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文檔簡介

1、化工原理復(fù)習(xí)化工原理復(fù)習(xí)本科本科1 1 概述概述1.1 1.1 流體流動的考察方法流體流動的考察方法質(zhì)點質(zhì)點-含有大量分子的流體微團,其尺寸含有大量分子的流體微團,其尺寸 遠小于設(shè)備尺遠小于設(shè)備尺寸、遠大于分子平均自由程寸、遠大于分子平均自由程連續(xù)性假定連續(xù)性假定-流體是由無數(shù)質(zhì)點組成的,彼此流體是由無數(shù)質(zhì)點組成的,彼此 間沒有間隙,完全充滿所占空間的連續(xù)介質(zhì)間沒有間隙,完全充滿所占空間的連續(xù)介質(zhì)拉格朗日法拉格朗日法-選定流體質(zhì)點選定流體質(zhì)點歐拉法歐拉法-選選定空間位置定空間位置化工原理較多采用歐拉法化工原理較多采用歐拉法第一章第一章 流體流動流體流動粘性的物理本質(zhì)粘性的物理本質(zhì)- 分子間引力

2、和分子熱運動、碰撞分子間引力和分子熱運動、碰撞牛頓粘性定律牛頓粘性定律=f(=f(物性,溫度物性,溫度) ) t, t, 氣氣,液液理想流體理想流體: : 假定假定=0=02 2 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)靜力學(xué)方程靜力學(xué)方程等高等壓等高等壓虛擬壓強虛擬壓強常常數(shù)數(shù) gzp 2211gzpgzp ghpzzgppaa )(212R= m A. 0 ;B. ;C. 6 .1316 .121U U形管指示的是什么?形管指示的是什么?P PA - P PB= pA - pB pC = pA+gR pC = pB+igRP PA - P PB=R(i -)g指示的是虛擬壓差,只有等高時才是壓差指示的是虛擬壓

3、差,只有等高時才是壓差3.2 3.2 機械能守衡機械能守衡 , , J/kgJ/kg柏努利方程的物理意義:三項機械能之和為常數(shù)柏努利方程的物理意義:三項機械能之和為常數(shù)或或 , J/N=mJ/N=m 幾何意義:位頭、壓頭、速度頭總高為常數(shù)幾何意義:位頭、壓頭、速度頭總高為常數(shù)2222222111upgzupgz gugpzgugpz2222222111 3.2.4 3.2.4 工程應(yīng)用:工程應(yīng)用:(1)(1)測風(fēng)量測風(fēng)量由由1-11-1至至2-22-2排方程排方程 壓差計:壓差計:可得可得: 2222uppa gRppia 2 iagRppu2)(222 22uAqV , ,i,D,d, qV

4、均相等,均相等,則則R R A. ;B. = ;C. 從從1-1截面截面至至2-2截面截面排柏努利方程排柏努利方程R與水平放、斜放、垂直放都無關(guān)與水平放、斜放、垂直放都無關(guān)22222211uu PP2)(222112uu PPguugRii)(2)()(222112 PP4 4 流體流動的內(nèi)部結(jié)構(gòu)流體流動的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4.1 4.1 流動的型態(tài)流動的型態(tài)判斷依據(jù):雷諾數(shù)判斷依據(jù):雷諾數(shù)層流和湍流的本質(zhì)區(qū)別層流和湍流的本質(zhì)區(qū)別: : 是否存在速度、壓強的脈動性是否存在速度、壓強的脈動性4.1.2 4.1.2 流型判據(jù)流型判據(jù) Re2000 Re2000 層流層流 2000Re4000 2000Re4

5、000 Re4000 湍流湍流 du Re4.4.2 4.4.2 圓管速度分布圓管速度分布層流條件下:層流條件下:積分得積分得由由 ,得,得湍流條件下:由于湍流條件下:由于的困難而無法解析解的困難而無法解析解實測后歸納成實測后歸納成 n=f(Re) )5 5 阻力損失阻力損失本質(zhì)原因:流體有粘性本質(zhì)原因:流體有粘性直管阻力損失直管阻力損失5.3 5.3 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)5.3.1 5.3.1 莫迪圖莫迪圖同一根管子,可以既是光滑管,又是粗糙管同一根管子,可以既是光滑管,又是粗糙管5.4.1 局部阻力計算式局部阻力計算式工程上取工程上取 ,-阻力系數(shù)阻力系數(shù) 或或 ,le-當(dāng)量長度當(dāng)量長度實測的

