华东理工大学化工原理第五章01
华东理工大学化工原理(上下册合集
化工原理（上册）小结第一章 流体流动管路计算 伯努利方程 流动阻力（直管阻力、局部阻力）Vs=Vs 1+Vs 2 连续性方程 静力学方程 流量计 λ~Re压强p （绝对压强、表压、真空度）、流速u 雷诺数Re 、粘度μ、流动类型(滞流、湍流、过渡流)、摩擦系数λ、流动阻力（∑h f 、H f 、∆p f ）、有效功We 、有效压头He 、有效功率Ne第二章 流体输送设备工作原理和主要部件（气缚现象）基本方程式（H ∞~Q 、β、n 、D ）性能参数（Q 、H 、η、N ）和特性曲线（H~Q 、η~Q 、N~Q ）离心泵 性能改变和换算（ρ、μ、n 、D ）气蚀现象和允许吸上高度（允许吸上真空度、汽蚀余量）液体输送设备 工作点与调节（流量调节、并联组合、串联组合）类型和选择其他泵（往复泵、计量泵、旋转泵、旋涡泵）气体输送设备和压缩设备第三章 非均相物系的分离沉降速度u t重力沉降降尘室（V s ≤blu t ）沉降离心沉降速度、分离因素 临界直径f （D,Vs ）离心沉降 原理 分离效果旋风分离器 性能 分离效率（总效率、粒级效率）型式 压降恒压过滤方程式及应用（K 、q e 、θe 、k 、s 、υ）过滤 过滤设备：板框过滤机、叶滤机、转筒真空过滤机（原理、操作、生产能力）滤饼洗涤（横穿法、置换法、θw 、w d dV ⎪⎭⎫⎝⎛θ、Ed dV ⎪⎭⎫ ⎝⎛θ）第四章 传热传热计算 ()()c c pc c h h ph h mr W t t c W Q r W T T c W Q t KS Q 1221−=−=∆=放吸i o si so m o i i o o o d d R R d bd d d K ++++=λαα11 1212ln t t t t t m ∆∆∆−∆=∆n e i i R d Pr 023.08.0λα=傅立叶定律、牛顿冷却定律导热系数、对流传热系数、总传热系数、平均温度差、传热效率、传热单元数夹套间壁 蛇管类型 混合 套管 固定管板蓄热 列管 U 型管换热器 新型换热器 浮头式间壁式换热器传热的强化途径第五章 蒸 发蒸发器：生产能力Q 、生产强度U （强化途径）、结构单效蒸发：Δ、W 、D 、D/W多效蒸发：操作流程（优点、缺点、应用场合）多效蒸发和单效蒸发的比较（多效：Δ大、D/W 小、Q 小、U 小）化工原理（下册）小结蒸馏：平衡蒸馏、简单蒸馏、间歇蒸馏、相对挥发度、理论板、恒摩尔流、回收率、回流比、进料热状况参数、全回流、最小回流比、板效率、理论板当量高度吸收：亨利系数、溶解度系数、相平衡常数、分子扩散、菲克定律、漂流因素、扩散系数、双膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论、吸收速率方程式、吸收系数、气膜控制、液膜控制、回收率、液气比、脱吸因素、等板高度、传质单元高度、施伍德准数、施密特准数、伽利略准数蒸馏及吸收塔设备：板式塔1．塔板类型：泡罩塔板、筛板、浮阀塔板的特点2．流体力学性能: 塔板压降、液泛、雾沫夹带、漏液、液面落差影响因素、负荷性能图3．浮阀塔设计：理解4．塔板效率的表示法及影响因素填料塔1．填料特性：比表面积、空隙率、填料因子（干填料因子，湿填料因子）2．填料塔的流体力学性能：压强降（恒持液区、载液区、液泛区、载点、泛点）、液泛（影响因素：填料特性、流体的物理性质、液气比）、润湿性能3．填料塔的计算、附件、与板式塔的比较：了解干燥：干燥系统的热效率、等焓干燥、非等焓干燥、平衡水分、自由水分、结合水分、非结合水分、恒定干燥条件、干燥速率曲线、干燥速率、临界含水量、恒速干燥阶段、降速干燥阶段。
华东理工大学化工原理实验课后思考题答案及习题
实验一、 流体流动阻力的测定1、 进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。
2、 如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。
3、 在U 形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。
