的流量與壓頭T單動泵流量 QT

ASn當活塞直徑、沖程及往復次數(shù)肯定時，往復泵的理論流量為肯定值。往復泵的壓頭與泵的幾何尺寸無關，與流量也無關。往復泵具有正位移特性，即流量僅與泵特性有關，而供給的壓頭只取決于管路狀況。往復泵的流量調整多承受旁路調整或轉變活塞沖程或往復次數(shù)。粒的懸浮液。計量泵計量泵也為往復式泵，適用于要求輸送量格外準確的液體或幾種液體按比例輸送的場合。3．隔膜泵為輸送腐蝕性液體或懸浮液的往復式泵。二、旋轉泵旋轉泵包括齒輪泵和螺桿泵液體。正位移特性達調整流量的目的。1-7-3 氣體輸送設備一、離心式通風機工作原理與構造轉所產生的離心力將氣體壓力提高而排出。性能參數(shù)與特性曲線流〔風量〕Q 是指單位時間內通風機輸送的氣體體積以通風機進口處氣體的狀態(tài)計，m3/s或m3/h。風壓pT是指單位體積的氣體流經通風機后獲得的能量，J/m3或Pa。p (pT 2

p) u21 2 2s靜風壓 ps

(p＝2＝

p)1動風壓 pk

u2＝2 2T全風壓 pT軸功率與效率

p ps kpQP T 1000特性曲線肯定型號的離心式通風機的特性曲線以20℃、101.3kPa的空氣作為工作介質進展測定，包括全風壓與流量p-Q靜風壓與流量p-Q軸功率與流量P-Q和效率與流量-Q四條線。T s離心式通風機的選用〔20℃、101.3kPa，空氣的密度0＝1.2kg/m3〕不符時，需將使用條件下的風壓換算為標定條件下的風壓，才能選擇風機。換算關系為p p 0p 1.2T0 T T 二、往復式壓縮機1.壓縮機的一個工作過程是由膨脹、吸氣、壓縮和排出四個階段組成的。余隙系數(shù)：余隙體積VA

與一個行程活塞掃過的體積〔VC

—V〕之比A VAV Vλ

在一個壓縮循環(huán)中，氣體吸入的體積〔V—V〕與活塞掃過的體積〔V—V〕之比 0

C B CA VCVB0 V VC A對于多變壓縮過程，二者關系 1

121

p0 p 1 容積系數(shù)λ0

與壓縮機的余隙系數(shù)及壓縮比〔p2p1〕有關。余隙系數(shù)肯定時，壓縮比越大，容積系數(shù)越?。粔嚎s比肯定時，余隙系數(shù)越大，容積系數(shù)越小。2．多級壓縮壓縮比大于8時，宜承受多級壓縮多級壓縮，每級適宜壓縮比為3～5。三、真空泵真空泵用于從設備內或系統(tǒng)中抽出氣體，使其處于低于大氣壓下的狀態(tài)其次章 非均相物系分別第一節(jié)概述混合物可以分為均相混合物和非均相混合物。其中固體顆粒、微滴稱為分散相或分散物質；而氣體、液體稱為連續(xù)相或分散介質。非均相物系分別的依據是連續(xù)相與分散相具有不同的物理性質兩相分別。操作方式分為兩種：沉降分別 顆粒相對于流體〔靜止或運動〕運動的過程稱沉降分別。分為重力沉降、離心沉降。過濾 流體相對于固體顆粒床層運動而實現(xiàn)固液分別的過程稱過濾。分為重力過濾離心過濾加壓過濾和真空過濾也可分為恒壓過濾先恒速后恒壓過濾。2-1-1 非均相分別在工業(yè)中的應用一、回收分散相二、凈化連續(xù)相三、環(huán)境保護和安全生產2-1-2 顆粒與顆粒群的特性顆粒的特性1、球形顆粒π體積 V=d3外表積 S=πd2比外表積 S/V=6/d2、非球形顆粒工業(yè)上遇到的固體顆粒大多是非球形顆粒36VP體積當量直36VPe eSP外表積當量直徑SPes esSP球形度〔外形系數(shù)〕φ＝ SPs顆粒群的特性由大小不同的顆粒組成的集合體稱為顆粒群。1、顆粒群粒徑分布顆粒群的粒度組成狀況即粒徑分布?？捎煤Y分分析法測定各種尺寸顆粒所占的分率。2、顆粒的平均粒徑d1dGa n xGx＝ i ix＝dGi1 i i3、顆粒的密度顆粒的真密度：當不包括顆粒之間的空隙時，單位顆粒群體積內顆粒的質量，kg/m3?！脖碛^密度kg/4、顆粒的粘附性和散粒性其次節(jié) 顆粒沉降顆粒在流體中的沉降過程顆粒與流體在力場中作相對運動時，受到三個力的作用：質量力F、浮力F 、曳力F 。F F

