化工原理課件

化工原理第一章流體流動第一節(jié)流體流動中的作用力第二節(jié)流體靜力學(xué)方程第三節(jié)流體流動的基本方程第四節(jié)流體流動現(xiàn)象第五節(jié)流體在管內(nèi)流動阻力第六節(jié)管路計(jì)算第七節(jié)流量的測定第一節(jié)流體流動中的作用力化工過程中的流體流動管道輸送多相流單元操作中流動現(xiàn)象第一章第一節(jié)一、體積力和密度：

=m/VpT液體基本不變稍有變化氣體改變改變理氣第一章第一節(jié)混合密度：體積分率：XV1XV2

氣體：

1m3為基準(zhǔn)，總品質(zhì)＝A＋B＋C液體：1Kg混合液為基準(zhǔn)，品質(zhì)分率：Xw1Xw2

總體積＝A＋B＋C第一章第一節(jié)二、壓力1atm=1.013×105N/m2=10.33m(水柱)=760mmHg壓力錶：表壓＝絕壓－大氣壓真空表：真空度＝大氣壓－絕壓＝－表壓[確切標(biāo)明（表）、（絕）、（真）]第一章第一節(jié)三、剪力、剪應(yīng)力、粘度流體沿固體表面流過存在速度分佈

：動力粘度、粘性係數(shù)第一章第一節(jié)牛頓型非牛頓型

塑性

假塑性漲塑性第一章第一節(jié)粘度T↑液體

↓,氣體

↑P↑基本不變,基本不變

40atm以上考慮變化第一章第一節(jié)混合粘度1、不締合混合液體2、低壓下混合氣體第一章第一節(jié)第一章流體流動第一節(jié)流體流動中的作用力第二節(jié)流體靜力學(xué)方程第三節(jié)流體流動的基本方程第四節(jié)流體流動現(xiàn)象第五節(jié)流體在管內(nèi)流動阻力第六節(jié)管路計(jì)算第七節(jié)流量的測定第一章流體流動第一節(jié)流體流動中的作用力第二節(jié)流體靜力學(xué)方程第三節(jié)流體流動的基本方程第四節(jié)流體流動現(xiàn)象第五節(jié)流體在管內(nèi)流動阻力第六節(jié)管路計(jì)算第七節(jié)流量的測定第二節(jié)流體靜力學(xué)方程一、靜力學(xué)基本方程靜止?fàn)顟B(tài)下的靜壓力：方向→與作用面垂直各方向作用於一點(diǎn)的靜壓力相同同一水平面各點(diǎn)靜壓力相等（均一連續(xù)流體）第一章第二節(jié)對於Z方向微元不可壓縮液體第一章第二節(jié)條件不可壓縮流體靜止單一連續(xù)流體結(jié)論單一連續(xù)流體時→同一水平面靜壓力相等間斷、非單一流體→逐段傳遞壓力關(guān)係第一章第二節(jié)二、流體靜力學(xué)方程的應(yīng)用1、壓差計(jì)微差壓差計(jì)第一章第二節(jié)2、液面計(jì)3、液封4、液體在離心力場內(nèi)的靜力學(xué)平衡第一章第二節(jié)

流體流動第一節(jié)流體流動中的作用力第二節(jié)流體靜力學(xué)方程第三節(jié)流體流動的基本方程第四節(jié)流體流動現(xiàn)象第五節(jié)流體在管內(nèi)流動阻力第六節(jié)管路計(jì)算第七節(jié)流量的測定第四節(jié)流體流動現(xiàn)象一、剪應(yīng)力和動量傳遞粘性定律：多層同心圓式流動

剪應(yīng)力：單位時間通過單位面積的動量

動量通量。第一章第四節(jié)二、兩種不同的流動形態(tài)

1、雷諾實(shí)驗(yàn)

2、雷諾數(shù):運(yùn)動分為滯(層)流、湍(紊)流存在一個臨界速度：第一章第四節(jié)u

，

Re

慣性力占主導(dǎo)地位慣性力加劇湍動u

，

Re

粘滯力占主導(dǎo)地位粘滯力抑制湍動

流體流動中慣性力與粘滯力之比3、雷諾數(shù)的意義第一章第四節(jié)三、管內(nèi)的滯流與湍流

瞬間速度uiinstantaneousvelocity

脈動速度ui

fluctuatingvelocity

時均速度meanvelocity湍流：滯流：分層流動，各質(zhì)點(diǎn)互不碰撞互不混合，速度分佈為拋物線型第一章第四節(jié)1、速度分佈：層流湍流第一章第四節(jié)層流湍流2、平均速度第一章第四節(jié)層流湍流3、動能：4、剪應(yīng)力：

ε:渦流粘度

第一章第四節(jié)四、邊界層概念第一章第四節(jié)1、問題的提出2、邊界的形成和發(fā)展3、邊界層的分離(形體阻力)2)逆向壓力梯度容易造成邊界層分離3)邊界層分離造成大量漩渦，增加機(jī)械能消耗1)流道擴(kuò)大時造成逆向壓力梯度

流體流動第一節(jié)流體流動中的作用力第二節(jié)流體靜力學(xué)方程第三節(jié)流體流動的基本方程第四節(jié)流體流動現(xiàn)象第五節(jié)流體在管內(nèi)流動阻力第六節(jié)管路計(jì)算第七節(jié)流量的測定第三節(jié)流體流動的基本方程一、流量與流速

體積流量品質(zhì)流量流速品質(zhì)流速第一章第三節(jié)管路流速：液體0.5～3m/s,

氣體10～30m/s綜合考慮：流量

生產(chǎn)任務(wù)；流速、動力、設(shè)備、工藝第一章第三節(jié)第一章第三節(jié)二、連續(xù)性方程：流動系統(tǒng)→各截面上：若圓管穩(wěn)定流動體系中討論三、總能量衡算和柏努利方程1、與流體有關(guān)的能量形式和總能量衡算第一章第三節(jié)對兩個不同截面第一章第三節(jié)2、柏努利(Bernoalli)方程式

單位品質(zhì)流體根據(jù)熱力學(xué)第一定律：W:膨脹功；

Q:兩部分

環(huán)境Qe和阻力消耗第一章第三節(jié)第一章第三節(jié)不可壓縮流體對於理想流體第一章第三節(jié)3、討論

代表能量的轉(zhuǎn)化：對於理想流體＝const.