平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。
4、 U 行压差计的零位应如何校正？答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U 行压差计进行零点校验。
5、 为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。
6、 你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们各有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U 形管压差计，差压变送器。
转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。
U 形管压差计结构简单，使用方便、经济。
差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
实验 二、离心泵特性曲线的测定1、 离心泵启动前为什么要先灌水排气？本实验装置中的离心泵在安装上有何特点? 答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。
2、 启动泵前为什么要先关闭出口阀，待启动后，再逐渐开大？而停泵时，也要先关闭出口阀？答：防止电机过载。
化工原理第五章答案
• 答案
传热的基本方式包括导热、对流和辐射。导热适用于固体 内部传热；对流适用于流体流动时的传热；辐射适用于远 距离传热，无需介质。
• 答案
根据给定的材料属性，利用导热系数计算公式，可以求出 该材料的导热系数。导热系数与材料的种类、温度和物性 有关。
蒸发与结晶习题解析
简述蒸发和结晶的原理及区别。
重要性
化工原理是化学工程学科的核心课程之一，对于培养化工专业人才、推动化工行业的发展具有重要意 义。它为解决化工生产中的实际问题提供了理论依据和工程方法，有助于实现高效、安全、环保的化 工生产。
化工原理的基本概念
单元操作
单元操作是化工生产中基本的、通用的操作过程，如流体输送、蒸馏、吸收、干燥等。掌握单元操作的基本原理和工 程计算方法，对于实现化工过程的优化和控制具有重要意义。
实验步骤
准备实验器材，进行实验操作，记录实验 数据，分析实验结果。
实验内容
观察液体在管道中的流动状态，了解流体 阻力的产生及影响因素；操作泵、阀门等 输送设备，了解其工作原理及性能参数。
实验结果
通过实验数据和现象，理解液体流动与输 送的基本原理，掌握流体流动特性和输送 设备的工作原理。
传热原理与设备实验与实践
实验目的 实验内容 实验步骤 实验结果
通过实验了解传热的基本原理，掌握传热设备的结构和工作原 理。
观察不同传热方式下的热量传递现象，了解传热系数的影响因 素；操作换热器等传热设备，了解其结构和工作原理。
准备实验器材，进行实验操作，记录实验数据，分析实验结果 。
通过实验数据和现象，理解传热的基本原理，掌握传热设备的 结构和工作原理。
蒸发与结晶实验与实践
实验目的
化工原理第05章02-25页PPT资料
②若小颗粒在斯托克斯区沉降，则
qV A底d2pmi(n18p)g
t↑,μ气↑,气体先除尘后加热比先加热后除尘好。 ③当dp<dpmin时,若在斯区沉降
i uutmt inddpmp in2
设计型计算： 已知：qV,要100%除去的dpmin 求：A
5.3 沉降分离设备 5.3.1 重力降尘室 假设：①入口气体均布 ②固体颗粒与气体同速前进 ③入口固体颗粒均布
u qV BH
气体停留时间 L LBH
u qV
颗粒沉降距离 sut LqBV Hut
除尘效率 C进 C出
C进
粒级效率i
C进i C出i C进i
全部除去的最小颗粒dpmin 降尘室的处理能力
ut是颗粒与流体的综合特性。 ut采用了极限处理方法
（2）加速过程的地位 是否重要, 要予以判断 大颗粒，加速时间长，走过距离长, 几乎一直在加速。 小颗粒，加速时间短，走过距离短, 加速段可忽略。
例1 斯托克斯区加速段
