2013化工總復習-上解析

一、主要公式：1、穩(wěn)定流淌的連續(xù)性方程：ms1=ms2=……=msn∵ms=Vs·=uA∴u1A11=u2A22=……unAnnT確定時，密度確定，圓形管，∴J/kg2、柏努利方程：第一章當u1=u2=0，he=0，hf

=0。則：3、流體阻力計算式：靜力學基本方程

(1)的計算Re≤2000層流2000＜Re＜4000過渡區(qū)Re＞4000湍流閱歷公式或查圖求取(2)非圓形管：4、其它

p＝pa+p表

p＝pa－p真二、基本概念：1、流體的基本物性及數(shù)據(jù)確定2、穩(wěn)定流淌3、表壓、真空度、確定壓4、牛頓粘性定律5、流體的流淌類型及推斷6、影響流體流淌阻力的主要因素7、邊界層分別及對流淌的影響8、量綱分析法9、困難管路的特點10、流量測量的原理及優(yōu)缺點每小時將2×104kg的溶液用泵從反應器輸送到高位槽（見本題附圖）。反應器液面上方保持26.7×103Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓強。管道為φ76×4mm的鋼管，總長為50m，管線上有兩個全開的閘閥、一個孔板流量計（局部阻力系數(shù)為4）、五個標準彎頭。反應器內(nèi)液面與管路出口的距離為15m。若泵的效率為0.7，求泵的軸功率。溶液的密度為1073kg/m3，粘度為6.3×10-4Pa·s。管壁確定粗糙度可取為0.3mm。例11解：z1=0，z2=15m，u2=u1=0，p1=－26.7×103Pa(表)，p2=0(表)。=0.3mm,/d=2/1950=0.00105,查得=0.029例2用離心泵把20℃的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定。各部分相對位置如本題附圖所示。管路的直徑均為φ76×3.5mm在操作條件下，泵入口處真空表的讀數(shù)為25.6×103Pa；水流經(jīng)吸入管與排出管（不包括噴頭）的能量損失可分別按Σhf,1=4u2與Σhf,2=8u2計算，由于管徑不變，故式中u為吸入或排出管的流速m/s。排水管與噴頭連接處的壓強為87.5×103Pa（表壓）。試求泵的有效功率。已知：d=76－2×3.5=69mm，Σhf,1=4u2；Σhf,2=8u2p1=0Pa(表)，p2=25.6×103Pa(真空)；p3=87.5×103Pa(表)。132解：1-1與3-3間能量衡算解：2-2與3-3間能量衡算其次章1.氣縛、汽蝕現(xiàn)象2.離心泵的工作原理3.離心泵的工作點及流量調(diào)整4.離心泵的性能參數(shù)及影響因素5.離心泵的選擇與安裝6.往復泵的工作原理和流量調(diào)整7.往復壓縮機的工作原理和工作循環(huán)8.多級壓縮的優(yōu)點？1、篩分

形態(tài)因數(shù):用于表示非球形顆粒的形態(tài)。

顆粒的平均直徑：

標準篩2、沉降

（1）沉降速度計算：第三章小結(jié)層流區(qū)①顆粒直徑d↑，則u0↑

其它條件相同時，小顆粒后沉降。②流體密度和黏度↑，則u0↓；↑，則u0↓其它條件相同時，顆粒在空氣較在水中易沉降。③顆粒密度s↑，則u0↑其它條件相同時，密度大的顆粒先沉降。

（2）影響沉降速度的因素（3）降塵室的操作顆粒因沉降被除去的條件：停留時間＞沉降時間

生產(chǎn)實力：含塵氣體的處理量Vs，m3/s可分別的最小顆粒直徑dmin：顆粒分別百分率＝(d/dmin)2（1）衡量離心分別性能的指標離心分別因數(shù)KC：（2）旋風分別器的性能參數(shù)分別效率、臨界直徑、壓降3、離心沉降原理4、過濾（1）過濾推動力（2）助濾劑（3）影響過濾速度的因素：A.推動力p:加壓過濾、真空過濾、重力過濾、離心過濾B.濾液的性質(zhì):濾液黏度↓，過濾速度u↑。C.濾餅層的性質(zhì):濾餅的厚度、空隙率、比表面積等。5、固體流態(tài)化（1）幾個階段特點固定床階段：床層高度、空隙率，均保持不變；阻力聽從歐根方程(u↑，pf↑）。流化床階段：顆粒輸送階段空床流速確定時，有一個穩(wěn)定的床層上界面。（2）流化類型散式流化：聚式流化：床層中存在兩個不同的相（氣-固流態(tài)化）（3）流化床的主要特性類似液體的特性幾乎恒定的壓力損失（4）、流化床的操作