實(shí)際流體（非理想）系統(tǒng)能量隨流動↓，實(shí)際流體的流動條件E入＞E出或We>0

Z，p，u狀態(tài)函數(shù)，We，

hf

過程函數(shù)

當(dāng)We=0，u=0，hf=0，靜力學(xué)方程第一章第三節(jié)

三種不同形式

gZ，

gZ，Z

（J/kg），（N/m2），（m）(流體柱)

<表壓><絕壓>

可壓縮流體(p1-p2)/p1>10%。第一章第三節(jié)4、使用條件

a、穩(wěn)定流動

e、管內(nèi)流動u，z，p，

為平均值d、單位一致性

c、截面選定：緩變均勻流

b、計(jì)算空間連續(xù)，不可壓縮第一章第三節(jié)四、柏努利方程的應(yīng)用計(jì)算步驟：

1、畫圖

2、截面選?。?/p>

①從上游到下游，1-12-2②沿流動方向

③計(jì)算1-1,2-2間的We

和hf3、基準(zhǔn)水平面

4、單位第一章第三節(jié)壓差計(jì)讀數(shù)R：A、B兩處位能與靜壓能總和之差

第一章第三節(jié)柏努利方程的應(yīng)用均勻管路水準(zhǔn)管：壓測管指示為靜壓差均勻管路：壓測管指示為

(不一定水準(zhǔn))第一章第三節(jié)截面選?。毫飨蚺袛啵耗芊窳鲃邮庆o力學(xué)問題，一旦流動，匯合管路，p2值變化。第一章第三節(jié)

流體流動第一節(jié)流體流動中的作用力第二節(jié)流體靜力學(xué)方程第三節(jié)流體流動的基本方程第四節(jié)流體流動現(xiàn)象第五節(jié)流體在管內(nèi)流動阻力第六節(jié)管路計(jì)算第七節(jié)流量的測定第五節(jié)流體在管內(nèi)流動阻力一、阻力損失及通式沿程阻力局部阻力三種表示方式：第一章第五節(jié)令摩擦因數(shù)Fanning(範(fàn)寧)公式第一章第五節(jié)第一章第五節(jié)二、層流時的阻力損失

三、因次分析法依據(jù)：因次一致性原則，正確描述一物理現(xiàn)象，等式兩邊的物理量因次一致。校驗(yàn)：

定理有m個基本變數(shù)，n個基本因次，無因次群為m-n個步驟：1)找出所有相關(guān)物理量

2)選出基本因次

3)列因次關(guān)係式

4)組成無因次數(shù)群冪函數(shù)關(guān)聯(lián)式第一章第五節(jié)第一章第五節(jié)四、湍流的阻力損失1、實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式

柏拉修斯（Blasius）關(guān)聯(lián)式0.250.3164/Rel＝2、

－Re圖(Moody圖)

滯流區(qū)

=64/Re，直線斜率為－1第一章第五節(jié)Re：3×10-光滑管，31×105阻力損失正比於流速的1.75次方、粘度的0.25次方一般情況第一章第五節(jié)五、非圓形管內(nèi)阻力損失de對湍流計(jì)算較可靠：矩形a:b<3:1

環(huán)隙效果較差對於層流正方形

=57/Re

環(huán)隙

=96/Re第一章第五節(jié)利用計(jì)算動能較準(zhǔn)確,計(jì)算動量有一定偏差六、局部阻力第一章第五節(jié)1、阻力係數(shù)法1)突然擴(kuò)大認(rèn)為1，0處壓力相同

稍大2)突然縮小計(jì)算hf

時用小管平均流速。3)出口：

0=1；入口：

i=0.54)當(dāng)量長度法第一章第五節(jié)七、可壓縮流體的阻力損失

對於穩(wěn)定流動：A一定第一章第五節(jié)理想氣體（1）等溫過程右邊第一項(xiàng)：壓力變化引起的動能變化。上述方程可利用理想氣體方程第一章第五節(jié)（2）非等溫過程第一章第五節(jié)

流體流動第一節(jié)流體流動中的作用力第二節(jié)流體靜力學(xué)方程第三節(jié)流體流動的基本方程第四節(jié)流體流動現(xiàn)象第五節(jié)流體在管內(nèi)流動阻力第六節(jié)管路計(jì)算第七節(jié)流量的測定第六節(jié)管路計(jì)算一、管路計(jì)算的依據(jù)和類型1、依據(jù)：柏努利方程連續(xù)性方程阻力損失關(guān)係式第一章第六節(jié)2、類型1)已知Vs，幾何尺寸，進(jìn)出口條件，物性，求NeVsuRehfWeNe2)輸送壓頭，幾何尺寸，物性，求VsuRe’≠

Vs3)輸送壓頭，管長，物性，求一定Vs下的d

duRe’≠

d第一章第六節(jié)二、幾種典型管路的計(jì)算1、串聯(lián)管路第一章第六節(jié)

2、並聯(lián)管路忽略分流、合流處損失，各管路的流量分配按阻力相同原則。第一章第六節(jié)3、分支管路第一章第六節(jié)4、設(shè)計(jì)計(jì)算按照機(jī)械能關(guān)係由遠(yuǎn)及近計(jì)算第一章第六節(jié)5、格努利方程未考慮分支，匯合，但按單位流體可以處理按分支流量的不同，由實(shí)驗(yàn)測定局部阻力係數(shù)

若管路長，可以忽略局部阻力

注意從上游到下游第一章第六節(jié)三、幾點(diǎn)討論1、簡單管路閥門關(guān)小

任何局部阻力

，將使管路各處的u

下游阻力

，使上游p

連續(xù)介質(zhì)

上游阻力

，使下游p

固定E處第一章第六節(jié)

2、分支管路極端情況：

1)總管阻力可以忽略，支管路阻力為主：

u0很小，p0為常數(shù)，關(guān)小A只影響A流量，不影響

B（供水）

2)總管阻力為主，支管阻力可忽略，p0=p2=p3，

u0不變，總流量不因A關(guān)閉而變小，“影響分配”第一章第六節(jié)3、匯合管路關(guān)小閥門，u3

；

p0

，u1，u2

；

u2

快

u2=0，反向流動。第一章第六節(jié)

從液面恒定的敞口高位槽向常壓設(shè)備加料，d=40mm，l=3m，Z=4m。若要求V’=1.5V，採用如下措施：1)

d’=60mm；2)

d1=40mm，d2=20mm；3)

Z

至6m，l=5m。假設(shè)

為常數(shù)，忽略入口損失及出口損失。第一章第六節(jié)第一章第六節(jié)第一章第六節(jié)

流體流動第一節(jié)流體流動中的作用力第二節(jié)流體靜力學(xué)方程第三節(jié)流體流動的基本方程第四節(jié)流體流動現(xiàn)象第五節(jié)流體在管內(nèi)流動阻力第六節(jié)管路計(jì)算第七節(jié)流量的測定第一章第七節(jié)第七節(jié)流量的測定核心：能量轉(zhuǎn)換

一次儀錶的表徵

-----柏努利方程式的應(yīng)用一、皮託管：衝壓頭＝靜壓頭(p/

)＋動壓頭(u2/2)1)與流動方向平行放置

2)內(nèi)管前端敞開

3)外管封閉，一段距離後側(cè)開孔

4)另一端接壓差計(jì)第一章第七節(jié)加校正係數(shù)C=0.98～1.0注：

測點(diǎn)速度滯流0.5umax

測umax

湍流0.82umaxumax

Rmax

u/umax

L>50D，d<D/50（測氣速）第一章第七節(jié)二、孔板流量計(jì)孔由小

大，45

銳孔，測定壓差

流量大小第一章第七節(jié)CO孔流係數(shù)