由
π π π u 2 π d u
d 3 g d 3 g d 2 d 3
和 4dp(3put2)g
恰当组合，消去待求变量
组成新判据
ζRe2可消去ut ζ/Re2可消去dp
例2 斯托克斯区判据值
Re<2, 由 24 得 ζ>12
Re
则 ζRe2 <48, ζ/Re2 >6
5.2.5 实际沉降
（1）群体颗粒相互干扰,
器壁干扰
（2）分子运动
dp太小(<0.5μm)，与分子 自由程可比，黏度不再适用。
试求：①可被100%除下的最小粒径；
华东理工大学化工原理简答题真题汇总
何谓轨线？何谓流线？为何流线互不订交？99答：轨线是同一流体质点在不一样时辰所占空间地点的连线；流线是采纳欧拉法观察的结果，流线上各点的切线表示该点的速度方向；因为同一点只有一个速度，由此可知，流线互不订交。
2. 动能校订系数α为何老是大于、等于1的？试说明原由？00简述数学模型法例划实验的主要步骤。
00、03、06、10答：数学模型实验研究方法立足于对所研究过程的深刻理解，按以下主要步骤进行工作：①将复杂的真切过程自己化简成易于用数学方程式描绘的物理模型；②将所获取的物理模型进行数学描绘即成立数学模型；③经过实验对数学模型的合理性进行查验并测定模型参数。
4. 流体流动过程中，稳固性是指什么？定态性是指什么？01简述因次论指导下的实验研究方法的主要步骤。
01、04答：因次剖析法的详细步骤：①找出影响过程的独立变量；②确立独立变量所波及的根本因次；③结构因变量和自变量的函数式，往常以指数方程的形式表示；④用根本因次表示所有独立变量的因次，并出各独立变量的因次式；⑤依照物理方程的因次一致性原那么和π定理获取准数方程；⑥经过实验概括总结准数方程的详细函数式。
层流与湍流的实质差别是什么？02答：湍流的最根本特色是出现了径向的速度脉动。
当流体在管内层流时，只有轴向速度而无径向速度，牛顿型流体听从牛顿粘性定律；但是在湍流时，流体质点沿管道流动的同时还出现了径向的随机脉动，这类脉动加快了径向的动量、热量和质量的传质，动量的传达不单因因为分子运动，而根源于流体质点的横向脉动速度。
非牛顿流体中，塑性流体的特色是什么？02、05、06、10答：含固体量许多的悬浮体常表现出塑性的力学特色，即只有当施加的剪应力大于某一临界值〔折服应力〕以后才开始流动，流动发生后，往常拥有剪切稀化性质，也可能在某一剪切率范围内有剪切增稠现象。
8. 什么是流体流动的界限层？界限层分离的条件是什么？03答：因为流体粘性的作用，凑近壁面的流体将接踵受阻而降速，跟着流体沿壁面前流动，流体受影响的地区渐渐扩大，而流速降为未受边壁影响流速的99%之内的地区即为界限层。
化工原理第五章第一节讲稿共24页PPT资料
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3、间壁式换热
间壁式换热的特点是冷、热流体被一固体隔开，分别在壁 的两侧流动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。 传热过程可分为三步： •热流体将热量传给固体壁面（对流传热） •热量从壁的热侧传到冷侧（热传导） •热量从壁的冷侧面传给冷流体（对流传热） 壁的面积称为传热面，是间壁式换热器的基本尺寸。
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三、传热速率与热通量
• 传热速率（热流量 ）Q
• 单位时间内通过传热面的热量，单位为W。
• 热通量（又称为热流密度或传热速度）q
• 单位传热面积的传热速率。单位为W/m2
• 传热速率与热通量的关系为
q
dQ dS
传热速率
传热温差（推动力） 热阻（阻力）
传热温差以△T表示，热阻通常以R表示
若在换热器封头内设置隔板，将管束的全部管子平均分隔 成若干组，流体每次只通过一组管子，然后折回进入另一组 管子，如此往复多次，最后从封头接管流出换热器。这种换 热器称为多管程列管式换热器。
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谢谢！
xiexie!
