化工原理期末復(fù)習(xí)

1、化工原理復(fù)習(xí)化工原理復(fù)習(xí) 題題 型型1. 填空題（填空題（13小題，小題，26%）2.單項(xiàng)選擇（單項(xiàng)選擇（10小題，小題，20%）3.簡述題（簡述題（4小題，小題，1213%） 4.計(jì)算題（計(jì)算題（3小題，小題，4142）總評總評成績成績期末期末平時(shí)平時(shí)7030第第1 1章章 流體流動流體流動 本章主要討論流體流動的基本原理和流體在管內(nèi)流動的規(guī)律，以及本章主要討論流體流動的基本原理和流體在管內(nèi)流動的規(guī)律，以及利用這些原理和規(guī)律解決實(shí)際問題。利用這些原理和規(guī)律解決實(shí)際問題。一、基本概念一、基本概念1、幾個(gè)物理量、幾個(gè)物理量 密度、壓強(qiáng)、流量、流速，必須掌握其概念和相關(guān)的計(jì)算。密度、壓強(qiáng)、流量、流

2、速，必須掌握其概念和相關(guān)的計(jì)算。2、壓強(qiáng)的基準(zhǔn)、不同的表示方法（液柱高度、壓強(qiáng)的基準(zhǔn)、不同的表示方法（液柱高度、mmHg、Pa等，表壓、絕等，表壓、絕壓及其關(guān)系）壓及其關(guān)系）3、粘度、阻力、流體流動形態(tài)、邊界層等的概念、特點(diǎn)及其相關(guān)計(jì)算。、粘度、阻力、流體流動形態(tài)、邊界層等的概念、特點(diǎn)及其相關(guān)計(jì)算。二、流體靜力學(xué)方程及其應(yīng)用二、流體靜力學(xué)方程及其應(yīng)用 流體靜力學(xué)方程的物理意義，通過應(yīng)用加深對其物理意義的理解。流體靜力學(xué)方程的物理意義，通過應(yīng)用加深對其物理意義的理解。三、流體動力學(xué)方程及其應(yīng)用三、流體動力學(xué)方程及其應(yīng)用靜力學(xué)方程靜力學(xué)方程11221212u0PgH =PgHPaPPHHJ/Nmg

3、g靜力學(xué)方程：柏努利方程的特例：壓力形式： +；【】能量形式：；【】或【 液柱】流體動力學(xué)流體動力學(xué) 定態(tài)流動與非定態(tài)流動定態(tài)流動與非定態(tài)流動 連續(xù)性方程連續(xù)性方程m111222v1122q =u A =u Aq =u A =u A連續(xù)性方程： 常數(shù)不可壓縮流體：常數(shù)柏努利方程式柏努利方程式gZ+u2/2+p/=We-hfgZ+u2/2+p/=0基準(zhǔn)、各項(xiàng)單位物理意義基準(zhǔn)、各項(xiàng)單位物理意義能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換有效功率有效功率N Ne e=W=We eW=WW=We eV V軸功率軸功率 N=NN=Ne e/流動阻力流動阻力hhf f= h= hf f+ h+ hf f流流動動阻阻力力局局部部阻阻力

4、力直直管管阻阻力力22ff2f2fL uLuH=J/NmP =Pad 2gd264Re2000=ReRe2000L+Le uH=J/Nmd2gu2H=J/Nm2g直直+局局流體流動阻力：直管阻力：【】或【 液柱】；或【】；滯流形態(tài)時(shí)，（線性關(guān)系）過渡流、湍流形態(tài)時(shí)，阻力系數(shù) 可以通過莫狄圖求解，或通過經(jīng)驗(yàn)公式求算。局部阻力：1）當(dāng)量長度法：【】或【 液柱】；）阻力系數(shù)法：【】或【 液柱】； 流體動力學(xué)方程的物理意義，通過應(yīng)用加深對其物理意義的解。流體動力學(xué)方程的物理意義，通過應(yīng)用加深對其物理意義的解。 四、流體阻力計(jì)算公式四、流體阻力計(jì)算公式:264Re2L uPd 22uLP=d 22uL+

5、leP=d 22uP=1 1、直圓管阻力：、直圓管阻力：滯流形態(tài)時(shí)：滯流形態(tài)時(shí)：湍流形態(tài)時(shí)：湍流形態(tài)時(shí)：2、局部阻力：、局部阻力：當(dāng)量長度法：當(dāng)量長度法：阻力系數(shù)法：阻力系數(shù)法：莫狄圖分析的三點(diǎn)結(jié)論。莫狄圖分析的三點(diǎn)結(jié)論。1112222212ffffmv1.uuuu2.eg2gg2g3.124.e qge=q . .g.HePe5.Pa=AAHHHHH 1212居直管路計(jì)算：連續(xù)性方程PP柏努利方程：H +H +摩擦阻力公式：（）直圓管阻力公式：（ ）局部阻力公式：總阻力計(jì)算：若管路中管徑不同，要分管徑分段進(jìn)行分開計(jì)算，再總和。泵的理論功率（有效功率）：P =. .H泵的實(shí)際功率（軸功率）：流