C1：能量損失

C2：測壓口位置（接法）

器件部分

A0/A1

CO一般由實(shí)驗(yàn)求得

Re

，CO

不變。ReC極限值(使用範(fàn)圍)A0/A1

，CO

，（查圖）一般CO在0.6～0.7之間第一章第七節(jié)三、文丘裏流量計(jì)減少能量損失

漸縮

漸擴(kuò)上游：漸縮前D/2下游：喉部尺寸嚴(yán)格，造價高，但永久壓力降小。第一章第七節(jié)四、轉(zhuǎn)子流量計(jì)Vf轉(zhuǎn)子體積、Af最大部分面積、

f轉(zhuǎn)子材料密度、

流體密度忽略切向力第一章第七節(jié)不同流體的標(biāo)定情況，若CV不變第一章第七節(jié)

流體輸送機(jī)械第一節(jié)概述第二節(jié)離心泵第三節(jié)其他類型泵第四節(jié)氣體輸送和壓縮設(shè)備第一節(jié)概述流體輸送機(jī)械：給流體增加機(jī)械能的設(shè)備機(jī)械能使液體p

轉(zhuǎn)換為其他形式

u2/2

克服磨擦阻力液體→泵輸送對象氣體→壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、通氣機(jī)工作原理動力式（葉輪式）－離心式、軸流式容積式（正位移式）－往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式其他形式→噴射式掌握要求基本原理主要結(jié)構(gòu)選擇泵、計(jì)算功率性能參數(shù)確定安裝位置

第二章流體輸送機(jī)械第一節(jié)概述第二節(jié)離心泵第三節(jié)其他類型泵第四節(jié)氣體輸送和壓縮設(shè)備第二節(jié)離心泵一、工作原理和主要構(gòu)件

1、原理

1)汲入管注滿水

2)給液體以動能、靜壓能15－20m/s流道擴(kuò)大p↑→管路

3)葉輪中心形成真空po－pa

氣縛：氣體

小、離心力作用小、不足以吸入。

2、主要構(gòu)件開式葉輪半開式閉式封閉葉輪泵殼排出汲入液體，轉(zhuǎn)換能量

(避免阻力損失，導(dǎo)向葉輪）軸密封：填料密封、機(jī)械密封二、離心泵基本方程從理論上分析離心泵中液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動狀況，獲得離心泵壓頭和流量關(guān)係。

1、基本方程的導(dǎo)出假設(shè)1)葉片無限多，液體完全沿葉片彎曲表面流動

2)

＝0，理想液體，無磨擦阻力損失

Hp靜壓能↑離心力作功流道擴(kuò)大動能→靜壓能2、討論後彎片：ctg

2>0（

2<90°)，

QT↑，則HT↓徑向片：ctg

2=0（

2=90°)，

HT與QT無關(guān)前彎片：ctg

2<0（

2>90°)，

QT↑，則HT↑後彎片：靜壓能比例↑前彎片：流速過大，衝擊損失大3、理論壓頭與實(shí)際壓頭

(1)葉片間環(huán)流（並非無限多）

u2

，c2

比實(shí)際小

(2)磨擦損失Friction與u2成正比。

(3)衝擊損失

2：設(shè)計(jì)取值三、離心泵的主要性能參數(shù)

1、流量m3/h,與轉(zhuǎn)速、尺寸、結(jié)構(gòu)有關(guān)3、效率泵軸轉(zhuǎn)動功並非全部轉(zhuǎn)換為液體能量

①容積損失：回漏，平衡孔0.85~0.95②水力損失：磨擦，邊界層0.8~0.9③機(jī)械損失：Ne/N=

有效功率/軸功率軸功率：

N=QH

g/

或N=QH

/102

(kw)四、離心泵的特性曲線及影響因素

1、特性曲線

①Q(mào)↑H

②Q↑N↑開啟時關(guān)出口閥

③Q↑η有最大值2、影響因素：

1)密度：Q=2

r2b2c2sin

2與

無關(guān)

H=u2c2cos

2/g與

無關(guān)

↑、離心力↑、p↑，除以

g，壓頭不變[液柱]2)粘度：

↑，流體阻力↑，H－Q下降急劇。最高效率點(diǎn)處：Q，H，

，N

3)葉輪轉(zhuǎn)速－條件：轉(zhuǎn)速變化不大①速度△相似，②

不變（速度變化小於20％）4)葉輪外徑：

5)若直徑與其它尺寸變化相應(yīng)變化。葉輪直徑D與出口寬度b2比例固定

五、離心泵吸上高度

1、氣蝕現(xiàn)象當(dāng)p1處達(dá)到相應(yīng)溫度下液體的飽和蒸氣壓時出現(xiàn)汽化現(xiàn)象→p↑後冷凝，填充空穴。衝擊壓力幾百個大氣壓頻率幾萬次/秒

pmin臨界值：pv2、允許吸上真空度

pmin很難測定，一般以入口壓力p1代替。3、允許吸上高度入口到儲槽液面的最大垂直距離4、氣蝕餘量入口處靜壓頭＋動壓頭，大於飽和蒸氣壓頭的某個最小值。泵性能表的△h是20℃清水測定，輸送其他液體

一般安裝高度＜允許吸上高度，減少0.5~1m.。當(dāng)輸送T↑，吸上高度小，甚至出現(xiàn)負(fù)值。

沸點(diǎn)低泵安裝儲槽液位下。六、離心泵工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)

1、管路特性曲線2、離心泵的工作點(diǎn)管路需要壓頭＝泵對液體提供壓頭。

3、流量調(diào)節(jié)

①改變管路特性曲線

②改變泵特性曲線轉(zhuǎn)速

③並聯(lián)，串聯(lián)低阻抗管路：並聯(lián)優(yōu)於串聯(lián)高阻抗管路：串聯(lián)優(yōu)於並聯(lián)七、泵的選用

1、選泵：

①液體性質(zhì)、操作條件→選類型

②壓頭流量―――→選尺寸，型號

2、安裝與運(yùn)行：

①安裝高度（吸入管不小於泵入口）

②啟動前充滿液體，關(guān)出口閥

③運(yùn)行檢查，軸承

④關(guān)出口閥（停車）

流體輸送機(jī)械第一節(jié)概述第二節(jié)離心泵第三節(jié)其他類型泵第四節(jié)氣體輸送和壓縮設(shè)備第三節(jié)其他類型泵一、往復(fù)泵活塞基本結(jié)構(gòu)活塞桿衝程S：及原理泵缸活塞移動距離活門聯(lián)動裝置與離心泵：

1、Q與H無關(guān)。Q＝A·s·n（單動）

Q＝（2A－a）sn（雙動）

2、壓頭與機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)