1）绝大多数化学反应过程都要求在一定的温度下进行，为 了使物料达到并保持指定的温度，就要预先对物料进行加 热或冷却，并在过程中及时取出放出的热量或补充需要吸 收的热量。
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2）一些单元操作过程，例如蒸发、蒸馏、干燥等，需要按 一定的速率向设备输入或输出热量。 3）在高温或低温下操作的设备，要求保温，以减少它们和 外界传热。 4）对于废热也需合理的利用与回收。 2、化工生产中传热过程的两种情况 1）强化传热：各种换热设备中的传热。 2）削弱传热：如对设备和管道的保温，以减少热损失
化工原理-化工原理第五章-1
过滤计算的基本问题即是要确定过滤速度与推动力、 阻力等因素的具体关系。
过滤过程计算
最典型的操作方式： 恒压过滤、恒速过滤 实际生产中常常采用这两种方式的组合。
恒压过滤
恒压过滤时压差 p 为常数，对过滤基本方程积分可 得到恒压过滤方程
dV kA2 p1S
dt
V Ve
V 2 2VV e 2kA2 p1s t C KA2t C
过程阻力：
滤饼阻力： 满足欧更公式：
悬浮液 (滤浆)
pb 150 1 2 u 1.75 1 u2
L
3
d
2 ea
3 d ea
滤饼 过滤介质
滤液
介质阻力：
p p1 p2
过滤计算
过滤速度 对各种过滤操作方式与设备均可表示为：
u dV Adt
式中：dV —— dt 时间内通过过滤面的滤液量； A —— 过滤面积； u —— 单位时间内通过单位过滤面积的滤液量。
rmLm rLe
过滤速度
用当量滤液体积 Ve 表达成
rmLm r AV e
dV Adt
Ap
rV Ve
dV
A2p
dt rV Ve
r
1501 3 AdeV
2 2
ε、 φA、 dev
与压力P相关
所以：
r r0 ps
式中 r0 为滤饼在单位压差下的比阻 s 为恒小于 1？
压缩滤饼 s=0
二.过滤
重力过滤 加压过滤 真空过滤 离心过滤
流体相对于固体颗粒床层运动 而实现固液分离的过程。
工业应用: (1)收集分散物质; (2)净化分散介质; (3)环境保护等。
过滤
过滤操作的基本慨念
华东理工化工原理思考题
华东理工大学化工原理思考题(根据其精品课程网站下载)第一章流体流动问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。
问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?答3．分子间的引力和分子的热运动。
通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。
液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。
问题4. 静压强有什么特性?答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。
问题5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。
(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题5附图题6附图答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。
2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa。
因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。
问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U形压差计，读数分别为R1、R2，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R1与R2有何变化？(说明理由)答6．容器A的液体势能下降，使它与容器B的液体势能差减小，从而R2减小。