6、實測的和和le已成圖表,供設(shè)計使用已成圖表,供設(shè)計使用阻力的單位有三種:阻力的單位有三種: 損失壓降損失壓降 Pa=N/m2 損失能量損失能量 J/kg 損失壓頭損失壓頭 J/N=m 6.1.2 6.1.2 阻力損失壓差阻力損失壓差管路狀況管路狀況流量三者關(guān)系流量三者關(guān)系結(jié)論:結(jié)論:管路狀況一定,管路狀況一定,qV,hf hf (P P)一定一定, ,qV qV一定一定, ,hf 圖中,圖中,,則則hfAB_, pA_,pB_,為什么為什么42228)(2)(dqdludlhVf P6.2.1 6.2.1 串聯(lián)管路計算串聯(lián)管路計算方程特點:方程特點:hf總總=hf1+hf2+hf3 qV=qV

7、1=qV2=qV3注意各段阻力計算的注意各段阻力計算的 u、l、d、的不同的不同6.2.2 6.2.2 復(fù)雜管路計算復(fù)雜管路計算 并聯(lián)管路計算并聯(lián)管路計算分流或合流時,有能量的損失和交換,有時分流或合流時,有能量的損失和交換,有時00對于長管,三通處的阻力相對很小可忽略對于長管,三通處的阻力相對很小可忽略方程特點:方程特點: qV總總=qV1+qV2 注意注意hf不要重復(fù)計算不要重復(fù)計算21ffBAhh PP7 7 流速和流量的測量流速和流量的測量7.1 7.1 畢托管畢托管 7.2 7.2 孔板流量計孔板流量計文丘里流量計文丘里流量計孔板流量計的特點:結(jié)構(gòu)簡單,阻力損失較大孔板流量計的特點:

8、結(jié)構(gòu)簡單,阻力損失較大文丘里流量計特點:阻力損失較小,造價較高文丘里流量計特點:阻力損失較小,造價較高 7.3 7.3 轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計的特點:恒流速、恒壓差轉(zhuǎn)子流量計的特點:恒流速、恒壓差刻度換算:刻度換算:出廠標(biāo)準(zhǔn):出廠標(biāo)準(zhǔn): 液體液體 氣體氣體 fffRVAgVCAuAq)(2000 )()(AfBBfAVAVBqq 3/1000mkg 3/2 . 1mkg 流量計比較流量計比較 畢托管:測得點速度,流量須計算畢托管:測得點速度,流量須計算 孔板流量計:測得銳孔平均速度,孔板流量計:測得銳孔平均速度, A0恒定恒定, u0變化變化, p變化變化, 不易阻塞不易阻塞 轉(zhuǎn)子流量

9、計:測得的流量讀數(shù)需換算轉(zhuǎn)子流量計:測得的流量讀數(shù)需換算 p恒定恒定, u0恒定恒定, A0變化變化, 易阻塞易阻塞 1. 1. 概述概述目的:給流體加入機械能目的:給流體加入機械能1 11 1 管路特性管路特性第二章第二章 流體輸送機械流體輸送機械2 2 離心泵離心泵2 21 1 離心泵的工作原理離心泵的工作原理1 1主要構(gòu)件主要構(gòu)件葉輪:迫使液體高速旋轉(zhuǎn),形成離心力場葉輪:迫使液體高速旋轉(zhuǎn),形成離心力場中心加入低勢能、低動能液體中心加入低勢能、低動能液體外緣輸出高勢能、高動能液體外緣輸出高勢能、高動能液體蝸殼:流道逐漸擴大,將動能部分轉(zhuǎn)化成勢能蝸殼:流道逐漸擴大,將動能部分轉(zhuǎn)化成勢能 2

