化工原理课件第七章
化工原理课件_天大版
第一章流体流动 ?学习指导 ?一、基本要求: ?了解流体流动的基本规律，要求熟练掌握流体静力学基本方程、连续性方程、柏努利方程的内容及应用，并在此基础上解决流体输送的管路计算问题。
?二、掌握的内容 ?流体的密度和粘度的定义、单位、影响因素及数据的求取；?压强的定义、表示法及单位换算； ?流体静力学基本方程、连续性方程、柏努利方程的内容及应用； ?流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义及计算； ?流动阻力产生的原因，流体在管内流动时流动阻力（直管阻力和局部阻力）的计算； ?简单管路的设计计算及输送能力的核算； ?管路中流体的压力、流速及流量的测量：液柱压差计、测速管（毕托管）、孔板流量计、转子流量计的工作原理、 基本结构及计算； ?因次分析法的原理、依据、结果及应用。 ?3、了解的内容 ?牛顿型流体与非牛顿型流体； ?层流内层与边界层，边界层的分离。
第一节流体的重要性质 ? 1.1.1连续介质假定 把流体视为由无数个流体微团（或流体质点）所组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。这就是连续介质模型。流体微团（或流体质点）： 宏观上足够小，以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；同时微观上足够大，它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质。 u ?? ?液体 气体流体
密度——单位体积流体的质量。 V m = ρkg/m 31.单组分密度 ) ,(T p f =ρ液体密度仅随温度变化（极高压力除外），其变 化关系可从手册中查得。 1.1.2 流体的密度
气体当压力不太高、温度不太低时，可按理想 气体状态方程计算： RT pM = ρ注意：手册中查得的气体密度均为一定压力与温度 下之值，若条件不同，则需进行换算。
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第二章流体输送机械 流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置。?输送液体的机械通称为泵； 例如：离心泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵。 ?输送气体的机械按不同的工况分别称为: 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。
本章的目的： 结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原理、基本构造与性能，合理地选择其类型、决定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等 ∑+++=+++f 2222e 2 11122h g u g p Z h g u g p Z ρρ
学习指导： ?学习目的： ?（1）熟悉各种流体输送机械的工作原理和基本结构； ?（2）掌握离心泵性能参数、特性曲线、工作点的计算及 学会离心泵的选用、安装、维护等； ?（3）了解各种流体输送机械的结构、特点及使用场合。 ?学习内容： ?（1）离心泵的基本方程、性能参数的影响因素及相似泵 的相似比；（2）离心泵安装高度的计算；（3）离心泵在管路系统中的工作点与流量调节；（4）风机的风量与风压，以及离心泵与风机的特性曲线的测定、绘制与应用。
?学习难点： ?（1）离心泵的结构特征和工作原理； ?（2）离心泵的气缚与气蚀性能，离心泵的安装高度； ?（3）离心泵在管路系统中的工作点与流量调节； ?（4）离心泵的组合操作。 ?学习方法： ?在教学过程中做到课堂授课和观看模型相结合，例题讲解 与练习相结合，质疑与习作讨论相结合。
2.1概述 ?2.1.1流体输送机械的作用 ?一、管路系统对流体输送机械的能量要求?——管路特性方程 在截面1-1′与2-2′间列柏 努利方程式，并以1-1′截面为 基准水平面，则液体流过管路 所需的压头为：
天大化工原理真题--2001-2003
天津大学研究生院2003年招收硕士生入学试题 题号： 考试科目：化工原理（含实验）页数： 一、选择与填空（共30分） 1、如图所示的流动系统，当阀门C的开度增大时，流动系统的总摩擦阻力损失Σhf将，AB管段的摩擦阻力损失Σhf，AB将。（2分） 2、三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3，若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三只管路的体积流量之比为。（2分） : 3 C、1: 24:39 D、1:4:9 A、1:2:3 B、1: 1题附图 3题附图 3、如图所示的清水输送系统，两液面均为敞口容器。现用该系统输送密度为1200kg/m3的某溶液（溶液的其他性质与水相同），与输送清水相比，离心泵所提供的压头，轴功率。（2分） A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 4、如图所示为某流动系统的竖直圆管段部分，当清水的平均流速为50mm/s时（此时管内为层流），管轴心处的某刚性球形固体颗粒由A 截面到达B截面的时间为20s；当平均流速为30mm/s时，该固体颗粒在管轴心处由A截面到达B截面的时间为。（2分） 5、板框过滤机采用横穿洗涤法洗涤滤饼，其洗涤操作的特征是：洗液流经滤饼的厚度大约是过滤终点滤饼厚度的倍；洗液流通面积是过滤面积的倍。（2分） A、1 B、0.5 C、2 D、4 6、一维稳态温度场傅立叶定律的表达式为。（2分） 7、在传热计算中，平均温度差法往往用于计算，传热单元数法往往用于计算。（2分） A、设计型 B、核算型 C、设计型和核算型 8、操作中的精馏塔，若保持F、xF、q、R不变，减小W，则L/V ，L’