臨界流化速度

帶出速度流化床操作范圍：

0mfuuu<<例1降塵室高2m，寬2m，長5m，用于焙燒爐爐氣的除塵。操作條件下氣體流量為25000m3/h，密度為0.6kg/m3，黏度為0.03mPa·s。求：（1）能除去的最小顆粒直徑。（2）粒徑為60m的灰塵被除去的百分率。（3）分成二層后的處理量或最小顆粒直徑的變更。解：（1）設(shè)沉降為層流＜2核算：（2）粒徑為60m顆粒被除去的百分＝(d/dmin)2＝(60/92.2)2＝0.424（3）若把降塵室分為二層，A0＝2×10＝20m2若除去的粒徑相同時，Vs＝2Vs＝2×25000＝50000m3/s若處理的總氣流量不變，每層流過的氣流Vs0＝Vs/2例2接受降塵室回收爐氣中所含的球形固體顆粒。降塵室底面積為10m2，寬和高均為2m。操作條件下，氣體密度為0.75kg/m3，粘度為2.6×10－5Pa·s；密度為3000kg/m3；降塵室的生產(chǎn)實力為3m3/s。求：1）理論上能完全捕集下來的最小顆粒直徑；2）粒徑為40μm的顆粒的回收百分率；3）如欲完全回收直徑為40μm的塵粒，降塵室內(nèi)需設(shè)置多少層水平隔板？

解：1）完全被分別出來的最小顆粒的沉降速度為假設(shè)沉降在滯流區(qū)驗：原假設(shè)正確，求得的最小粒徑有效2）40μm顆粒的回收率=3）需設(shè)置的水平隔板層數(shù)驗：1.熱量傳遞的基本方式（傳導、對流和輻射）2.穩(wěn)態(tài)傳熱與不穩(wěn)態(tài)傳熱3.傅里葉定律、牛頓冷卻定律4.黑體、鏡體、透熱體5.逆流傳熱的優(yōu)越性6.提高傳熱系數(shù)K的方法7.提高傳熱速率的途徑一、基本概念傳熱小結(jié)①平壁導熱速率方程②圓筒壁的導熱速率方程二、基本公式1.熱傳導2.對流傳熱①牛頓冷卻定律②對流傳熱系數(shù)計算留意：定性溫度適用條件n的取值3.兩流體間的熱量傳遞（1）傳熱方程（2）熱負荷的計算有相變時：Q1=ms1·r無相變時（3）傳熱系數(shù)的計算（4）傳熱平均溫度差的計算（5）傳熱面積的計算一傳熱面積為15m2的列管式換熱器，殼程用110℃的飽和水蒸汽將管程某溶液從20℃加熱至80℃。溶液處理量為2.5×104kg/h，比熱為4kJ/kg·K，求此操作條件下的總傳熱系數(shù)。又運用一段時間后，由于污垢熱阻增加，溶液的出口溫度降為72℃，若要出口溫度仍為80℃，加熱蒸汽的溫度至少要多高？。例1t1=110－20=90℃,t2=110－80=30℃t1=110－20=90℃,t2=110－72=38℃解得：T＝124C一列管換熱器，內(nèi)有25×2.5mm鋼管300根，管長2m。管外水蒸汽：T=100C，=104w/m2·C；管內(nèi)空氣：t1=20C，t2=80C，ms2=8000kg/h，忽視污垢熱阻和管壁熱阻，問該換熱器是否合用。例2：解：tm=0.5×(20+80)＝50C查常壓、50C時空氣物性數(shù)據(jù)如下：=1.96×10-5kg/m·s，cp=1.005kJ/kg·K，