6、速與流量的測量流速與流量的測量測速管（皮托管）：測速管（皮托管）：測量點(diǎn)速度測量點(diǎn)速度孔板流量計(jì)：恒截面、變壓差孔板流量計(jì)：恒截面、變壓差文丘里流量計(jì)：恒截面、變壓差；能量損失小，文丘里流量計(jì)：恒截面、變壓差；能量損失小，造價(jià)高造價(jià)高轉(zhuǎn)子流量計(jì)：恒壓差、恒流速、變截面轉(zhuǎn)子流量計(jì)：恒壓差、恒流速、變截面第第2章章 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械離心泵離心泵結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)泵殼作用泵殼作用氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象性能參數(shù)性能參數(shù):流量流量/揚(yáng)程揚(yáng)程/有效功率有效功率/軸功率軸功率匯集由葉輪拋出的液體匯集由葉輪拋出的液體;動能動能靜壓能靜壓能)。靜壓能靜壓能和動能和動能分分 閉式閉式 半閉式半閉式敞式敞式葉輪作用葉輪作用

7、 Ne=WeW=WeVg/g=gVH 軸功率軸功率N=Ne/=gVH/ 泵的進(jìn)口處安泵的進(jìn)口處安真空表真空表，泵出口處安，泵出口處安壓力表壓力表和和出口閥門出口閥門，而在出口處，而在出口處，壓力表壓力表必須安必須安在在出口閥門出口閥門之前，在出口管路上還應(yīng)安裝之前，在出口管路上還應(yīng)安裝測量測量流量流量的儀表。的儀表。離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，由實(shí)驗(yàn)測得一定時(shí)，由實(shí)驗(yàn)測得HQ，NQ，Q，這三條曲線稱為特性曲線，由泵制造廠提供。供這三條曲線稱為特性曲線，由泵制造廠提供。供泵用戶使用。泵廠以泵用戶使用。泵廠以20清水作為工質(zhì)做實(shí)驗(yàn)測清水作為工質(zhì)做實(shí)驗(yàn)測定性能曲線。定性能曲線

8、。說明：HQ曲線曲線Q ，H 一般一般H=ABQ2 離心泵的性能曲線離心泵的性能曲線hmV/,3mH,QN QH QkW,aNNaQ曲線：曲線： Q ，N 大流量大流量大電機(jī)大電機(jī)當(dāng)當(dāng)V=0V=0，NaNa最小最小 關(guān)閉出口閥啟動泵關(guān)閉出口閥啟動泵，啟動電流最小啟動電流最小離心泵的性能曲線離心泵的性能曲線hmV/,3mH,QN QH QkW,aN Q Q曲線曲線 ：Q Q ， maxmax稱為設(shè)計(jì)點(diǎn)。稱為設(shè)計(jì)點(diǎn)。銘牌銘牌: max對應(yīng)的性能對應(yīng)的性能參數(shù)參數(shù)離心泵的性能曲線離心泵的性能曲線hmV/,3mH,QN QH QkW,aN（1 1）流體的性質(zhì)：）流體的性質(zhì)：密度：密度： , (Na、N

9、e) （H，Q，）與無關(guān)；粘度：粘度： ，（H，Q，）; Na Ne=gQH離心泵性能改變及換算離心泵性能改變及換算離心泵性能改變及換算離心泵性能改變及換算（2 2）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速 n n 20%20%以內(nèi)以內(nèi)比例定律比例定律(3)(3)葉輪直徑葉輪直徑D -D -5 5% %以內(nèi)以內(nèi)切割定律切割定律切割切割離心泵性能改變及換算離心泵性能改變及換算離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)管路特性曲線管路特性曲線He= AB Q2 AZ+p/gB8(l+le)/2d5g工作點(diǎn)工作點(diǎn)M點(diǎn)：點(diǎn)： H=ABQ2 H= ABQ2HQHe- QHe-QM工作點(diǎn)工作點(diǎn)M：離心泵的性能曲線與管路特性曲線的

10、交點(diǎn)。：離心泵的性能曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)。HMQMQM和和HM離心泵的流量調(diào)節(jié)離心泵的流量調(diào)節(jié)（1 1）改變出口閥開度）改變出口閥開度-常用常用Q關(guān)小出口閥關(guān)小出口閥-改變改變管路特性管路特性 le 管特線變陡管特線變陡 H ，Q 工作點(diǎn)上移工作點(diǎn)上移HMQMM1QM1H1Hnn1HMQMM1QM1n1n(2)改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速-改變泵的特性改變泵的特性H-Q線上移線上移MM1點(diǎn)點(diǎn),Q(3)(3)車削葉輪直徑車削葉輪直徑 -改變泵的特性改變泵的特性HMQMM1QM1D1DDD1 H-Q線下移線下移MM1點(diǎn)，點(diǎn)，Q離心泵的組合操作離心泵的組合操作 1）泵的串聯(lián)）泵的串聯(lián)設(shè)離心泵型號相同

11、設(shè)離心泵型號相同原則：流量相同，原則：流量相同， 揚(yáng)程相加揚(yáng)程相加H串串H單單HMQ單單M1Q串串QH串串HM串聯(lián)泵的揚(yáng)程是單泵特串聯(lián)泵的揚(yáng)程是單泵特性曲線上的揚(yáng)程的兩倍性曲線上的揚(yáng)程的兩倍bQ串串Q單單單泵在單泵在b點(diǎn)工作點(diǎn)工作2)泵的并聯(lián)泵的并聯(lián)設(shè)離心泵型號相同設(shè)離心泵型號相同原則：揚(yáng)程相同，流量相原則：揚(yáng)程相同，流量相加加Q并并Q單單單泵在單泵在b點(diǎn)工作點(diǎn)工作HMQ單單M1QH并并H單單Q并并H并并b并聯(lián)泵的流量是單泵特性并聯(lián)泵的流量是單泵特性曲線上流量的兩倍曲線上流量的兩倍例題：某設(shè)備的進(jìn)、出口壓強(qiáng)分別為例題：某設(shè)備的進(jìn)、出口壓強(qiáng)分別為1200 mmH1200 mmH2 2O O（真空