华东理工大学化工原理学习指导
ρ=
M T0 p 29 273 = × = 1.206kg / m 3 22.4 Tp 0 22.4 293
液体密度通常可视作不可压缩流体，认为它只与温度有关。液体密度可查教材附录。 2．压强换算 单位换算：压力可以用流体柱高度来表示，它们的换算可以用下式
p = ρgh
2 2
1-6
此外，压力的单位除 Pa(=N/m )外，有 kgf/cm ，atm，等等。要掌握它们之间的换算关系。 基准换算：压力分为绝压、表压、真空度。压力表读数就是表压，即绝对压力比大气压 高出多少； 真空表读数就是真空度， 即绝对压力比大气压低多少。 真空度实际上就是负表压。 例2 2MPa(表压)压力等于几公斤压力，相当于几米水柱。 解：绝对压力为
5
图 1.3 量。
风量的测定
3
已知指示剂为水，R 为 20mm，风机吸入管直径为 300mm，空气密度为 1.2kg/m ，求风机的风 解： 先取图 1.3 中所示的 1-1 和 2-2 截面， 注意截面选取在垂直于流动方向， 且在均匀流段、 已知数最多。1-1 截面为大截面，可视作速度为零。由 1-1 至 2-2 排柏努利方程
三、阻力损失
1．流体流动类型 流体流动存在两种不同的类型，即层流和湍流。圆直管内流体的层流和湍流在很多方 面存在着区别，如速度分布、流动阻力、传热传质速率等方面，但是本质区别在于是否存在 流体质点的脉动性。 流体流动类型的判据是雷诺数
Re =
duρ
µ
=
dG
µ
1-9
对于液体，计算 Re 数时采用 duρ/μ比较多，而对于气体，采用 dG/μ更为方便。 流体流动类型通常可用三区两类型概括。当 Re<2000 时，为稳定的层流区；当 Re>4000 时，为稳定的湍流区；当 2000<Re<4000 时，为过渡区，有时为层流，有时为湍流。 雷诺数对于后续的学习内容很重要，时常会遇到，它的物理意义可以分析如下：
华东理工大学化工原理考研大纲
华东理工大学《化工原理》课程研究生入学考试复习大纲考试用教材：《化工原理（第三版）》陈敏恒、丛德滋、方图南、齐鸣斋编，化学工业出版社2006参考书：《化工原理详解与应用》丛德滋、丛梅、方图南编，化学工业出版社2002复习大纲：第一章流体流动概述流体流动的两种考察方法；流体的作用力和机械能；牛顿粘性定律。
静力学静止流体受力平衡得研究方法；压强和势能得分布；压强的表示方法和单位换算；静力学原理的工程应用。
守恒原理质量守恒；流量，平均流速；流动流体的机械能守恒（柏努利方程）；压头；机械能守恒原理的应用；动量守恒原理及其应用。
流体流动的内部结构层流和湍流的基本特征；定态和稳态的概念；湍流强度和尺度的概念；流动边界层及边界层分离现象；管流数学描述的基本方法；剪应力分布。
流体流动的机械能损失沿程阻力损失（湍流阻力）的研究方法———“黑箱法”；当量的概念（当量直径，当量长度，当量粗糙度）；局部阻力损失。
管路计算管路设计型计算的特点、计算方法（参数的选择和优化，常用流速）；管路操作型计算的特点、计算方法；阻力损失对流动的影响；简单的分支管路和汇合管路的计算方法；非定态管路计算（拟定态计算）。
流量和流速的测量毕托管、孔板流量计、转子流量计的原理和计算方法非牛顿流体的流动非牛顿流体的基本特性。
第二章流体输送机械管路特性被输送流体对输送机械的基本能量要求；管路特性方程；带泵管路的分析方法——过程分解法。
离心泵泵的输液原理；影响离心泵理论压头的主要因素（流量、密度及气缚现象等）；泵的功率、效率和实际压头；离心泵的工作点和流量调节方法；离心泵的并联和串联‘离心泵的安装高度、气蚀余量；离心泵的选用。
其它泵容积式泵的工作原理、特点和流量调节方法（以往复泵为主）。
气体输送机械气体输送的特点及全风压的概念；气体输送机械的主要特性；风机的选择；压缩机和真空泵的工作原理，获得真空的方法。
第三章液体搅拌典型的工业搅拌问题；搅拌的目的和方法；搅拌装置，常用搅拌浆的型式，挡板及其它构件；混合效果的度量（均匀性的标准偏差、分割尺度和分割强度）；混合机理；搅拌功率；搅拌器经验放大时需要解决的问题。