3、*吸上高度有限、*（自吸）

4、開動時閥打開，N=QH

g5、旁路調(diào)節(jié)二、計(jì)量泵與隔膜泵三、旋轉(zhuǎn)泵，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)吸入排出液體齒轉(zhuǎn)泵螺桿泵四、旋渦泵：特殊離心泵吸入口與排出口相對吸入腔與排出腔間隔開第二章流體輸送機(jī)械第一節(jié)概述第二節(jié)離心泵第三節(jié)其他類型泵第四節(jié)氣體輸送和壓縮設(shè)備第四節(jié)氣體輸送和壓縮設(shè)備

特點(diǎn)：可壓縮，V，T有變化

VS大約是u=15～25m/s

通氣機(jī)：p2/p1=1～1.15

鼓風(fēng)機(jī)：p2/p1<4

壓縮機(jī)：p2/p1>4一、離心通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)離心通風(fēng)機(jī)：低100mmH2O；中100-300mmH2O；高300-1500mmH2O特點(diǎn)：矩形通道，葉片短而多，直、後彎、前彎。性能與特性曲線風(fēng)量：m3/h通過進(jìn)風(fēng)口的體積流率，氣體體積以進(jìn)口處狀態(tài)計(jì)。風(fēng)壓：單位體積氣體(m3)獲得能量。

J/m3→N/m2

（用mmH2O表示）與氣體

有關(guān)。按20℃，760mmHg為標(biāo)況。

o=1.2kg/m3二、往復(fù)壓縮機(jī)

1、工作原理及理想迴圈理想氣體假設(shè)缸內(nèi)阻力不計(jì)無洩漏全部排淨(jìng)

2、餘隙及其影響（有餘隙的理想氣體迴圈）

1－2壓縮階段

2－3壓出階段

3－4餘隙氣體膨脹

o與

，p2/p1有關(guān)，p2/p1高到某程度，

o可為0。3、多級壓縮：

避免壓縮比太高，T

減少功耗

提高各級容積係數(shù)

設(shè)備材質(zhì)級數(shù)越多，越接近等溫過程級間壓力確定：

冷卻到原溫度：p1v1=pivi令dwS/dpi=0，求出4、壓縮機(jī)的主要參數(shù)排氣量：單位時間排出氣量（吸入狀態(tài)計(jì)）一、明確基本概念1、流體輸送機(jī)械：給流體增加機(jī)械能的設(shè)備，使流體p

，ρu2/2

，轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，克服磨擦阻力。2、液體輸送機(jī)械類型：動力式泵：無自吸能力、安裝位置容積式泵：有自吸能力、安裝位置二、離心泵

工作原理和主要構(gòu)件

1、原理

1)汲入管注滿水

2)給液體以動能、靜壓能15－20m/s流道擴(kuò)大p↑→管路

3)葉輪中心形成真空po－pa2、主要構(gòu)件葉輪、泵殼、軸密封（填料密封、機(jī)械密封）

安裝與運(yùn)行：

①安裝高度（吸入管不小於泵入口）

②啟動前充滿液體，關(guān)出口閥

③運(yùn)行檢查，軸承

④關(guān)出口閥（停車）離心泵基本方程

從理論上分析離心泵中液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動狀況，獲得離心泵壓頭和流量關(guān)係：

HT=A–BQT實(shí)際關(guān)係：

H=A-BQ2

離心泵的主要性能參數(shù)

1、流量m3/h,與轉(zhuǎn)速、尺寸、結(jié)構(gòu)有關(guān)

2、壓頭m(液柱)，每N液體獲得能量3、效率

Ne/N=

有效功率/軸功率4、軸功率：

N=QH

g/

（利用N-Q曲線）

或N=QH

/102

(kw)離心泵的影響因素

1、特性曲線

①Q(mào)↑H

②Q↑N↑開啟時關(guān)出口閥

③Q↑η有最大值2、影響因素：

1)密度：Q=2

r2b2c2sin

2與

無關(guān)

H=u2c2cos

2/g與

無關(guān)

↑、離心力↑、p↑，除以

g，壓頭不變[液柱]2)葉輪轉(zhuǎn)速－條件：轉(zhuǎn)速變化不大

①速度△相似，②

不變。（速度變化小於20％）3、允許吸上高度入口到儲槽液面的最大垂直距離離心泵工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)

1、管路特性曲線2、離心泵的工作點(diǎn)管路需要壓頭＝泵對液體提供壓頭。

3、流量調(diào)節(jié)

①改變管路特性曲線

②改變泵特性曲線轉(zhuǎn)速

③並聯(lián)，串聯(lián)低阻抗管路：並聯(lián)優(yōu)於串聯(lián)高阻抗管路：串聯(lián)優(yōu)於並聯(lián)三、往復(fù)泵與離心泵

1、Q與H無關(guān)。Q＝A·s·n（單動）

Q＝（2A－a）sn（雙動）

2、壓頭與機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)

3、*吸上高度有限、*（自吸）

4、開動時閥打開，N=QH

g5、旁路調(diào)節(jié)四、離心通風(fēng)機(jī)性能與特性曲線風(fēng)量：m3/h通過進(jìn)風(fēng)口的體積流率，氣體體積以進(jìn)口處狀態(tài)計(jì)。風(fēng)壓：單位體積氣體(m3)獲得能量。

J/m3→N/m2

（用mmH2O表示）五、往復(fù)壓縮機(jī)

（使用絕對壓力）壓縮機(jī)的主要參數(shù)排氣量：（按吸入狀態(tài)計(jì)）

討論題管道系統(tǒng)的配置與泵的選擇

有一冷卻洗滌塔直接用河水進(jìn)行冷卻，冬季河水溫度為5℃，夏季河水溫度為33℃，要求水流量為20m3/h，冬季河水水面離地面6m，夏季河水水面離地面4m。冷卻洗滌塔內(nèi)壓力為10000Pa（表），從河水入口到泵入口的直管長為30m，其上需設(shè)吸濾底閥1個，90o彎頭3個；從泵出口到冷卻洗滌塔噴頭的直管長為50m，其上需設(shè)止回閥1個，閘閥（半開）1個，90o彎頭5個，轉(zhuǎn)子流量計(jì)1個（當(dāng)量長度取5m）；噴頭離地面高度10m，噴頭的阻力係數(shù)可取10（速度按管內(nèi)速度計(jì)），大氣壓力為760mmHg，忽略溫度對粘度的影響，選用：

(1)合適的管子；(2)合適的清水泵；(3)泵的安裝高度。

解：(1)選用合適的管子：假設(shè)管道流速為2m/s，求出：

d=0.0595m

取3in鋼管，d=0.0762m，求出滿足流量為20m3/h時的管內(nèi)流速：u=1.22m/s。

(2)選擇合適的清水泵；

查5℃水：飽和蒸氣壓為917.2Pa，密度為999.8kg/m3，

粘度為1.16cp.

查33℃水：飽和蒸氣壓為5186.2Pa，密度為996.8kg/m3，

粘度為0.758cp.