10、22 2 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線1 1泵的有效壓頭泵的有效壓頭泵內(nèi)損失:泵內(nèi)損失:容積損失容積損失: :部分流體漏回入口處部分流體漏回入口處水力損失水力損失:0,:0,葉片數(shù)目有限葉片數(shù)目有限機械損失機械損失: :軸承、軸封的摩擦軸承、軸封的摩擦2 2泵的有效功率泵的有效功率 Pe=gqVHe Pa基本上隨流量基本上隨流量qV單調(diào)上升單調(diào)上升 泵啟動時關(guān)出口閥泵啟動時關(guān)出口閥3 3泵的效率泵的效率aePP 4特性曲線的影響因素特性曲線的影響因素密度密度: 對對HeqV,qV無影響無影響;對對PaqV有影響有影響粘度粘度: 對對HeqV,qV,PaqV都有影響都有影響轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速: 當(dāng)當(dāng)n

11、變化變化20%時,比例定律:時,比例定律:如果如果則有則有 nnqqVV 2 nnHHee3 nnPPaa23 離心泵的流量調(diào)節(jié)和組合操作離心泵的流量調(diào)節(jié)和組合操作1工作點工作點工程處理方法:過程分解法工程處理方法:過程分解法2流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)出口閥開度出口閥開度優(yōu)點:調(diào)節(jié)簡便、靈活優(yōu)點:調(diào)節(jié)簡便、靈活缺點:能耗缺點:能耗改變轉(zhuǎn)速改變轉(zhuǎn)速n節(jié)能,但不方便節(jié)能,但不方便 新老泵特性曲線關(guān)系新老泵特性曲線關(guān)系 時,時, (等效率點等效率點) nnqqVV 22 VVqqnnHH22VVqqHH 3組合操作組合操作串聯(lián)組合串聯(lián)組合同樣流量下,兩泵壓頭相加同樣流量下,兩泵壓頭相加 H單單=(qV),

12、H串串=2(qV) 例如:例如: H單單=20-2qV2 H串串=40-4qV2 工作點工作點 H 2H并聯(lián)組合并聯(lián)組合同樣壓頭下,兩泵流量相加同樣壓頭下,兩泵流量相加 H單單=(qV),例如:例如: H單單=20-2qV2 H并并=20-0.5qV2 工作點工作點 qV2qV)2(VqH 并并2.4 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度1汽蝕現(xiàn)象汽蝕現(xiàn)象(錄像錄像) 葉輪入口葉輪入口K處壓強最低,處壓強最低,Hg太大時,太大時,pKpV,液體汽化,形成汽泡,受壓縮后潰滅。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)剝落后果:葉輪受沖擊而出現(xiàn)剝落 泵軸振動強烈,甚至振斷泵軸振動強烈,甚

13、至振斷規(guī)定必需汽蝕余量規(guī)定必需汽蝕余量 (NPSH)r=(NPSH)c+,進泵樣本,與流量有關(guān)進泵樣本,與流量有關(guān)實際汽蝕余量實際汽蝕余量須比須比(NPSH)r大大0.5m以上,以上,最大允許安裝高度最大允許安裝高度Hg為為實際安裝高度實際安裝高度Hg0.3MPa(表表) 真空泵:生成負壓,進口真空泵:生成負壓,進口0.1MPa, 出口出口0.1MPa5.3 通風(fēng)機通風(fēng)機2離心式通風(fēng)機離心式通風(fēng)機原理與離心泵相同,不同之處:原理與離心泵相同,不同之處:風(fēng)壓風(fēng)壓 pT動能在總機械能中所占比重明顯動能在總機械能中所占比重明顯3特性曲線特性曲線 參數(shù):風(fēng)量參數(shù):風(fēng)量qV, 風(fēng)壓風(fēng)壓pT,pS, 功率