b、 d對于肯定的顆粒和流體，重力 、浮力 肯定，但曳力

卻隨著顆粒運動速度而變化。當顆粒運動速度ugb運動，這時顆粒d

受的諸力之和為零 FFFF0b d重力沉降及設備球形顆粒的自由沉降顆粒在重力沉降過程中不受四周顆粒和器壁的影響，稱為自由沉降。擾沉降。球形顆粒在靜止流體中沉降時，顆粒受到的作用力有重力、浮力和阻力。u=u，u4gd4gd()3su=t其中是顆粒對流體作相對運動時的雷諾數(shù)Re的函數(shù)tdu=f(Re)=f( t )t與Re2-2所示。圖中將球形顆?！拨?1〕的曲線分為三個t s區(qū)域，即24〔1〕滯流區(qū) 〔10-4<Re≤2〕 =Ret td2(s

)g〕滯流區(qū) u=t

18(2)過渡區(qū) ut湍流區(qū)

=0.27d(d()gsRe0.6td()gs在計算沉降速度u計算公式進展計算，

tt時，可使用試差法，即先假設顆粒沉降所屬那個區(qū)域，選擇相對應的t后再將計算結果進展Re校核。t影響重力沉降速度的因素顆粒外形形顆粒的要小一些。干擾沉降當顆粒的體積濃度>0.2%時，干擾沉降不容無視。器壁效應自由沉降速度低。重力沉降設備1、降塵室籍重力沉降從氣流中除去塵粒的設備稱為降塵室。l氣體的停留時間為 θ＝u顆粒沉降所需沉降時間為

ht utlh或沉降分別滿足的根本條件為 θ≥θ或t

u uts降塵室的生產力量為 Vs

bluts多層降塵室的生產力量為 Vs2、沉降槽

(n1)blut〔1時亦稱為澄清器；用于中等濃度懸浮液的濃縮時，常稱為濃縮器或增稠器。率較低。離心沉降及設備離心沉降速度ur4d4d()u2sTr重力沉降速度計算式及所對應的流淌區(qū)域仍可用于離心沉降，僅需將重力加速度g改為離心加速度u2/R即可。TsRtd2() u2sRt如顆粒沉降過程屬于層流

u= 18 T應留意離心沉降速度K

u隨旋轉半徑r

R的變化而變化。離心分別因數(shù)

是離心分別設備的重要性能指標c2K ur uT2c u RgKtc

，離心沉降效果愈好。離心沉降設備1、旋風分別器構造及工作原理主體的上部為圓柱形筒體，下部為圓錐形。撞擊失去能量而落入錐底后，由排灰口排出。凈化后的氣體由頂部排氣管排出。性能指標臨界粒徑dc旋風分別器能夠分別出的最小顆粒直徑稱為臨界粒徑。9B9Bucsi，可取N=5。分別效率ηC C總效率

1 20 C1C C粒級效率

i C1ix0 ii壓降Δf擦而消耗的能量。對標準旋風分別器，＝8.0 。2、旋液分別器

p f

i2液體的進口速度大，所以流淌阻力也大，對器壁的磨損較嚴峻。第三節(jié) 過濾2-3-1概述過濾方式深層過濾與餅層過濾過濾介質械強度。工業(yè)常用的過濾介質有織物介質、多孔性固體介質及積存的粒狀介質等。濾餅與助濾劑濾餅可分為可壓縮濾餅和不行壓縮濾餅兩種。性顆粒，具有良好的物理、化學性質。使用的方法多用預涂法和摻濾法。2-3-2過濾根本方程式過濾速率是指單位時間內通過的濾液體積。過濾根本方程式表示過濾過程中某一瞬間的過濾速率與各有關因素的關系。dV A2pdt rv(VV)e式力增加，過濾速率降低。V22VVKA2te過濾常數(shù)K、q測定e

q22qe

qKt過濾常數(shù)一般在恒壓條件下測定。在過濾面積的過濾設備上，用待測懸浮液在恒壓條件下試驗測定。t 1 2q q eq K K過濾設備一、板框壓濾機生產力量為

