化工原理上冊(cè)總復(fù)習(xí)

1、密度 kg/m3 理想氣體的密度 實(shí)際氣體的密度 查表氣體混合物密度 體積分率液體混合物密度 質(zhì)量分率比容 ，比重：某物質(zhì)的密度對(duì)水的密度之比。壓力P Pa 絕對(duì)壓力壓力的實(shí)際數(shù)值 表壓絕壓大氣壓， 真空度大氣壓絕壓三個(gè)基本方程：1流體的靜力方程 應(yīng)用：（1）U形管壓差計(jì)（U形管內(nèi)流體密度大于所測(cè)流體密度） （2）倒U形管壓差計(jì)（U形管內(nèi)流體密度小于所測(cè)流體密度） （3）雙液體U形管壓差計(jì) 條件：U形管內(nèi)的流體是均一、靜止和連續(xù)的流體。2. 連續(xù)性方程（物料衡算方程） , 不可壓縮流體，密度不變，即，則 復(fù)習(xí) 流體流動(dòng)3. 柏努利方程（機(jī)械能衡算方程）三個(gè)方程合在一起應(yīng)用。 ()P1P2z1z

2、2R水汞流體流動(dòng)現(xiàn)象：1、牛頓粘性定律： 粘度 Pa·s cp p2、層流、湍流： 層流：流體的質(zhì)點(diǎn)作平行運(yùn)動(dòng)，速度的大小和方向均不變。 湍流：流體的質(zhì)點(diǎn)不斷相互混雜，有大大小小漩渦；并且，在某一點(diǎn)上，速度的大小和方向均發(fā)生脈動(dòng)。層流：，湍流：，速度分布，平均速度：截面上每一點(diǎn)的速度對(duì)整個(gè)截面積分求得，也等于流量除以截面積。層流：平均速度，湍流：平均速度3、邊界層：4、管內(nèi)阻力損失： 直管阻力損失 ，的確定見(jiàn)Moody圖，P43，圖1-28。 局部阻力損失 ，用當(dāng)量長(zhǎng)度表示。5、管路計(jì)算： 管路計(jì)算和離心泵聯(lián)系在一起，見(jiàn)習(xí)題。流量測(cè)量：1、 測(cè)速管（皮托管）：原理：動(dòng)壓頭轉(zhuǎn)變成靜壓頭

3、。所測(cè)的是管道截面上某一點(diǎn)的軸向速度。2、 孔板流量計(jì)：原理：流體通過(guò)孔板產(chǎn)生壓降。孔板截面不變，壓降發(fā)生變化。3、文丘里管流量計(jì)：優(yōu)點(diǎn)：阻力小，永久壓降小。缺點(diǎn)：加工較難，精度要求高4、轉(zhuǎn)子流量計(jì)：原理：流體通過(guò)轉(zhuǎn)子與管壁之間的環(huán)隙產(chǎn)生壓降。 環(huán)隙截面發(fā)生變化，壓降不變。離心泵的操作原理 氣縛 氣蝕離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭，離心泵的主要性能參數(shù)：流量，壓頭，輸入功率，效率，（銘牌上所列的數(shù)字是指泵在最高效率下的操作點(diǎn)，又叫設(shè)計(jì)點(diǎn)）離心泵的特性曲線， 管路特性曲線： 離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)離心泵的安裝高度：氣蝕余量 泵的允許安裝高度其他類型的泵（特點(diǎn)，根據(jù)輸送任務(wù)，選擇合適的泵類型）復(fù)習(xí)

4、離心泵習(xí)題：1、 水以3.77×10-3m3/s的流量流經(jīng)一擴(kuò)大管段。細(xì)管直徑d40mm，粗管直徑D80mm，倒U形壓差計(jì)中水位差R=170mm。求水流經(jīng)該擴(kuò)大管段的阻力損失hf，以mH2O表示。解： ，2. 水從貯水箱A經(jīng)異徑水平管段B及C流至大氣中。已知水箱內(nèi)液面與管子中心線間的垂直距離為5.5m，保持恒定，管段B的直徑為管段C的兩倍。水流經(jīng)B、C段的摩擦阻力損失分別為hfB1.5m及hfC3m，求：1) 水在管路C中的流速；2）水在管路B中的流速；3）管段B末端的壓強(qiáng)。解：1）1 1截面和22截面 ，故水在管路C中的流速為4.43m/s。2） 管路B的直徑是管路C的2倍, 則

5、3） 11截面和22截面3. 泵將水從貯槽送至敞口高位槽，兩槽液面均恒定不變。輸送管路尺寸為57×3.5mm，泵出口垂直管段A、B截面上有兩只U形壓差計(jì)相連，其上指示劑水銀柱讀數(shù)分別為R=40mm及R=1200mm。A、B兩截面間的管長(zhǎng)（即垂直距離）為6m，右邊壓差計(jì)的左側(cè)指示劑液面與截面B的垂直距離）為7m，管路摩擦因數(shù)為0.02。當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為1.013×105Pa。求：1）水在管路中的流速；2）截面A的壓強(qiáng)解：1）A截面和B截面 ， ， 即2）B截面的壓強(qiáng)（絕對(duì)壓強(qiáng)）即 由于 A截面的壓強(qiáng)（絕對(duì)壓強(qiáng)）為 4. 用離心泵把20的水從開(kāi)口槽送至表壓為1.5×10