計(jì)算不同溫度下的Re，估算λ=0.02

取3in鋼管，d=0.0762m，查管件的當(dāng)量長度：

吸濾底閥32m，90o彎頭2.5m，止回閥6.5m，

閘閥（半開）16m。

按冬季（水溫5℃）、夏季（水溫33℃）分別列伯努利方程，求算所需壓頭：

冬季（水溫5℃）：

H=6+10+10000/999.8/9.81+[0.02×(32+7.5+30+6.5+16+5+12.5+50)/0.0762+10]×1.222/2/9.81

=20.95m（液柱）

夏季（水溫33℃）：

H=4+10+10000/996.8/9.81+[0.02×(32+7.5+30+6.5+16+5+12.5+50)/0.0762+10]×1.222/2/9.81

=18.96m（液柱）

根據(jù)流量和所需壓頭，查泵手冊：選流量為20m3/h，揚(yáng)程為25.2m，轉(zhuǎn)速2900r/min，允許吸上真空度7.2m。(3)確定泵的安裝高度：計(jì)算冬季（水溫5℃）、夏季（水溫33℃）時的允許安裝高度。

冬季（水溫5℃）：

Hs’=[7.2+(10.33-10)-(917.2/9810-0.24)]

×1000/999.8=7.68m（液柱）

Hg=7.68-1.222/2/9.81-[0.02×(32+7.5+30)/0.0762]

×1.222/2/9.81=6.22m→5.22m

夏季（水溫33℃）：

Hs’=[7.2+(10.33-10)-(5186.2/9810-0.24)]

×1000/996.8=7.26m（液柱）

Hg=7.26-1.222/2/9.81-[0.02×(32+7.5+30)/0.0762]

×1.222/2/9.81=5.80m→4.80m

根據(jù)冬季及夏季的允許安裝高度的計(jì)算結(jié)果確定：泵安裝於地面以下1m處。

流體通過顆粒及顆粒床層的流動第一節(jié)概述第二節(jié)流體通過顆粒的流動第三節(jié)顆粒在流體中的流動第四節(jié)流體通過顆粒床層流動第五節(jié)固體流態(tài)化第一節(jié)概述化工單元中經(jīng)常遇到→多相流固定床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器過濾吸附－離子交換沉降

???一、單顆粒的特性及表徵：大小顆粒的特性表面積形狀1、對於球形顆粒，只用直徑dP

可以表徵2、對於非球形顆粒：當(dāng)量直徑球形度二、顆粒群的特性及表徵

1、粒度分佈

dp<dpi

的品質(zhì)分率為Fi，

dpmax處F=1.0（F：粒度分佈函數(shù)）2、平均直徑：利用體積表面積直徑3、分形維

(fractal)--fractional(分?jǐn)?shù)的，碎的)

海岸線、山脈、粗糙斷面，極不規(guī)則二維平面

D維客體，N最小數(shù)，σ截面積第三章流體通過顆粒及顆粒床層的流動第一節(jié)概述第二節(jié)流體通過顆粒的流動第三節(jié)顆粒在流體中的流動第四節(jié)流體通過顆粒床層流動第五節(jié)固體流態(tài)化第二節(jié)流體通過顆粒的流動曳力和曳力係數(shù)曳力：固體顆粒流動方向受到的力

FD=f(L,u,p,

)，u相對速度二、流體通過球形顆粒速度很?。号懒鱂D=3dpu，表面曳力占2/3，形體曳力占1/3。實(shí)驗(yàn)求得：三、流體通過不規(guī)則顆粒

流體通過顆粒及顆粒床層的流動第一節(jié)概述第二節(jié)流體通過顆粒的流動第三節(jié)顆粒在流體中的流動第四節(jié)流體通過顆粒床層流動第五節(jié)固體流態(tài)化第三節(jié)顆粒在流體中流動存在Δ

，在力場作用下存在相對運(yùn)動一、重力沉降：加速→等速→終端速度uｔ二、顆粒沉降的計(jì)算方法1、試差法ut→區(qū)域，CD→ut

2、通過不含ut(d)的數(shù)群

3、無因次判據(jù)K

原討論範(fàn)圍球形顆粒顆粒沉降互不干擾忽略器壁阻滯作用ｄ不可過?。洳恍§?～3m三、影響顆粒沉降的其他因素

1、非球形顆粒

Δ形體影響dev，Φ→CDΔ沉降方位，以投影圓直徑為de2、干擾沉降

Δ密度和粘度大於清液的懸浮體系中（浮力、阻力變化）

Δ顆粒向下，流體向上補(bǔ)充，影響其他顆粒↓holdup>10%3、器壁影響碰撞D<100d顯著四、離心沉降目錄

緒論第一章流體流動第二章流體輸送機(jī)械第三章流體流過顆粒和顆粒層的流動第四章非均相物系的分離第五章傳熱第六章蒸發(fā)總結(jié)第三章流體通過顆粒及顆粒床層的流動第一節(jié)概述第二節(jié)流體通過顆粒的流動第三節(jié)顆粒在流體中的流動第四節(jié)流體通過顆粒床層流動第五節(jié)固體流態(tài)化第四節(jié)流體通過顆粒床層流動一、顆粒床層特性ε的影響因素大小分佈、不均勻ε↓dP/D↓ε↓

形狀，（表面粗糙度）Ф↓ε↑

充填方式亂堆，振動ε↓

濕堆ε↑2、床層各向同性：各顆粒的定向性是隨機(jī)的橫截面上自由截面/床截面＝ε(壁效應(yīng)、ε↑，u↑，適當(dāng)↓dP/D)3、床層比表面二、流體通過顆粒床層的流動流道彎曲，截面變化，流動方向不同模型法：長度為Le一組平行管細(xì)管表面積＝全部表面積細(xì)管全部流動空間＝ε·總體積1、床層當(dāng)量直徑

2、流體通過床層的壓降三、模型參數(shù)估值四、因次分析法與數(shù)學(xué)模型法1、列出主要影響因素通過無因次化減少變數(shù)數(shù)實(shí)驗(yàn)求取變數(shù)關(guān)係2、真實(shí)過程物理模型物理模型的數(shù)學(xué)描述實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、參數(shù)估值模型：簡單、不失真

某方面等效目的：壓降特性：爬流，阻力與表面關(guān)係

流體通過顆粒及顆粒床層的流動第一節(jié)概述第二節(jié)流體通過顆粒的流動第三節(jié)顆粒在流體中的流動第四節(jié)流體通過顆粒床層流動第五節(jié)固體流態(tài)化第五節(jié)固體流態(tài)化

大量固體顆粒，由於流體流動懸浮於流體之中。一、流態(tài)化基本概念垂直圓筒中裝填均勻顆粒二、實(shí)際流化現(xiàn)象

1、散式流化床：均勻分佈於流體之中，隨機(jī)運(yùn)動，介面清晰。

2、聚式流化床：空穴運(yùn)動，上方顆粒被推開，空穴的合併和移動，介面不清。

3、節(jié)湧和溝流三、流化床特點(diǎn)輕物浮起表面水準(zhǔn)