12、度）和（真空度）和1.6 1.6 kgf/cmkgf/cm2 2（表壓）。若當(dāng)?shù)卮髿鈮簽椋ū韷海Ｈ舢?dāng)?shù)卮髿鈮簽?60 mmHg, 760 mmHg, 求此設(shè)備進(jìn)、出口求此設(shè)備進(jìn)、出口的壓強(qiáng)差。（用的壓強(qiáng)差。（用SISI制表示）制表示） 解：解： 進(jìn)口進(jìn)口 P P1 1（絕壓）（絕壓）= P= P（大氣壓）（大氣壓）- P- P（真空度）（真空度） 出口出口 P P2 2（絕壓）（絕壓）= P= P（大氣壓）（大氣壓）+ P+ P（表壓）（表壓） P P（真空度）（真空度）= 1200 mmH= 1200 mmH2 2O = 0.12 kgf/cmO = 0.12 kgf/cm2 2 P P1

13、 1（絕壓）（絕壓）- P- P2 2（絕壓）（絕壓）= - P= - P（真空度）（真空度）+P+P（表壓）（表壓） = - = -（0.12+1.60.12+1.6）= -1.72 kgf/cm= -1.72 kgf/cm2 2 = -1.72 = -1.729.819.8110104 4 = -1.687 = -1.68710105 5 N/m N/m2 2 例題：如圖所示，要求將例題：如圖所示，要求將2020水（粘度為水（粘度為1 11010-3-3Pa.SPa.S）從一貯水）從一貯水池打入水塔中，每小時(shí)送水量不低于池打入水塔中，每小時(shí)送水量不低于75t75t，貯水池和水塔的水，貯水池

14、和水塔的水位設(shè)定為恒定，且與大氣相通，水塔水面與貯水池水面的垂直位設(shè)定為恒定，且與大氣相通，水塔水面與貯水池水面的垂直距離為距離為13m13m，輸水管為，輸水管為1401404.5mm4.5mm的鋼管，所需鋪設(shè)的管長的鋼管，所需鋪設(shè)的管長為為50m50m，管線中的所有局部阻力當(dāng)量長度為，管線中的所有局部阻力當(dāng)量長度為20m20m，摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)=0.3164Re=0.3164Re-0.25-0.25. . 現(xiàn)庫存有兩臺不同型號的清水泵現(xiàn)庫存有兩臺不同型號的清水泵A A、B B，它們，它們的性能如下表所示，試從中選一臺合適的泵。的性能如下表所示，試從中選一臺合適的泵。 表1-1清水泵的主要性

15、能表泵泵流量流量/m3/h揚(yáng)程揚(yáng)程/m軸功率軸功率/kW效率效率/%A8016.54.3576B7915.54.10793375 1075/ 1000mvqqmh1402 4.51310.131dmmm 2275/36001.55/110.13144vqum sd530.131 1.55 1000Re2.031 101 10du0.250.3164Re0.015解：解：首先應(yīng)計(jì)算輸送系統(tǒng)所需的流量和揚(yáng)程，然后根據(jù)二者的數(shù)值大小，并本著效率最首先應(yīng)計(jì)算輸送系統(tǒng)所需的流量和揚(yáng)程，然后根據(jù)二者的數(shù)值大小，并本著效率最高，功率最小的原則從兩種型號的泵中選出較為合適的。高，功率最小的原則從兩種型號的泵中

16、選出較為合適的。112212222222pupulle uHHeHggggdg751000 9.81 14.02861.33600vPeqgHeW2861.33.760.762861.33.620.79AABBPePakWPePakW將將H1=0；p1=p2=0（表壓）；（表壓）；u1=u2=0；H2=13m； =0.015=0.015，l+lel+le=50+20=70m=50+20=70m，d=0.131md=0.131m，u=1.55u=1.55【m/sm/s】代入上式得：】代入上式得： He=14.0He=14.0【m m】答：表中所列的兩臺清水泵的揚(yáng)程和流量均大于管答：表中所列的兩臺

17、清水泵的揚(yáng)程和流量均大于管路所需的流量和揚(yáng)程，均可使用，但考慮到路所需的流量和揚(yáng)程，均可使用，但考慮到B B泵泵軸功率較小，效率較高，且其流量、揚(yáng)程與管路軸功率較小，效率較高，且其流量、揚(yáng)程與管路所需值更為接近，故應(yīng)選所需值更為接近，故應(yīng)選B B泵。泵。 P53，例，例2-2 用一離心泵輸送某造紙廠的廢水，當(dāng)用一離心泵輸送某造紙廠的廢水，當(dāng)轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為n2900rmin-1時(shí)泵的特性曲線方程可用時(shí)泵的特性曲線方程可用H40-0.06Q2近似表示，已知出口閥全開時(shí)管路特近似表示，已知出口閥全開時(shí)管路特性曲線為性曲線為he20+0.04Q2，兩式中的，兩式中的Q單位為單位為m3h-1，H、 he的