Q3600VT二、轉鼓真空過濾機生產力量為三、過濾離心機

Q60n V60ΨKA60ΨKA2nV2e第三章 傳 第一節(jié) 概述1－1傳熱的根本方式熱傳遞三種根本方式：傳導、對流和輻射。傳導 是物體中溫度較高局部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局部的分子，這種物體內分子不發(fā)生宏觀位移的傳熱方式。對流 是流體之間的宏觀相對位移所產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。1－2穩(wěn)定傳熱與不穩(wěn)定傳熱穩(wěn)定傳熱 假設傳熱系統(tǒng)中各點的溫度僅隨位置變而不隨時間變則此傳熱過程為穩(wěn)定傳熱。不穩(wěn)定傳熱 假設傳熱系統(tǒng)中各點的溫度既隨位置變又隨時間而變則此傳熱過程為不穩(wěn)定傳熱。其次節(jié) 熱傳導2－1熱傳導的根本概念和付立葉定律付立葉定律∶dQdStn式中負號表示熱流體方向與溫度梯度方向相反，即熱量從高溫傳向低溫。2－2導熱系數(shù)付立葉定律中的比例系數(shù)

ddStn，其值等于溫度梯度下的熱通量。因此，λ值表示了物質導熱力量的大小，是表征物質導熱性能的參數(shù)，稱為導熱系數(shù)。2－3 平壁的熱傳導僅限于爭論以下條件的熱傳導⑴穩(wěn)定導熱；⑵平壁面積與平壁厚度相比很大，熱量只沿垂直壁面的Ｘ方向作一維傳導；⑶單層或多層平壁中每層都為均質材料，各層導熱系數(shù)均為不隨溫度而變化的常數(shù)。2．通過單層平壁的導熱速率方程式為：Qt1t2tb RS導熱通量表達式為：..WordWord資料qQttS b R3．通過多層平壁的導熱速度方程，依據串聯(lián)過程的概念，利用速率與推動力和阻力之間的關系可以表示為：1Qt1n

tn1b

tRiSi1

i可表示為：2－4 圓筒壁的導熱爭論僅限于如下條件：穩(wěn)定導熱、熱量只沿徑向傳遞的一維導熱、無內熱源、導熱系數(shù)為常數(shù)。單層圓筒壁的導熱速率方程：QSm

1

t)2r r圓筒內外壁面的平均2 12πL(rS 2m r

r)1

2πrLmln2r1r rr 2 1m r

r r

S Sln2

2

2 1

22 11其中 r1 對于工程計算，當r1

≤2時，可取m

2 或 m多層圓筒壁導熱速率方程tQ 1t

tn1n biSi1

imi均傳熱面積不等而各不一樣。4．導熱速率與導熱溫差及熱阻的關系導熱溫度差t導熱速率

導熱阻力 R對于定態(tài)傳熱過程，通過各層的導熱速率均相等。第三節(jié) 對流傳熱對流傳熱速率方程流體與壁面間的對流傳熱速率由牛頓冷卻定律表達式：TTdQ

w(TT

)dSdS對流傳熱系數(shù)和傳熱面積以及溫度差相對應。Q(TT )Sw iQ(t t)Sw0的物理意義稱為對流傳熱系數(shù)，表示流體與壁面間溫差為１℃時，單位時間通過單位面積以對流傳熱方式傳遞的熱量。表示了對流傳熱的強度。第四節(jié) 傳熱計算4－1熱負荷Ｑ確實定依據能量衡算，單位時間內熱流體放出之熱量等于冷流體吸取的熱量，即QW兩流k