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p
g
p
合外力
Fg Fb 0
颗粒产生加速度，即颗粒作加速运动。
当颗粒运动速度 > 0时。出现曳力 FD 。
1 2 FD Ap ( u ) u为颗粒相对于流体的速度 2
根据牛顿第二定律
du Fg FD Fb m d
p du 3 2 ( ) g u 球形颗粒 d p 4d p p
dpB：粒径小于dpmin的某粒径
设在stokes区，utdp2
d pB utB utA d pA
2
降尘室的处理能力
qV=A底 utmin
影响因素分析
①对一定物系及除尘要求 （ d p min ），降尘室的处理能力 只与沉降面积成正比，而与高度无关 ②对一定的处理气量，底面积越大，理 论上 100% 除去的最小颗粒直径就越小。
d p u
< 2)
斯托克斯定律 Fd=3πμdpu
光滑圆球 :
FD F (d p , , , u)
d p u FD ( ) 1 2 Ap u 2
量纲分析得
令
Re p
d p u
曳力系数 (Re p )
则有
1 2 FD Ap u 2
第五章 颗粒的沉降和流态化
1 概述 1.1 工业背景 重力沉降 — 除尘
粒级分离 — 浮选矿物
旋风分离器 — 回收细颗粒催化剂 气流粉碎 — 细颗粒的制备 流化床 — 干燥，化学反应
气力输送 — 颗粒输送
1.2 工业沉降的目的与物理依据 目的：实现流—固两相混合物的分离 物理依据：两相物质密度差异—两相物系 相对运动。 1.3 本章内容 流—固两相物系相对运动规律 沉降运动计算及典型沉降设备 流化床特性，操作范围及工业应用 气力输送的实际应用
18ut 18 2 105 0.139 dp ( p )g (4000 1.2) 9.81
3.57 105 m 35.7 m
验 Re = p ② ut
d p ut ρ
ut min
35.7 106 0.139 1.2 0.3 2 5 2 10 μ 2 dp 0.5 d p min
全部（100%）除去
不能100%除去
C 进 C出 除尘效率 C进
C 进i C出i 粒级效率 i C 进i
颗粒沉降距离
LBH s r ut ut qV
降尘室的分离效率：
h utB utB H utA utA
dpA：理论上100%除去的dpmin
A
形体曳力 浮力
gz cos dA
A
结论：
流体对固体颗粒作绕流运动时，在流动方向上对 颗粒施加一个总曳力，其值为表面曳力和形体曳 力之和。
FD f ( 、、u、颗粒形状与定向 )
2.3 曳力和曳力系数 对于球体，爬流时( Re p Stokes 理论解： 表面曳力 = 2πμdpu 形体曳力 = πμdpu 表面曳力为主
例2 斯托克斯区判据值
24 Re p 2 , 由 得 ζ>12 Re
则 Re <48, / Re >6
2 p
2 p
2.5 影响沉降速度的因素 1．颗粒直径 ut d
2 p
2．物性（包含温度、压强） 例如：热气体除尘，先冷却？先除尘？ 3. 当颗粒浓度较大时，实际沉降速度要小于上述 计算值
若要求经降尘室后，大于某直径颗粒必须 100%除去，则至少
H A H qV A ut ut qV
ut
d p min p g
2
18
qV A
qV —含尘气流量或降尘室的生产能力；
d p min —理论上降尘室100%除去的最小颗粒直径； d p > d p min d p < d p min
4d p g( p ) ut 3
f(
d p ut
)
分三段区域表达，
d p ut
为判据
变量：dp, ut, μ, ρp, ρ, ζ共6个 待求变量为dp, ut, μ之一，都在判据中 计算：先设沉降区域，算完后再验证 Re p 试差原因：判据包含了待求变量
改进判据： 4d p ( p ) g d p ut 由 Re p 和 2 3 u t 恰当组合，消去待求变量 组成新判据 Re 2 p , 可消去ut 2 / Re p , 可消去dp
qV u BH
颗粒同时具有相对气流质点的沉降速度ut 颗粒处于二维运动
*气流在降尘室内的停留时间 r