18、單位是的單位是m。試問（。試問（a）此時(shí)的輸送量）此時(shí)的輸送量為為多少？多少？（b）若通過工藝改進(jìn)后，該廠的廢水排）若通過工藝改進(jìn)后，該廠的廢水排放量降為上述的放量降為上述的80%，試對關(guān)小閥門和切削葉輪，試對關(guān)小閥門和切削葉輪兩種方式作比較。兩種方式作比較。第第3章章 非均相物系的分離非均相物系的分離1、沉降：沉降： 重力沉降：作用力重力，設(shè)備：降塵室，沉降槽；重力沉降：作用力重力，設(shè)備：降塵室，沉降槽； 降塵室生產(chǎn)能力：降塵室生產(chǎn)能力： VAu0=LBu0 即處理能力與設(shè)備的底面積有關(guān)，與高度無關(guān)即處理能力與設(shè)備的底面積有關(guān)，與高度無關(guān) 離心沉降：作用力離心力，設(shè)備：旋風(fēng)分離器，離心沉降：

19、作用力離心力，設(shè)備：旋風(fēng)分離器，離心機(jī)離心機(jī) 。沉降速度沉降速度ut, 又稱終端速度又稱終端速度,加速階段終了時(shí)顆粒相對于流加速階段終了時(shí)顆粒相對于流體的速度。體的速度。第第4章章 傳熱傳熱一、基本概念一、基本概念 傳熱的基本方式（三種）及特點(diǎn)，工業(yè)上的傳熱方式，傳熱的基本方式（三種）及特點(diǎn)，工業(yè)上的傳熱方式，傅里葉定律，導(dǎo)熱系數(shù)（傅里葉定律，導(dǎo)熱系數(shù)（）、給熱系數(shù)（）、給熱系數(shù)（）、傳熱系）、傳熱系數(shù)（數(shù)（K）這三個(gè)系數(shù)的物理意義，傳熱邊界層，牛頓冷卻）這三個(gè)系數(shù)的物理意義，傳熱邊界層，牛頓冷卻定律，并流換熱、逆流換熱的特點(diǎn)，以及強(qiáng)化傳熱的途徑定律，并流換熱、逆流換熱的特點(diǎn)，以及強(qiáng)化傳熱的途

20、徑等。等。二、熱傳導(dǎo)的計(jì)算二、熱傳導(dǎo)的計(jì)算1、平面壁的計(jì)算公式、平面壁的計(jì)算公式Q=AQ=At/t/（b b1 1/1 1+ b+ b2 2/2 2 + b + b3 3/3 3 ）對其公式分析得出的四點(diǎn)結(jié)論：對其公式分析得出的四點(diǎn)結(jié)論：傳熱的推動力是內(nèi)壁面和外壁面的總溫度差；傳熱的推動力是內(nèi)壁面和外壁面的總溫度差； t=tt=t1 1-t-t4 4傳熱的總熱阻是各層熱阻之和；傳熱的總熱阻是各層熱阻之和；R R總總=R=R1 1+R+R2 2+R+R3 3;R;R1 1= =b b1 1/ /1 1A A; R; R2 2= = b b2 2/ /2 2A A ;R ;R3 3= = b b3

21、 3/ /3 3A A ; ; R R總總=1/A=1/Ai i/i i; ;各層的推動力與該層的熱阻成正比；各層的推動力與該層的熱阻成正比；t=t=t t1 1：t t2 2：t t3 3=R=R1 1:R:R2 2:R:R3 3=b=b1 1/1 1:b:b2 2/2 2:b:b3 3/3 3:b bi i/i i；中間壁面的溫度求算：中間壁面的溫度求算：t t2 2=t=t1 1- -b b1 1/A/A1 1: :以及以及t t3 3=t=t2 2- -b b2 2/A/A2 2P109：例：例432、圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)計(jì)算公式、圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)計(jì)算公式對其公式分析得出的四點(diǎn)結(jié)論：對

22、其公式分析得出的四點(diǎn)結(jié)論：（1 1）傳熱面積和傳遞的溫度都隨半徑而變化；）傳熱面積和傳遞的溫度都隨半徑而變化；（2 2）各層的溫度降（推動力）與該層熱阻成比例；）各層的溫度降（推動力）與該層熱阻成比例；（3 3）多層圓筒壁的總推動力是總溫度差）多層圓筒壁的總推動力是總溫度差t=t1-t4t=t1-t4；總熱阻是各層熱阻之和：；總熱阻是各層熱阻之和：（4 4）各層圓筒壁交界面處溫度計(jì)算公式）各層圓筒壁交界面處溫度計(jì)算公式t t2 2=t=t1 1-lnln（r r2 2/r/r1 1）/ /（1 122L L）, , t3=t2-ln（r3/r2）/（22L）平面壁與圓筒壁相比有三處相同，二處不