＝0.02826w/m·K，=1.093kg/m3，Pr=0.698且l/d=2/0.02=100>50氣體取n=0.4A0實＝

nd0l＝300×3.14×0.025×2＝47.1m2t1=100－20=80℃,t2=100－80=20℃A需<A實該換熱器合用

在單程列管換熱器內(nèi)，用飽和蒸汽加熱原料油，溫度為160℃飽和蒸汽在殼程冷凝，原料油走管程，從20℃加熱到106℃。將流量為850Kg/h的，氣體在管內(nèi)以10m/s流淌，換熱管為19×2mm、長4m的鋼管，共有25根。若換熱器傳熱量為125W，蒸汽冷凝膜系數(shù)為7000W/(m2·℃)，油側(cè)污垢熱阻為0.0005m2·℃/W，管壁和蒸汽側(cè)熱阻可不計，試計算:(1)管內(nèi)油側(cè)的給熱系數(shù)；(2)如將油的流量增加一倍，此時總傳熱系數(shù)為原來的1.75倍，試求油的出口溫度為多少？假設(shè)油的物性不變。例3A0實＝

nd0l＝25×3.14×0.019×4＝5.97m2(2)原工況下當流量增加一倍，傳熱系數(shù)為原來的1.75倍時解得：例4一單管程列管換熱器，接受110C的飽和蒸汽加熱管內(nèi)呈湍流流淌的某低黏度液體，管內(nèi)液體的進出口溫度分別為t1=75C，t2=90C。測得管外蒸汽冷凝的給熱系數(shù)為4500W/（m2·K）；管內(nèi)流體的給熱系數(shù)為1450W/（m2·K）。若將單管程改為雙管程，而其他操作條件不變，試求：改造后換熱器的總傳熱系數(shù)；改造后管程流體的出口溫度。（假設(shè)在操作溫度范圍內(nèi)流體的物性參數(shù)為常數(shù)，管外蒸汽冷凝的給熱系數(shù)不變，忽視管壁及污垢熱阻。）解：(1)雙管程的K(2)出口溫度解得：蒸發(fā)小結(jié)一、基本概念：1、減壓蒸發(fā)的優(yōu)點2、引起蒸發(fā)操作溫度差損失的緣由3、多效蒸發(fā)的特點多效蒸發(fā)的流程、多效蒸發(fā)的生產(chǎn)實力、生產(chǎn)強度4、多效蒸發(fā)的效數(shù)限制5、影響蒸發(fā)器生產(chǎn)強度的因素6、常用蒸發(fā)設(shè)備及特點7、提高加熱蒸汽經(jīng)濟性的措施額外蒸汽的引出、冷凝水自蒸發(fā)的利用、熱泵蒸發(fā)器二、主要公式：1、蒸發(fā)水量的計算：2、加熱蒸汽消耗量的計算：3、蒸發(fā)器所需傳熱面積的計算：4、溶液沸點的計算：t=T＋ΔΔ=Δ＋Δ+Δ例1傳熱面積為52m2的蒸發(fā)器，在常壓下蒸發(fā)2500kg/h濃度為7%的某水溶液，原料液的溫度為95℃，比熱為3.89kJ/kg·K，常壓下溶液的沸點為103℃，完成液濃度為45%，加熱蒸汽的壓力為300kPa，熱損失為1.1×105W，試估算蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)。分析：K＝Q/(A·tm)A＝52m2tm＝Ts—tQ＝DR=Fc0(t1—t0)+Wr+QL解：查飽和水蒸汽表：加熱蒸汽ps=300kPa,Ts=133.3℃,R=2168.1kJ/kg蒸發(fā)器p

=101.3kPa,T=100℃,r=2258kJ/kg某單效蒸發(fā)器，將某溶液從14%連續(xù)濃縮至30%，進料溫度為30℃，原料液比熱為3.6kJ/kg·K，蒸發(fā)操作的平均壓強為40kPa，有效傳熱溫度差為11.2℃，加熱蒸汽確定壓力為90kPa，若蒸發(fā)器傳熱面積為40m2，蒸發(fā)器傳熱系數(shù)為700W/m2·K，忽視熱量損失，求溶液的沸點上升和原料液的流量。例2Q＝K

AtmA＝40m2tm＝T—tK＝700W/m2·K分析：Q＝Fc0(t—t0)+