1、液體性質(zhì)顆粒流出連通床面水準(zhǔn)

Δp=W/A2、運(yùn)動及混合3、碰撞及粉碎

4、比表面積5、停留時間問題四、最小流化速度及帶出速度

期中小論文題目

1《化工中的物料衡算和能量衡算》2《柏努利方程的推導(dǎo)方法的比較》3《離心泵和往復(fù)泵》4《因次分析法與數(shù)學(xué)模型法的優(yōu)劣》5自選題目

非均相混合物的分離第一節(jié)重力沉降及設(shè)備第二節(jié)離心沉降及設(shè)備第三節(jié)過濾第四節(jié)非均相體系分離的強(qiáng)化第一節(jié)重力沉降及設(shè)備分離介質(zhì)氣－固降塵室分散相液－固沉降槽連續(xù)相一、降塵室假設(shè)：①氣流滯流流動（平推流）

②沉降高度H，ut以dmin計(jì)1、處理量VS（一定）

與H無關(guān)：H↘，VS一定u↗

停↘，

沉

↘。2、可採用多層，適當(dāng)降低H。

a、保證滯流b、方便清理3、一般情況下

a、氣體流速1～3m/s，Re(流動)＝1400-1700b、H=40mm-100mm，（除塵）

c、除塵顆粒75μm以上。二、懸浮液沉降槽目的：取清液；取沉渣（增稠器）1、沉降過程分析

AB介面在一定時間內(nèi)等速下降、干擾沉降、顆粒大小不超過6:1、相同速度。相對於器壁：uo表觀沉降速度（不同於ut）。其後：uo＝f(c)，AD介面下降緩慢：壓緊過程。2、連續(xù)沉降槽計(jì)算清液上浮溢流→A，h，固體進(jìn)入底流→求A假設(shè)：固相全部由底流排出；溢流清液無固體。W：固體品質(zhì)流量kg/h；X：某截面懸浮液固液比；XC：底流懸浮液固液比。以固體為分析對象：固相實(shí)際流速＝u+uo，u：懸浮液體向下運(yùn)動(底流帶走部分液體)底流中固相體積流量：W/ρS底流總體積流量：各截面固體流道：若以濃度C，kg(固)/m3(懸浮液)表示：若以料漿體積流量Q，固相體積分率ef進(jìn)料，eC出料：一般方法：簡單模型後×安5m以下×1.5

小試求uo=f(c)全係數(shù)30m以上×1.2

求h：壓緊時間比沉降時間大得多，tr實(shí)驗(yàn)測定，壓緊區(qū)高度h。附加75%安全量，其他高度取1～2m。第四章非均相混合物的分離第一節(jié)重力沉降及設(shè)備第二節(jié)離心沉降及設(shè)備第三節(jié)過濾第四節(jié)非均相體系分離的強(qiáng)化第二節(jié)離心沉降及設(shè)備一、旋風(fēng)分離器：(Cyclone)1、基本原理主體：上部圓形筒下部錐形筒含塵氣體由上部切線進(jìn)入，螺旋向下，塵沉落於壁面下落，氣體沿中芯螺旋上升。旋轉(zhuǎn)方向相同5

m以上塵粒，（不用於粘性，含濕高，腐蝕介質(zhì)）具體過程十分複雜：

①速度：切向、徑向、軸向

②壓力：器壁最高（略低於進(jìn)口）、向中心降低、氣芯可降到負(fù)壓2、結(jié)構(gòu)尺寸及處理量：

①入口：高H，寬B②處理量：V=uiBHui－15～20m/s③標(biāo)準(zhǔn)式：h=D/2B=D/4D1=D/2H1=2DH2=2DS=D/8D2=D/43、臨界粒徑dC

dC：能被完全分離的最小粒徑。假設(shè)：

①在Cyclone內(nèi)切線速度恒定uT=ui②顆粒穿過一定厚度氣流：B③顆粒與氣流相對運(yùn)動為層流

④忽略

空設(shè)氣體在Cyclone內(nèi)轉(zhuǎn)N圈dC隨B(D)↗而↗，→大型分離效果差，並聯(lián)?！罴僭O(shè)①、②並不合理，但處理簡單。4、分離效率

1)粒級效率ηi對於dPi≥dC，ηi＝100％但計(jì)算dC時考慮沉降距離為B，對於dPi<dC顆粒，若沉降距離小於B（B’<B）,亦可以分離：假設(shè)：進(jìn)入待分離氣流中大小顆粒均勻分佈，即與筒壁距離小於B’的各種直徑顆粒所占分率均為B’/B。

2)分割粒徑d50(cutdiameter)對應(yīng)的粒徑d503)總效率5、壓降主要包括進(jìn)、出口，磨擦、局部阻力動能損失

6、選型和計(jì)算處理量V

設(shè)計(jì)原則：高效率分離效率η

低阻力壓降例如：長徑比大，出入口截面小

效率高，阻力大設(shè)計(jì)計(jì)算步驟：已知

Vm3/s由Δpf→ui（假設(shè)）

C入(kg/m3)由ui→dc(d50)→D(ηi分佈)dpi分佈

ηo總效率Vi=uiBHΔpf要求壓降，V/Vi=n，n為小數(shù)時，再推回至適當(dāng)?shù)恼麛?shù)η旋風(fēng)組>η同等處理量大直徑分離器,<η單個小直徑設(shè)備(氣量分配，排灰口增多)二、離心機(jī)離心沉降(懸浮液)

離心分離(乳濁液)

離心過濾(過濾，轉(zhuǎn)鼓)1、離心沉降：料液由底部送入，上部溢出清液鼓內(nèi)流動自下而上(恒速)

從r1→r2服從Stokeseq.2、離心分離：液層作用於介面的靜壓強(qiáng)相等(靜壓由離心力引起)

非均相混合物的分離第一節(jié)重力沉降及設(shè)備第二節(jié)離心沉降及設(shè)備第三節(jié)過濾第四節(jié)非均相體系分離的強(qiáng)化討論題：4－8

已知:ρS=2300kg/m3ρ=0.674kg/m3VS=1000m3/hμ=3.6×10-5Pa·s，標(biāo)準(zhǔn)式

<33-55-1010-2020-3030-4040-5050-60>60

3111727129.57.56.46.6

ηi(=di/dc)2

3.5%24.78%87.12%100%由ηo中各ηi核算，若ηo=90%，

3~5段顆粒ηi約為40%，0.4=(di/dc)2→dc約6.32

m

若Δpf不變，即ui不變：取D=0.24m，B=0.06m，h=0.12m，當(dāng)取N=3

<33～5>55.34%38.0%100%→η=90.34%∴D=0.24m，N=3假設(shè)取

求出 D=0.3316，取D=0.34m,B=0.085m

可以滿足要求。第四章非均相混合物的分離第一節(jié)重力沉降及設(shè)備第二節(jié)離心沉降及設(shè)備第三節(jié)過濾第四節(jié)非均相體系分離的強(qiáng)化第三節(jié)過濾一、基本概念