23、同，就其原因是圓筒壁的平面壁與圓筒壁相比有三處相同，二處不同，就其原因是圓筒壁的A A隨隨r r的變化而引起的。的變化而引起的。P111P111，例，例4-44-4總熱阻總熱阻總推動力總推動力 RtAbAbAbttQmmm33322211141)( 334223112412/ln2/ln2/ln lrrlrrlrrttQ 三、對流傳熱過程實(shí)際上包括了，間壁兩側(cè)的對流傳熱過程和間壁本三、對流傳熱過程實(shí)際上包括了，間壁兩側(cè)的對流傳熱過程和間壁本身的熱傳導(dǎo)過程。所以常見的對流過程，實(shí)際上是熱流體向器壁的身的熱傳導(dǎo)過程。所以常見的對流過程，實(shí)際上是熱流體向器壁的對流傳熱過程，或是器壁向冷流體的對流傳熱

24、過程。對流傳熱過程，或是器壁向冷流體的對流傳熱過程?？拷诿娓浇嚎拷诿娓浇簜鳠徇吔鐚樱簾醾鳠徇吔鐚樱簾嶙柚饕拇嬖趨^(qū)阻主要的存在區(qū)滯流內(nèi)層：傳導(dǎo)傳熱為主。滯流內(nèi)層：傳導(dǎo)傳熱為主。過渡流：既有熱傳導(dǎo)，也有過渡流：既有熱傳導(dǎo)，也有對流傳熱對流傳熱湍流主體：以對流傳熱為主，也存在熱傳導(dǎo)。湍流主體：以對流傳熱為主，也存在熱傳導(dǎo)。熱阻很小熱阻很小對流傳熱對流傳熱的物理意義的物理意義是對流給熱過程給熱能力大小的標(biāo)志，是對流給熱過程熱是對流給熱過程給熱能力大小的標(biāo)志，是對流給熱過程熱阻之倒數(shù)。某一對流給熱過程，阻之倒數(shù)。某一對流給熱過程，越大，則給熱能力越強(qiáng)。越大，則給熱能力越強(qiáng)。=Q/A=Q/At,

25、t,其含義為：當(dāng)壁面與流體主體之間的溫度差為其含義為：當(dāng)壁面與流體主體之間的溫度差為1K1K時(shí)，單位面積單位時(shí)間所傳遞的熱量。時(shí)，單位面積單位時(shí)間所傳遞的熱量。 不是流體的物理性質(zhì)，是綜合考慮了眾多影響因素，是一不是流體的物理性質(zhì)，是綜合考慮了眾多影響因素，是一個(gè)復(fù)雜因素的函數(shù)，是對流給熱過程，給熱能力大小的標(biāo)志。個(gè)復(fù)雜因素的函數(shù)，是對流給熱過程，給熱能力大小的標(biāo)志。 影響因素：物理性質(zhì)、流體流動型態(tài)、相態(tài)變化及傳熱面的影響因素：物理性質(zhì)、流體流動型態(tài)、相態(tài)變化及傳熱面的幾何因素等。幾何因素等。 ttAQ W2 冷流體側(cè)：冷流體側(cè)：牛頓冷卻定律（牛頓冷卻定律（也稱對流傳熱方也稱對流傳熱方程）程

26、） W1TTAQ 熱流體側(cè)：熱流體側(cè)：t對流給熱系數(shù)，對流給熱系數(shù)，W.m-2.-1 四、熱交換的計(jì)算四、熱交換的計(jì)算1 1、熱量衡算、熱量衡算2 2、K K的計(jì)算公式（平面壁和圓筒壁）（傳熱的計(jì)算公式（平面壁和圓筒壁）（傳熱系數(shù)的物理意義）系數(shù)的物理意義）3 3、對數(shù)平均溫度差（并流、逆流）、對數(shù)平均溫度差（并流、逆流）4 4、總傳熱方程、總傳熱方程1. 熱量衡算式：熱量衡算式：Q = qm1cp1( T1-T2 ) = qm2cp2( t2-t1 )2. K的計(jì)算公式（平面壁和圓筒壁）（傳熱系數(shù)的物理意義）的計(jì)算公式（平面壁和圓筒壁）（傳熱系數(shù)的物理意義）2211111) 1 (ssRbR

27、K平面壁傳熱系數(shù)計(jì)算：（2）圓筒壁傳熱系數(shù)計(jì)算）圓筒壁傳熱系數(shù)計(jì)算外表面積為基準(zhǔn)外表面積為基準(zhǔn) :222121121111 smsRddbddRddK管內(nèi)污垢熱阻管內(nèi)污垢熱阻管外污垢熱阻管外污垢熱阻管外流體對流給熱阻力管外流體對流給熱阻力管內(nèi)流體對流給熱阻力管內(nèi)流體對流給熱阻力總傳熱阻力總傳熱阻力間壁導(dǎo)熱阻力間壁導(dǎo)熱阻力2121mlntttttmtKAQ傳熱基本方程式傳熱基本方程式1 1、氣體的導(dǎo)熱系數(shù)值隨溫度的變化趨勢為、氣體的導(dǎo)熱系數(shù)值隨溫度的變化趨勢為 。A A、T T升高，升高，增大；增大；B B、T T升高，升高，減少；減少；C C、T T升高，升高，可能增大或減少可能增大或減少 ；