L L A H r u qV / HB qV
L LBH r u qV
*颗粒从顶部至底部的沉降时间 t
H t ut
ut dp p g
2
18
t r
静止流体中：
静止流体中： 曳力 = 形体曳力 + 表面曳力
A
w
sindA
表面曳力
P cos dA
A
沿颗粒表面积分
A
A
P cos dA cos dA gz cos dA
A
P cos dA cos dA gz cos dA
A
cos dA
6 4d p g( p ) ut 3 6
p p p
4
p
2
d p ut 式中＝（ ）
Re p 2 时, 斯托克斯区 d 3 ( ) g 3d u p p p t 6 d2 p ( p )g ut 得 18
ut 是颗粒与流体的综合特性。
d ( p ) g (5 10 ) ( 2500 800) 9.81 3 18 7 . 5 10 18ut
2 p
4 2
30.9 10 3 Pa s
验
Re p =
d p ut ρ μ
5 104 7.5 10 3 800 0.097 2 3 30.8 10
、、 p 为定值,沉 对于确定的流-固系统， 降速度ut 与颗粒直径dp之间存在一一对应关系。
4．加速过程的地位
是否重要, 要予以判断
大颗粒，加速时间长，走过距离长,
几乎一直在加速。
小颗粒，加速时间短，走过距离短,
加速段可忽略。
例1 斯托克斯区加速段
由
6
d pg
3 p
6
d g
Re p <2（Stocks区） Re p =2~500（Allen区） Re p=500~2×105（牛顿区）
18.5 0.6 Re p
0.44
FD u
0.44
FD u
2
下降到0.1左右
2.4 自由沉降 1．沉降的加速阶段 设颗粒初速度为0
重力
浮力
Fg mg
2.8 颗粒的绝对速度up
例3 ut=0.1m/s u=0, u=0.05m/s, u=0.1m/s, u=0.15m/s,
up= up= up= up=
, , , 。
讨论：
（1）流体静止u＝0，则颗粒绝对速度 u p ut （2）流体以速度u向上运动，则 u p u ut
以向上为正方向，则 u p u ut 若 u ut ，则颗粒向上运动。 若
2.7 实际应用 1．落球粘度计 已知：l,，dp，ρp，ρ，τ 求：μ 解： l ut 2
d p ( p )g 先设在斯区，则 18ut
再验 Re d p ut 2 p 落球粘度计要求在斯托克斯区使用
2．沉降天平
可以由已知的μ,ρp,ρ, ut 求：dp
降尘室 旋风分离器 15m(510m)
目的 原理
实现气-固分离 >3050m
重力沉降
ut 4 gd p p 3
离心沉降
当Rep<2，Stokes区
2
ut
dp p g 18
24 Re p
3.1 重力沉降设备（降尘室） 假设： ①入口气体均布 ②固体颗粒与气体同速前进 u<1m/s ③入口固体颗粒均布 任一流体质点（及颗粒）有水平速度
u ut
，则颗粒向下运动。
（3）流体以速度作水平运动，则 u p ut u
2.8 颗粒的绝对速度up
例3 ut=0.1m/s u=0, u=0.05m/s, u=0.1m/s, u=0.15m/s,
up= up= up= up=
0.1 , 0.05 , 0 , -0.05 。
3 沉降分离设备
重力降尘室加隔板 qV=(n+1)A底utmin 理论上增加至n+1倍 不利因素：实际隔板太多，速度太大， 吹起板上颗粒，会重新带出
例 1 现有一密度为 2500kg/m3, 直径为 0.5mm的尼 龙珠放在密度为800kg/m3的某液体中自由沉降,测 得ut=7.5×10-3m/s, 试求此液体的粘度。 解：设Rep<2, 则
③若小颗粒在斯托克斯区沉降，则 d2 p min ( p ) g qV A底 t↑,μ气↑, 18 故气体先除尘后加热比先加热后除尘好 ④当dp<dpmin时,若在斯区沉降
dp ut i ut min d p min
2Leabharlann 设计型计算： 已知：qV,要100%除去的dpmin 求：A 操作型计算： 已知：qV,A 求：dpmin，ηi (dp<dpmin)