1、利用多孔介質(zhì)截留懸浮液中的固體顆粒，液體從孔隙中流過實(shí)現(xiàn)固液分離?！髂康模汗桃悍蛛x―要濾液；要濾並△過程：深層過濾―孔徑＞顆粒體積分率＜0.1％表面過濾―架橋、過濾、洗滌、去濕、卸料△介質(zhì)織物（濾布，金屬網(wǎng)）粒狀砂粒，藻土多孔固體介質(zhì)（高分子膜，陶瓷）△助濾劑：對於壓縮濾並：保證一定疏鬆狀態(tài)△予塗△加入可壓縮不可壓縮二、過濾基本方程過程特點(diǎn)：有一定的推動力△P

存在過濾阻力（介質(zhì)，濾並）過濾，洗滌，去濕，卸料四步驟基本物理量：△p；過濾面積A；過濾時間

；濾液體積V；假設(shè)滯流，滿足Kozeny方程忽略濾並高度先忽略介質(zhì)阻力，按Kozeny公式若考慮過濾介質(zhì)阻力：當(dāng)量高度Le，相當(dāng)於Ve濾液量產(chǎn)生。

若考慮濾並可以壓縮：

r0:壓差為1N/m2，S：壓縮指數(shù)0~1三、過濾過程的計(jì)算

1、恒壓過濾：（恒定高位槽供料）

討論2、恒速過濾：（正位移泵供料）3、恒速後恒壓若

1

時，

p達(dá)到定值四、過濾常數(shù)的測定五、過濾設(shè)備

1、板框壓濾機(jī)濾板濾框交替排列

2、加壓葉濾機(jī)濾葉外加濾布，外

內(nèi)

3、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)六、間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)能力

1、操作週期與生產(chǎn)能力過濾週期洗滌Σθ=θF+θW+θD

卸料，安裝生產(chǎn)能力Q=V/Σθ2、洗滌速率

①洗滌壓力＝過濾壓力

②洗水μ

濾液μ洗滌速率與恒壓過濾的最終過濾速率有關(guān)3、最佳操作週期七、連續(xù)式過濾機(jī)生產(chǎn)能力直徑D，長度L，轉(zhuǎn)速n(1/S)，浸沒率φ=β/2π=浸入角度/360，若旋轉(zhuǎn)一周時間1/n(S)，過濾時間（全面積）θ=φ/n，旋轉(zhuǎn)一周的濾液量V。討論題：D4－4一、原生產(chǎn)能力：

A＝0.8×0.8×10×2＝12.8m2充滿濾框V並＝0.8×0.8×10×0.1=0.64m3θ1=1hV1=26.24m3θ2=2hV2=37.75m3

(充滿濾框，V漿＝38.39m3）

可以解出：清水密度ρ水：（固相衡算）

二、改造方案生產(chǎn)能力：1、求V稀，V稠基準(zhǔn):充滿濾框的V漿=38.39m3(固相基準(zhǔn)）

2、求θ稀以介質(zhì)阻力為主要的等速過濾

(可以採用不同體系表示)

3、求θ稠利用計(jì)算

①求K’：

②求

q’e③求θ稠

4、求Q′

非均相混合物的分離第一節(jié)重力沉降及設(shè)備第二節(jié)離心沉降及設(shè)備第三節(jié)過濾第四節(jié)非均相體系分離的強(qiáng)化第四節(jié)非均相體系分離的強(qiáng)化

從過程特點(diǎn)出發(fā)，強(qiáng)化過程1、改變介質(zhì)－膜分離2、改變dV/dθ的變化，錯流過濾(Cross-flowFiltration)3、改變間隙過程(Dual-FunctionalFilter)4、外場影響HGMS

高梯度磁性分離(HighGradientMagneticSeparation)

介電泳(Dielectrophoresis)

泡沫分離（表面活性劑作用）

傳熱第一節(jié)概述第二節(jié)熱傳導(dǎo)第三節(jié)對流傳熱第四節(jié)兩流體間的傳熱第五節(jié)對流傳熱係數(shù)的關(guān)聯(lián)式第六節(jié)熱輻射第七節(jié)換熱器第一節(jié)概述

化工過程中經(jīng)常遇到氣一液，液－液，氣－固，液－固的換熱過程。加熱冷卻過程強(qiáng)化保溫――削弱過程一、傳熱的基本方式熱傳導(dǎo)分子振動無質(zhì)點(diǎn)位移對流傳熱流體質(zhì)點(diǎn)相對移動強(qiáng)制對流、自然對流電磁波形式傳播熱輻射放熱→輻射能→吸收無需中間介質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換，T高時的主要方式二、冷熱流體接觸方式直接接觸式間壁式蓄熱式三、傳熱速率：（傳熱速率）熱流量Q：J/s

熱流密度（熱通量）q=dQ/dsJ/m2s四、穩(wěn)態(tài)傳熱和不穩(wěn)態(tài)傳熱

Q、q、及有關(guān)物理量（進(jìn)出口T，t），不隨時間變化

穩(wěn)態(tài)第五章傳熱第一節(jié)概述第二節(jié)熱傳導(dǎo)第三節(jié)對流傳熱第四節(jié)兩流體間的傳熱第五節(jié)對流傳熱係數(shù)的關(guān)聯(lián)式第六節(jié)熱輻射第七節(jié)換熱器第二節(jié)熱傳導(dǎo)一、溫度場和溫度梯度在θ時刻物體（或空間）各點(diǎn)溫度分佈t=f(x,y,z,

)，若與θ無關(guān)為穩(wěn)定溫度場。相同t連結(jié)組成等溫面：等溫面不相交等溫面上無熱量傳遞三、導(dǎo)熱係數(shù)

與物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、溫度、密度、壓力等有關(guān)。(單位：w/mk)

金屬101～102T

建材10-1～100w/mkT

絕緣材料10-2～10-1

液體10-1T

(水、甘油除外)

氣體10-2～10-1

固體：

=

o(1+KT)λ0：0℃導(dǎo)熱係數(shù)，金屬K<0，非金屬K>0液體：T

λ

(水、甘油除外)氣體：T

λ

。高於2000atm，低於20mmHg，p

λ

四、平壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)一平板，長寬與厚比無限大多層n層

不同，b不同存在n個溫度差（接觸面良好）

Q相同（通過各層）五、圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)六、具有內(nèi)熱源的熱傳導(dǎo)半徑為ro、長度為L圓柱體（徑向傳熱）單位時間單位體積產(chǎn)生熱q’

傳熱第一節(jié)概述第二節(jié)熱傳導(dǎo)第三節(jié)對流傳熱第四節(jié)兩流體間的傳熱第五節(jié)對流傳熱係數(shù)的關(guān)聯(lián)式第六節(jié)熱輻射第七節(jié)換熱器第三節(jié)對流傳熱一、對流傳熱的機(jī)理