28、D D、T T變化，變化，不變不變2 2、在通常操作條件下的同類換熱器中，設(shè)空氣的給熱系數(shù)為、在通常操作條件下的同類換熱器中，設(shè)空氣的給熱系數(shù)為1 1，水的給熱系數(shù)為，水的給熱系數(shù)為2 2，蒸汽冷凝的給熱系數(shù)為，蒸汽冷凝的給熱系數(shù)為3 3，則，則有有 。A A、 1 12 23 3 ；B B、 2 21 13 3 ；C C、 3 32 21 1 ；D D、 1 13 32 23. 3. 試分析對于某一套管換熱器，當(dāng)冷、熱流體流量不變，冷、試分析對于某一套管換熱器，當(dāng)冷、熱流體流量不變，冷、熱流體進(jìn)口溫度不變，將換熱面積增大一倍，其換熱速率熱流體進(jìn)口溫度不變，將換熱面積增大一倍，其換熱速率是否也

29、增大一倍，若不是，分析原因？是否也增大一倍，若不是，分析原因？ P164P164165165：4-274-27，4-294-291、A；2、C；3、答：由于套管換熱器冷、熱流體進(jìn)口溫度不變，熱流體或冷答：由于套管換熱器冷、熱流體進(jìn)口溫度不變，熱流體或冷流體的流量不變時(shí)，若將換熱面積提高一倍，可能有兩種情流體的流量不變時(shí)，若將換熱面積提高一倍，可能有兩種情況：況：（1 1）管徑不變，增加管長，由于管長的增加，使得熱流體的出）管徑不變，增加管長，由于管長的增加，使得熱流體的出口溫度比原來的要低，而冷流體的出口溫度比原來的要高，口溫度比原來的要低，而冷流體的出口溫度比原來的要高，這樣造成平均溫度差比

30、原來下降，假設(shè)傳熱系數(shù)不變，傳熱這樣造成平均溫度差比原來下降，假設(shè)傳熱系數(shù)不變，傳熱速率雖有所提高，但不可能提高一倍；速率雖有所提高，但不可能提高一倍；（2 2）若改變管徑，來提高換熱面積，由于管徑增加，造成流速）若改變管徑，來提高換熱面積，由于管徑增加，造成流速下降，使得給熱系數(shù)變小，從而影響總傳熱系數(shù)，使傳熱系下降，使得給熱系數(shù)變小，從而影響總傳熱系數(shù)，使傳熱系數(shù)下降，假設(shè)平均溫度差不變，但傳熱系數(shù)變小，傳熱速率數(shù)下降，假設(shè)平均溫度差不變，但傳熱系數(shù)變小，傳熱速率有所提高，但也不能提高一倍。有所提高，但也不能提高一倍。第第5 5章章 吸收吸收一、基本概念一、基本概念1 1、吸收機(jī)理：物理吸

31、收、化學(xué)吸收及特點(diǎn)；、吸收機(jī)理：物理吸收、化學(xué)吸收及特點(diǎn)；2 2、氣氣液平衡關(guān)系：液平衡關(guān)系：亨利定律、亨利定律、數(shù)學(xué)表達(dá)式、亨利系數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式、亨利系數(shù)的物理意義及其相互關(guān)系和相關(guān)計(jì)算；如何判斷吸收進(jìn)行的物理意義及其相互關(guān)系和相關(guān)計(jì)算；如何判斷吸收進(jìn)行的方向，包括采用推動力法、相圖來判斷；的方向，包括采用推動力法、相圖來判斷；3、掌握雙膜理論及要點(diǎn)、掌握雙膜理論及要點(diǎn)4、了解分吸收速率、了解分吸收速率5、掌握總吸收速率以及總吸收系數(shù)與分吸收系數(shù)關(guān)系、掌握總吸收速率以及總吸收系數(shù)與分吸收系數(shù)關(guān)系通過總吸收系數(shù)與分吸收系數(shù)的大小可定性判斷主要阻力通過總吸收系數(shù)與分吸收系數(shù)的大小可定性判斷主要阻力

32、二、吸收塔的計(jì)算二、吸收塔的計(jì)算（1 1）吸收塔的物料衡算和操作線方程吸收塔的物料衡算和操作線方程（2）熟練掌握氣液平衡線和操作線的繪制）熟練掌握氣液平衡線和操作線的繪制（3）會求最小液氣比、實(shí)用液氣比以及吸收劑用量）會求最小液氣比、實(shí)用液氣比以及吸收劑用量（4）吸收塔徑的計(jì)算吸收塔徑的計(jì)算（5 5）低濃度氣體傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)、傳質(zhì)系數(shù)低濃度氣體傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)、傳質(zhì)系數(shù)KYa等的求算。傳質(zhì)單元數(shù)的求解等的求算。傳質(zhì)單元數(shù)的求解:對數(shù)平均推動力法和數(shù)對數(shù)平均推動力法和數(shù)學(xué)分析法都要求掌握。學(xué)分析法都要求掌握。氣液平衡關(guān)系的表達(dá)式（亨利定律 ）物料衡算Exp*AHcpA*Amxy

33、 *pEm mXY*SSEMH(1)吸收吸收dzdcDJAA費(fèi)克定律2121XXLYYG21212*121min/XmYYYXXYYGLmin)(0 . 21 . 1GLGL主要公式主要公式)(aBSaBSXGLYXGLY)(bBSbBSXGLYXGLY操作線方程：操作線方程：ERQBPA*Y*X0YXYbYaYXaX Xb圖圖9-9 9-9 摩爾比坐標(biāo)系中摩爾比坐標(biāo)系中 的操作線和平衡線的操作線和平衡線YA2aXA2aYA1aYA1bXA1bXA2bYA2bXA1aabYAXAYA1a，YA1bXA1bXA1aYA2bYA2aXA2b XA2aabYA2aXA2aYA1aYA1bXA1bXA