14、功率P, 效率效率出廠標(biāo)準(zhǔn):出廠標(biāo)準(zhǔn):0.1MPa,20空氣空氣, =1.2kg/m3以入口狀態(tài)為基準(zhǔn):以入口狀態(tài)為基準(zhǔn): qV, , pT,使用中注意換算使用中注意換算 TTpp 1 概述概述固定床固定床由許多固體顆粒堆積成的靜止顆粒層由許多固體顆粒堆積成的靜止顆粒層2 顆粒床層的特性顆粒床層的特性2.1 單顆粒的特性單顆粒的特性非球形:定當(dāng)量直徑,目標(biāo)不同結(jié)果不同非球形:定當(dāng)量直徑,目標(biāo)不同結(jié)果不同 體積當(dāng)量體積當(dāng)量dev,球形度球形度(形狀系數(shù)形狀系數(shù)) 1 第四章第四章 流體通過顆粒層的流動流體通過顆粒層的流動36evdV 2.2 顆粒群的特性顆粒群的特性平均直徑平均直徑dm,準(zhǔn)則:比

15、表面相等,準(zhǔn)則:比表面相等3流體通過固定床的壓降流體通過固定床的壓降數(shù)學(xué)模型法主要步驟:數(shù)學(xué)模型法主要步驟:iimdxd 13.1 解數(shù)學(xué)模型解數(shù)學(xué)模型康采尼方程康采尼方程適用范圍:適用范圍:Re2歐根方程:歐根方程: 粘性項粘性項 慣性項慣性項Re 100時,可忽略粘性項時,可忽略粘性項4過濾原理及設(shè)備過濾原理及設(shè)備 架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象uaL 322)1(5 P23232)1(75. 1)()1(150ududLevev P5 過濾計算過濾計算5.1 物料衡算物料衡算懸浮液含固量表示方法:懸浮液含固量表示方法: 質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)w, kg固體固體/kg懸浮液懸浮液 體積分數(shù)體積分數(shù), m3固體

16、固體/m3懸浮液懸浮液 取取1kg懸浮液懸浮液 / )1(/wwwpp 取取1m3懸浮液懸浮液注意:注意:三個去向要清楚三個去向要清楚 基準(zhǔn)要選好基準(zhǔn)要選好取取1kg濾餅濾餅 取取1m3濾餅濾餅 , 5.2 過濾速率過濾速率qe為過濾介質(zhì)當(dāng)量濾液量為過濾介質(zhì)當(dāng)量濾液量 )1( ppwpaaa / )1(/ pa )1( )(2eqqKddq rKP 2不可壓縮濾餅,不可壓縮濾餅,r=常數(shù)常數(shù), KP P 可壓縮濾餅可壓縮濾餅, r=r0 P PS, KP P1-S, S為壓縮指數(shù)為壓縮指數(shù)qe與介質(zhì)性質(zhì)、懸浮液性質(zhì)有關(guān)與介質(zhì)性質(zhì)、懸浮液性質(zhì)有關(guān)5.3過濾基本方程的應(yīng)用過濾基本方程的應(yīng)用1恒速過

17、濾恒速過濾若若=0, q=0則則2. 恒壓過濾恒壓過濾若若=0, q=0則則 q2+2qqe=K或或 V2+2VVe=KA2)(2eqqKq 終終終終終終終終 eeqqKq 2 3. 先變壓后恒壓先變壓后恒壓從從 =1, q=q1起開始恒壓操作起開始恒壓操作或或4生產(chǎn)能力的優(yōu)化生產(chǎn)能力的優(yōu)化 間歇過濾機恒壓操作有優(yōu)化問題間歇過濾機恒壓操作有優(yōu)化問題令令 可得可得opt)()(2)(11212 Kqqqqqe)()(2)(121212 KAVVVVVe)( fVQDW 0 ddQ2222)(KAVVKAeeDWopt 葉濾機洗滌速率葉濾機洗滌速率(面積,餅厚不變面積,餅厚不變)當(dāng)當(dāng)Ve=0時時,板框壓濾機洗滌板框壓濾機洗滌(面積減半面積減半,餅厚加倍餅厚加倍)當(dāng)當(dāng)Ve=0時時終終 ddVddVWWWPP VVWWWW2PP 終終 ddVddVWWWPP41 VVWWWW8PP 3.回轉(zhuǎn)真

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