。（2分） A、减小 B、不变 C、增大 D、不确定 9、在吸收操作中，以液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为。（2分） A、X*－X B、X－X* C、Xi－X D、X－Xi 第一页共三页 10、板式塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相；填料塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相。（4分） 11、若萃取相和萃余相在脱除溶剂后的组成均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性系数。（2分） A、小于1 B、大于1 C、不确定 D、等于1 12、多级错流萃取的特点是：、和。（3分） 13、常压湿空气由t1加热到t2，则空气的性质参数H2 H1、I2 I1、tW2 tW1。（3分） A、大于 B、不确定 C、小于 D、等于 二、采用如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为 1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。离心泵的特性方程为H＝40－7.0×104Q2（式中H的单位为m，Q的单位为m3/s），当压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，此时管内流动已进入阻力平方区。若管路及阀门开度不变，当压力表读数为80kPa时，试求： （1）管路的特性方程；（10分） （2）输水体积流量；（5分） （3）离心泵的有效功率。（5分） 三、过滤基本方程式为：)('dd12esVVvrpAV Δ=?μθ 式中 V——过滤体积，m3； θ——过滤时间，s； A——过滤面积，m2； Δp——过滤的压差，Pa；
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3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1流体通过固定颗粒床层的流动 一、固体颗粒群的特性 ——由大小不同的颗粒组成的集合体称为颗粒群。 1.颗粒群粒度分布 颗粒群的粒度组成情况即粒径分布。可用筛分分析法测定各种尺寸颗粒所占的分率。 2.颗粒的平均粒径∑==n i pi i d x d 1p 1G G x i i =
二、固定颗粒床层的特性 ? 1. 床层的空隙率ε ?——床层中空隙体积占床层总体积的比率。 床层总体积 颗粒总体积床层体积床层总体积床层空隙体积-==ε影响因素: a.颗粒粒径的均匀性：粒径越均匀，ε越大。 b.颗粒表面的光滑性：颗粒表面越光滑，ε越小。 c.颗粒的大小：颗粒粒径越大，ε越大。 d.非球形颗粒的球形度：球形度越小，ε越小。 e.床层的堆积方式：乱堆床层ε大。 f.床层的堆积速度：堆积越快，ε越大。
2. 床层的平均自由截面积A ? ——有效流动截面积在高度范围的平均值ε==??=床层体积空隙体积床床A L A L A A 床 A A ?=ε3. 床层的比表面积 ()()a a a b ?-=?-=?==ε1床层体积 空隙体积床层体积床层体积颗粒体积颗粒表面积颗粒体积床层体积颗粒表面积
4.床层流道的当量直径de ?①将床层中的不规则通道简化为长度为le 的一组平行细管。?②细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面积。 ?③细管的全部流动空间等于床层的空隙体积。 ()a a l l d b e e e ?-==?=??=?=?=???=?=εεεεε144444444床层总体积 床层颗粒总表面积床层颗粒总表面积 床层总体积床层颗粒总表面积 床层空隙总体积细管的全部内表面积床层的流动空间润湿周边流道截面积润湿周边流道截面积
化工原理第二章习题及答案课件.doc
第二章流体输送机械 一、名词解释（每题2分） 1、泵流量 泵单位时间输送液体体积量 2、压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率 有效功率与轴功率的比值 4、轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6、气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线 在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体 10、安装高度 泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量 风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 二、单选择题（每题2分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将 导致（） Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少
Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大 Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变 Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A 2、以下不是离心式通风机的性能参数( ) Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B 3、往复泵适用于( ) Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合 Ｂ介质腐蚀性特别强的场合 Ｃ流量较小，扬程较高的场合 Ｄ投资较小的场合 C 4、离心通风机的全风压等于( ) Ａ静风压加通风机出口的动压 Ｂ离心通风机出口与进口间的压差 Ｃ离心通风机出口的压力 Ｄ动风压加静风压 D 5、以下型号的泵不是水泵( ) ＡＢ型ＢＤ型 ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( ) Ａ只能安在进口管路上 Ｂ只能安在出口管路上 Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可 Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( ) Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能 Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度） B 8、流体经过泵后，压力增大p N/m 2，则单位重量流体压能的增加为( ) A p B p/ C p/ g D p/2 g C 9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( ) A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮 C 10、离心泵停车时要( ) Ａ先关出口阀后断电 Ｂ先断电后关出口阀 Ｃ先关出口阀先断电均可 Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A 11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O 意思是( ) A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O D 输送20℃，101325Pa 空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D 12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( ) Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度
天大01-02-03化工原理
天津大学研究生院二0 0一年招收硕士生入学试题 题号： 考试科目：化工原理（含化工原理实验）页数： 一、选择与填空（20%） 1、用离心泵将某贮槽A内的液体输送到一常压设备B，若设备B变为高压设备，则泵的输液量，轴功率。 2、球形颗粒的自由沉降过程包括加速运动和等速运动两个阶段，沉降速度是指阶段中的颗粒相对于流体的运动速度。 3、通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小关系为。 A、R1＞(R2+ R3) B、R1＜(R2+ R3) C、R1＝(R2+ R3) D、无法确定 4、某二元物系，相对挥发度α=2.5，对n、n-1两层理论板，在全回流条件下，已知xn=0.35，则yn-1= 。 5、在吸收操作中，若c*－c ≈ci－c，则该过程为。 A、液膜控制 B、气膜控制 C、双膜控制 D、不能确定 6、分配系数kA增加，则选择性系数β。 A、减小 B、不变 C、增加 D、不确定 7、在填料塔的Δp/z—u曲线图上，有和两个折点，该两个折点将曲线分为三个区，它们分别是、、。 8、采用一定状态的空气干燥某湿物料，不能通过干燥除去。 A、结合水分 B、非结合水分 C、自由水分 D、平衡水分 二、如图所示(附件)，用离心泵将储槽A中的液体输送到高位槽B（两个槽位敞开），两槽液面保持恒定，两液面的高度差为12m，管路内径为38mm，管路总长度为50m（包括管件、阀门、流量计的当量长度）。管路上安装一孔板流量计，孔板的孔径为20mm，流量系数C0为0.63，U管压差计读数R为540mm，指示液为汞（汞的密度为13600kg/m3）。操作条件下液体密度为1260kg/m3，粘度为1×10-3Pa·s。若泵的效率为60%，试求泵的轴功率，kW。摩擦系数可按下式计算： 滞流时，λ= 64/Re 湍流时，λ= 0.3164/Re0.25 （13％） 三、在一定条件下恒压过滤某悬浮液，实际测得K=5×10-5m2/s，V e=0.5m3。先采用滤框尺寸为635mm×635mm×25mm的板框压滤机在同一条件下过过滤某悬浮液，欲在30min过滤时间内获得5m3滤液，试求所需滤框的个数n。（6%） 第一页，共二页 四、有一列管换热器，装有Φ25mm×2.5mm钢管300根，管长为2m。将管程的空气由20℃加热到85℃，空气流量为8000kg/h。用108℃的饱和蒸汽在壳程作为介质，水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·K)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失可忽略。已知管内空气的普兰特准数Pr为0.7，雷诺准数Re为2.383×104，空气导热系数为2.85×10-2W/(m·K)，比热容为1kJ/(kg·K)。试求： （1）空气在管内的对流传热系数； （2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基础）； （3）通过计算说明该换热器能够满足要求。（12%） 五、在一连续精馏塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量为100kmol/h，其组成为0.5