(H

H

)W(H，則c

H )c1QWc (Tk pk 1

T)Wc (tc pc

t)1假設熱流體只有相變化而無溫度的變化，例如飽和蒸氣冷凝時，QWk

rWc (tc pc

t)14－2總傳熱速率方程與冷流體的對流傳熱三個環(huán)節(jié)的串聯(lián)過程。對于穩(wěn)定傳熱過程，冷、熱流體間的傳熱速率：4－3平均溫度差恒溫傳熱：t Ttt m

t t12t12當1≤2時2ln當1≤2時2t tt 2 m 2m3．錯流和折流時的tm按逆流計算，加以校正，即t t”m t mm式中 t”m

－—按逆流計算的對數(shù)平均溫差，

Pt2

t TT1;R 1 2t－—溫差校正系數(shù)，

t=f(P，R)，

Tt1

t t2 14－4總傳熱系數(shù)外外表為基準的總傳熱系數(shù)計算式為：18.5過渡區(qū)〔2<Ret

<103

t〕 =Re0.6t湍流區(qū)〔103≤Ret

<2×105〕 =0.441 d bd 1 d0 0 0 R 0R0對應各區(qū)的沉降速度ut

的計算式為：K

d d i i m

sid s0i熱面積傳熱面積 S0

dLn0式中：S－—換熱器傳熱的外外表積，L o－—換熱器管長，n－—換熱器的管子根數(shù)。第五節(jié)對流傳熱系數(shù)關聯(lián)式5－1影響對流傳熱系數(shù)的因數(shù)⑴流體物性，主要是比熱容、導熱系數(shù)、密度和黏度；⑵流體的流淌狀態(tài)；⑶流淌的緣由是強制對流還是流體自然對流；⑷傳熱面的外形、位置和大?。虎蓚鳠徇^程中有無相態(tài)變化。5－2無相變時對流傳熱系數(shù)的關聯(lián)式由對流傳熱過程的因次分析知，與對流傳熱有關的準數(shù)有：l lu努塞爾特準數(shù)Nu=； 雷諾準數(shù) Re= ；c gtl32p普蘭特準數(shù)Pr= ； 格拉斯霍夫準數(shù)Gr= 2 。圍、定性溫度、特征尺寸。流體在管內作強制對流〔1〕流體在圓管內作強制湍流①低黏度流體(2 )

常溫水流體被加熱時，n=0.4；流體被冷卻時，n=0.3。應用范圍Re＞10000，0.7＜Pr＜120

RetL

d0.760,0.023 Re0.8Prn1

i di特征尺寸管內徑di

di 。

L 定性溫度流體進、出口溫度的算數(shù)平均值。②高黏度流體(2

)常溫水1Nu0.023Re0.8Pr3w

0.14L應用范圍Re＞10000，0.7＜Pr＜16700，di＞60特征尺寸管內徑d。i定性溫度除w取壁溫外，均取流體進、出口溫度的算數(shù)平均值。0.14＝令 ＝令w

，為了避開試差，u項可取近似值，液體被加熱時取1.05；液體被冷卻時取0.95；氣體被加熱和冷卻時均用1.0。流體在圓形直管內作強制滯流d1/3

0.14 Nu1.86Re1/3Pr1/3 i Lw

dRePr i應用范圍Re＜2300，0.6＜Pr＜6700，特征尺寸管內徑d。i

L＞100。w定性溫度除 取壁溫外，均取流體進、出口溫度的算數(shù)平均值。w流體在彎管內作強制對流式中′－—彎管中的對流傳熱系數(shù)；－—直管中的對流傳熱系數(shù)；d－—管內徑；R－—彎管的彎曲半徑。流體在非圓形管中作強制對流仍可承受圓形直管內強制對流關聯(lián)式，管內徑改為當量直徑：d流體力學當量直徑

4流通截面積潤濕周邊d傳熱當量直徑

4流通截面積傳熱周邊在傳熱計算中，承受流體力學當量直徑還是傳熱當量直徑，由具體的關聯(lián)式打算。流體在管外作強制對流列管式換熱器殼方流體在管間流淌時，對流傳熱系數(shù)：當列管式換熱器裝有圓缺型擋板時〔缺口面積為25%的橋題解面積〕du

0.55

0.140.36

e 0 d de

Pr1/3 w應用范圍Re=2× ～1×特征尺寸管內徑d。w定性溫度除w

e取壁溫外，均取流體進、出口溫度的算數(shù)平均值。當量直徑的計算d管子為正方形