對流傳熱較多發(fā)生在固體壁面和流體之間。無相變強(qiáng)制對流；有相變液體沸騰自然對流蒸汽冷凝以無相變，強(qiáng)制對流為例：對流是由於質(zhì)點(diǎn)相對位移而產(chǎn)生的熱交換，它與流體流動狀況有密切關(guān)係。

流體邊界層

傳熱邊界層層流底層，無y向速度梯度，熱傳導(dǎo)過渡層：開始出現(xiàn)y向速度梯度熱傳導(dǎo)（有溫度差就存在）對流二、對流傳熱速率與傳熱膜係數(shù)（對流傳熱係數(shù)）一般採用牛頓冷卻公式：

Tw壁溫，T流體主體溫度（同一截面），

傳熱膜係數(shù)，dS微元面積

的關(guān)聯(lián)式：

不同壁面溫度差不同－局部性質(zhì)使用dS

冷熱流體的S不同

：單位面積壁面，單位溫差下傳熱速率W/m2k理論上

的求取：邊界層壁面附近溫度梯度與T-Tw，求出

第五章傳熱第一節(jié)概述第二節(jié)熱傳導(dǎo)第三節(jié)對流傳熱第四節(jié)兩流體間的傳熱第五節(jié)對流傳熱係數(shù)的關(guān)聯(lián)式第六節(jié)熱輻射第七節(jié)換熱器第四節(jié)兩流體間的傳熱一、傳熱基本方程和傳熱係數(shù)實(shí)際過程的傳熱計(jì)算主要依靠幾個關(guān)係熱衡算傳熱速率方程傳熱膜係數(shù)關(guān)聯(lián)式二、傳熱係數(shù)K：w/m2k

K與一定的表面積相關(guān)聯(lián)（取基準(zhǔn)）

阻力為各部分的加和

K代表局部性質(zhì)（局部性質(zhì)）

dS一般的處理方法為：定性溫度

物性參數(shù)

平均

強(qiáng)化傳熱中的K：從熱阻大的一方入手問題歸結(jié)為求取K（

）和

K值範(fàn)圍：水－水850－1700

氣－水17－280

氣－氣12－35

冷凝汽－水1420－4250三、平均溫度差1、恒溫差傳熱液體在恒定沸騰溫度t蒸發(fā)飽和蒸汽加熱，T下冷凝2、變溫差傳熱：隨位置改變熱流體質(zhì)量流量mS1，比熱Cp1

冷流體品質(zhì)流量mS2，比熱CP2

條件：CP為均值；mS為常數(shù)；K為常數(shù)(無熱損失)

傳熱第一節(jié)概述第二節(jié)熱傳導(dǎo)第三節(jié)對流傳熱第四節(jié)兩流體間的傳熱第五節(jié)對流傳熱係數(shù)的關(guān)聯(lián)式第六節(jié)熱輻射第七節(jié)換熱器第五節(jié)對流傳熱係數(shù)的關(guān)聯(lián)式一、影響傳熱膜係數(shù)的因素

1、流體流動狀態(tài)層流：忽略自然對流時，層流底層＝r

湍流：主要熱阻在層流層，Re

，邊界層減薄，

（注意管件、內(nèi)構(gòu)件影響，Re＝2000？）2、引起流動的原因自然對流時，近壁面處溫度t>主流t1

膨脹公式：

體積膨脹係數(shù)。強(qiáng)制對流與Re有關(guān)。3、物性：都是t的函數(shù)4、傳熱面形狀，大小，位置。（特徵尺寸）5、有無相變化二、對流傳熱中的因次分析法按確定的幾何形狀討論經(jīng)因次分析可以得到

NusseltReynoldsPrandtGrashof(對流傳熱)(流動)(物性)(自然對流)1、應(yīng)用範(fàn)圍：Re，Pr2、定性尺寸：3、定性溫度：物性值三、流體在管內(nèi)強(qiáng)制對流的

1、圓形直管內(nèi)，強(qiáng)制湍流

1)低粘度流體（<2倍常溫水粘度）

流體被加熱n＝0.4，流體被冷卻n＝0.3，熱流方向的影響，主要影響邊界層厚度（

值變化）

定性尺寸di

定性溫度

管壁溫度與流體平均溫度相差不大（與

有關(guān)，水不超過20～30℃，油不超過10℃）

邊界層形成（形體阻力）

短>

長2)高粘度流體（溫差過大）2、圓形直管內(nèi)，強(qiáng)制滯流

1)速度分佈不同複雜性2)存在自然對流影響

3)入口段較大100d

（Re＝2000）1)忽略自然對流影響2)(4)l/d>50乘以校正係數(shù)

40302015101.021.051.131.181.28(5)垂直管流動方向與自然對流方向一致，

+15%

流動方向與自然對流方向相反，

-15%3、圓形直管過渡流

Re＝2300～10000之間，用湍流公式乘以

4、彎曲圓管內(nèi)：由於離心力的作用，加速湍動產(chǎn)生二次環(huán)流5、非圓形管四、流體在管外強(qiáng)制對流的

1、管外流體平行流過：de的計(jì)算。

2、管外流體垂直流過

1)單管邊界層增厚邊界層脫離

Re小時，層流邊界層

（低點(diǎn)）脫離

Re大時，層流邊界層

（低點(diǎn)）湍流邊界層

境厚

脫離

2)管束

Re>3000

do，u取最狹處：

定性溫度排數(shù)不為10，乘以校正係數(shù)。3)換熱器管間流動流速，流向不斷變化，Re>100湍流擋板形式，（圓缺擋板）出現(xiàn)旁流，不能達(dá)到垂直流動若圓缺擋板，截去25％。小結(jié)：1、對流傳熱與流動、物性有關(guān)（溫差）

Re

由此：熱流方向溫差

物性

w

2、必須注意經(jīng)驗(yàn)公式的使用條件

L，t，Re，Pr3、含Gr，使用膜溫4、

的大小

a)

湍>

層

短>

長

b)換熱器

c)加強(qiáng)湍動程度五、流體作自然對流的

定性溫度：膜溫，tw與(t1+t2)/2的平均值定性尺寸水準(zhǔn)管do，垂直管L查表!六、蒸汽冷凝的

1、冷凝過程機(jī)理加熱介質(zhì)－飽和蒸汽壁面

低於飽和蒸汽溫度

汽相溫度唯一。

無汽相熱阻（忽略氣流補(bǔ)充的壓降）冷凝放出的潛熱必須通過液膜傳向壁面給熱的熱阻主要來自於壁面上的液膜

液體浸潤壁面－膜狀冷凝不浸潤－滴狀冷凝，α比前者大幾至十幾倍膜狀冷凝：膜厚不同，α不同。

L足夠大時，湍流若液膜滯流

熱傳導(dǎo)為主。2、垂直壁面的膜狀冷凝

1）