34、2bYA2bXA1aabYAXAYA1bXA1bXA1aYA2bYA2aXA2b XA2aabYA1aYA2aXA2aYA1aYA2bXA1bXA2bYA1bXA1aabYAXAYA1bXA1bXA1aYA2bYA2aXA2b XA2aabYA1aYA2bYAXAYA1bXA1bXA1aYA2bYA2aXA2b XA2aabYA1aYA2aXA2aYA1aXA1bXA2bYA1bXA1aabYA2aXA2aYA1aYA1bXA1bXA2bYA2bXA1aabYAXAYA1aXA1bXA1aYA2bYA2aXA2b XA2aabYA1b 吸收速率方程用分吸收系數(shù)表示的吸收速率方程)(),(),(

35、iYAiyAiGAYYkNyykNppkN)(),(),(XXkNxxkNcckNiXAixAiLA用總吸收系數(shù)表示的吸收速率方程)(),(),(*yyKNYYKNppKNyAYAGA)(),(),(*xxKNXXKNccKNXAXALALGGHkkK111 GLLkHkK 11LGcKKGYPKK填料層高度基本計(jì)算公式填料層高度填料層高度=傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù) a)傳質(zhì)單元數(shù)反映吸收過程的難易程度反映吸收過程的難易程度b)傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元高度由過程條件決定傳質(zhì)單元高度由過程條件決定OGOG *)(dNHyyyaKGhbayyyobayy*yyyN OGdaKGHy

36、OGmabOGyyyNababmlnyyyyy塔頂塔底塔頂塔底推動力的推動力的對數(shù)平均對數(shù)平均值值aKGHyOG傳質(zhì)單元數(shù)求法：a平均推動力法b脫吸因子素法LmGS*bbbyyy塔底氣相總推動力塔底氣相總推動力*aaayyy塔頂氣相總推動力塔頂氣相總推動力mabOGyyyNababmlnyyyyySmxymxySSNaaabOG1ln11（S1）1.1.在吸收操作中，吸收塔某一截面上總推動力（以氣相濃度差表示）在吸收操作中，吸收塔某一截面上總推動力（以氣相濃度差表示）為為_A A_。A A、Y-YY-Y* *； B B、Y Y* *-Y-Y； C C、Y-Yi Y-Yi ； D D、Yi-YY

37、i-Y2.2.對某一氣液平衡體系，在總壓一定時(shí)，若溫度升高，則其亨利系對某一氣液平衡體系，在總壓一定時(shí)，若溫度升高，則其亨利系數(shù)數(shù)E E將減少。將減少。 3.3.生產(chǎn)中引入化學(xué)吸收，可以大大地加速吸收過程，其主要原因？生產(chǎn)中引入化學(xué)吸收，可以大大地加速吸收過程，其主要原因？4. 4. 已知常壓、已知常壓、2525下某體系的平衡關(guān)系符合亨利定律，亨利系數(shù)下某體系的平衡關(guān)系符合亨利定律，亨利系數(shù)E E為為1.51.510103 3 大氣壓，溶質(zhì)大氣壓，溶質(zhì)A A的分壓為的分壓為0.540.54大氣壓的混合氣體分別與大氣壓的混合氣體分別與溶質(zhì)溶質(zhì)A A濃度為濃度為0.002mol/L0.002mol

38、/L的水溶液接觸：試求上述情況下溶質(zhì)的水溶液接觸：試求上述情況下溶質(zhì)A A在二在二相間的轉(zhuǎn)移方向。相間的轉(zhuǎn)移方向。 生產(chǎn)中引入化學(xué)吸收，可以大大地加速吸收過程，其主生產(chǎn)中引入化學(xué)吸收，可以大大地加速吸收過程，其主要原因？要原因？答：化學(xué)吸收有兩大特點(diǎn)：答：化學(xué)吸收有兩大特點(diǎn)：（1 1）可以提高吸收的推動力，吸收質(zhì)）可以提高吸收的推動力，吸收質(zhì)A A進(jìn)入液相后除了被溶解進(jìn)入液相后除了被溶解以外，還與吸收劑反應(yīng)，使溶液中的吸收質(zhì)濃度以外，還與吸收劑反應(yīng)，使溶液中的吸收質(zhì)濃度CACA下降，這下降，這樣也使得與之平衡的氣相分壓樣也使得與之平衡的氣相分壓PAPA* *下降，所以（下降，所以（PA- PA

39、PA- PA* *）增）增加了，吸收的推動力提高。加了，吸收的推動力提高。（2 2）減少了液膜阻力，化學(xué)吸收對氣膜阻力無影響，即）減少了液膜阻力，化學(xué)吸收對氣膜阻力無影響，即kGkG不不變，但液膜阻力的減少則使變，但液膜阻力的減少則使kLkL增大，使總傳質(zhì)系數(shù)增大。化增大，使總傳質(zhì)系數(shù)增大?；瘜W(xué)吸收的引入可以使控制步驟向氣膜控制移動。因此，對原學(xué)吸收的引入可以使控制步驟向氣膜控制移動。因此，對原先屬液膜控制的物理吸收過程，引入化學(xué)吸收尤為重要。先屬液膜控制的物理吸收過程，引入化學(xué)吸收尤為重要。解：解： E=1.5E=1.510103 3atmatm，p=0.054atmp=0.054atm，P