6、5Pa的密閉容器，貯槽和容器的水位恒定，各部分相對(duì)位置如本題附圖所示。管道均為108×4mm的無(wú)縫鋼管，吸入管長(zhǎng)為20m，排出管長(zhǎng)為100m（各段管長(zhǎng)均包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。當(dāng)閥門為3/4開(kāi)度時(shí)，真空表讀數(shù)為42700Pa，兩測(cè)壓口的垂直距離為0.5m，忽略兩測(cè)壓口之間的阻力，摩擦因數(shù)可取0.02，求：閥門3/4開(kāi)度時(shí)管路的流量（m3/h）及壓強(qiáng)表讀數(shù)（Pa）各為多少？解：（1） 對(duì)00和33截面 , , ， ， （*） 對(duì)00和11截面, , , , ，即， （2）把代入（*）式，得 。對(duì)11和22截面， ， 復(fù)習(xí) 傳熱三種傳熱方式熱傳導(dǎo)對(duì)流傳熱熱輻射導(dǎo)熱的基本方程（傅立葉

7、定律）平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)單層多層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)單層多層間壁換熱的對(duì)流傳熱基本方式速率方程 Q=KAtm熱量衡算方程：熱流體放出的熱量冷流體得到的熱量 Q=ms1cp1(T1-T2)= ms1cp1(T1-T2)Q=Q平均溫度差 （逆流，并流），（錯(cuò)流，折流等）總對(duì)流傳熱系數(shù) 傳熱面積A指換熱管的外表面，即A1。對(duì)流傳熱系數(shù)的求取。，待求準(zhǔn)數(shù)，包括待求的對(duì)流傳熱系數(shù)。，反映流體的流動(dòng)型態(tài)和湍流程度對(duì)的影響。，反映流體的物性對(duì)的影響。，反映自然對(duì)流的影響。定性溫度：與對(duì)流傳熱系數(shù)公式緊密聯(lián)系在一起，用以確定公式中的流體物性值。定性尺寸：指對(duì)傳熱起決定作用的傳熱面的某一幾何尺寸。0.023公式：，

8、流體被加熱，n=0.4；流體被冷卻，n=0.3； 定性溫度：進(jìn)、出口流體的算術(shù)平均溫度。 定性尺寸：管內(nèi)徑。傳熱設(shè)備對(duì)流傳熱無(wú)相變傳熱有相變傳熱強(qiáng)制對(duì)流自然對(duì)流管內(nèi)對(duì)流管外對(duì)流圓形直管彎管非圓管道湍流 0.023公式過(guò)渡流層流冷凝傳熱（滴狀冷凝，膜狀冷凝）沸騰傳熱（核狀沸騰，膜狀沸騰）（校正系數(shù)）傳熱習(xí)題課1、外徑為100mm的蒸汽管，外面包有一層50mm厚的絕緣材料A，A=0.05W/m，其外再包一層25mm厚的絕緣材料B，B=0.075W/m，若絕緣層A的內(nèi)表面及絕緣層B的外表面溫度各為170及38，求：（1） 每米管長(zhǎng)的熱損失量（2） A、B兩種材料的界面溫度（3） 若將兩種材料保持各自

9、厚度，但對(duì)調(diào)一下位置，比較其保溫效果。假設(shè)傳熱推動(dòng)力保持不變。解：(1) 每米管長(zhǎng)的熱損失 （2） ， 即 ， （3） 兩種材料互換后每米管長(zhǎng)的熱損失由上面的計(jì)算可以看到，導(dǎo)熱系數(shù)小的材料包扎在內(nèi)層能獲得較好的保溫效果。t1=170d100mmt3=38t2AAbA=50mmBBbB=25mm2、有一列管式換熱器，裝有25×2.5mm鋼管300根，管長(zhǎng)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。若水蒸汽的冷凝傳熱系數(shù)為1×104W/m2K，管壁及兩側(cè)污垢的熱阻均忽略不計(jì)，并且不計(jì)熱損失。已知空氣在平均溫度下的物性常數(shù)

10、為cp=1kJ/kgK，=2.85×10-2W/mK，1.98×10-5Pas，Pr0.7，求：（1） 氣在管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)； （2） 求換熱管的總傳熱系數(shù)；（3） 過(guò)計(jì)算說(shuō)明該換熱器能否滿足要求？（4） 算說(shuō)明管壁溫度接近于哪一側(cè)的流體溫度/解：（1）定性溫度(20+85)/252.5，1.085kg/m3，定性尺寸d=0.02m。， 即，則 （2） （3） 滿足需要（4） 管壁溫度與飽和蒸汽溫度108相接近。T2=108t1=20T1t2=853、熱空氣在套管換熱器中用冷水冷卻，內(nèi)管為25×2.5mm鋼管，導(dǎo)熱系數(shù)為45W/mK。冷水在管內(nèi)湍流流動(dòng)，傳熱系數(shù)

11、22000W/m2K。熱氣在環(huán)隙中湍流流動(dòng)，150W/m2K。不計(jì)污垢熱阻，求（1） 管壁熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)。（2） 內(nèi)管中冷水流速提高一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？（3） 環(huán)隙中熱空氣流速提高一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？解：（1） 得 （2），u提高一倍，即，則 （3）, 熱氣體u提高一倍，即，則 4、用不同的水流速度對(duì)某列管式冷凝器作了兩次實(shí)驗(yàn)，第一次冷凝器是新的，第二次冷凝器已使用過(guò)一段時(shí)期之后。試驗(yàn)結(jié)果如表所示：試驗(yàn)次數(shù)第一次第二次流速 m/s1.02.01.0傳熱系數(shù)K W/m2K120018601100上表中傳熱系數(shù)均以外表面為基準(zhǔn)。管子尺寸為28×2.5mm，導(dǎo)熱系數(shù)為45W/mK。水在管內(nèi)流動(dòng)是高度湍流，飽和蒸汽在管外冷凝。兩次實(shí)驗(yàn)條