40、=1atmP=1atm，y yA A=p/P=0.054=p/P=0.054 m=E/P= m=E/P=1.51.510103 3 x xA A=0.002/=0.002/（1000/181000/18）=3.6=3.61010-5-5，y yA A* *=m x=m xA A =0.15 =0.1510104 43.63.61010-5-5=0.054 y=0.054 yA A -y -yA A* * = 0 = 0 達(dá)到平衡。達(dá)到平衡。答：略。答：略。5.5.在常壓逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空氣中在常壓逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空氣中某溶質(zhì)，進(jìn)塔氣體中溶質(zhì)的含量為某溶質(zhì)，進(jìn)塔氣

41、體中溶質(zhì)的含量為8%8%（體積分率），（體積分率），吸收率為吸收率為98%98%，操作條件下的平衡關(guān)系為：，操作條件下的平衡關(guān)系為：, ,取吸收劑取吸收劑用量為最小用量的用量為最小用量的1.21.2倍，試求：倍，試求： （1 1）水溶液的出塔濃度）水溶液的出塔濃度X XA1A1? ? （2 2）若氣相總傳質(zhì)單元高度為）若氣相總傳質(zhì)單元高度為0.8m0.8m，現(xiàn)有一填料，現(xiàn)有一填料層高度為層高度為9m9m的塔，問該塔是否適用？的塔，問該塔是否適用？P189 P189 例例5-65-6A11A121n1212min*1n122nnminnnn1ny0.0810.0871-y1 0.08(1)0.0

42、87q0.0870.00172.450.087q02.5mqq1.21.2 2.452.94qqqqAAAAAAAAAAAAYYYYYYYYXXXXYCBCCBBBC解：（）屬于低濃氣體吸收（1-98%）=0.0017（）（）水溶液出塔濃度:（12(0.0870.0017)00.029AAYA21）+X =2.94*m1111*2222(2)m0.0872.5 0.0290.0145lnm0.001700.001AAAAAAAAYYYXYYYX需需A1A2AA1A1A2A2要核算一個(gè)塔是否適用，較簡單的方法是采用設(shè)計(jì)型的解題思路。即求出完成吸收任務(wù)所需的填料層高度H ，若H 小于或等于現(xiàn)有的填

43、料層高度H，則可以完成吸收任務(wù)，塔適用；否則塔不適用。Y - YY =； YYYYm70.01450.00170.005970.0145lnln0.0017A1A2AA1A2Y - YY =YY12m0.0870.001714.290.005970.8 14.2911.43m11.43m9mAAOGOGOGYYNHHNA需Y塔高答：所需塔高，大于，故該塔不適用。（也可采用吸收因數(shù)法）第六章第六章 精餾精餾一、基本概念一、基本概念1、什么是蒸餾：利用物系發(fā)生相變的過程中，由于組分間揮發(fā)性差異，、什么是蒸餾：利用物系發(fā)生相變的過程中，由于組分間揮發(fā)性差異，將液體混合物中各組分分離的操作。將液體混合

44、物中各組分分離的操作。依據(jù)是什么：揮發(fā)性差異。依據(jù)是什么：揮發(fā)性差異。2、簡單蒸餾的特點(diǎn)：、簡單蒸餾的特點(diǎn)：不能將混合物徹底分離；不能將混合物徹底分離；得到的餾出液的組成是一定范圍的餾分；得到的餾出液的組成是一定范圍的餾分；餾出液組成和餾殘液組成與原始溶液組成之間只存在物料衡算關(guān)系，餾出液組成和餾殘液組成與原始溶液組成之間只存在物料衡算關(guān)系，不存在相平衡關(guān)系。不存在相平衡關(guān)系。 在溶液沸騰汽化產(chǎn)生的蒸汽，立即從釜中引出冷凝，在引出的瞬間，在溶液沸騰汽化產(chǎn)生的蒸汽，立即從釜中引出冷凝，在引出的瞬間，氣、液間存在平衡關(guān)系。氣、液間存在平衡關(guān)系。間歇蒸餾操作；間歇蒸餾操作；氣、液相組成及沸點(diǎn)都是隨時(shí)

45、間而變化。氣、液相組成及沸點(diǎn)都是隨時(shí)間而變化。3 3、連續(xù)精餾特點(diǎn)：、連續(xù)精餾特點(diǎn)：能將混合物較徹底的分離；能將混合物較徹底的分離；每一塊塔板都是理想塔板，則塔板上的氣液組成關(guān)系存在每一塊塔板都是理想塔板，則塔板上的氣液組成關(guān)系存在平衡關(guān)系。平衡關(guān)系。是一連續(xù)穩(wěn)定的操作過程；是一連續(xù)穩(wěn)定的操作過程；每一塊塔板上的氣、液組成、溫度，都不隨時(shí)間而變化。每一塊塔板上的氣、液組成、溫度，都不隨時(shí)間而變化。4 4、要會作、要會作t-x-yt-x-y和和x-yx-y相圖，并了解圖中點(diǎn)、線、面的含義。相圖，并了解圖中點(diǎn)、線、面的含義。5 5、什么是拉烏爾定律？什么是理想溶液？相對揮發(fā)度的含義是、什么是拉烏爾定律？什么是理想溶液？相對揮發(fā)度的含義是什么？如何計(jì)算？什么？如何計(jì)算？理想溶液氣液平衡關(guān)