南京工业大学2011化工原理答疑

2 K
2 1
2 K
Hg max
u = H S ,允 − − ∑ H f 1− 2 2g
2 2
2.3 计算举例
[例] 有一精馏塔，操作压力P塔 有一精馏塔，操作压力 =560mmHg(真空度 ，釜内液体 真空度)， 真空度 处于沸腾状态，塔釜连续出料， 处于沸腾状态，塔釜连续出料， 泵放在低于液面4.2m处, 处 泵放在低于液面 ρL=950Kg/m3, 吸入管阻力 f1吸入管阻力ΣH
p1
u12 p2 u2 2 + gz1 + = + gz2 + + ∑ hf ρ 2 ρ 2
l u2 = − ∑ hf = − λ ⋅ ⋅ d 2 ρ ρ ρ p1 p1
2
p2
1.5 × 9.81×104 1000 1.747 2 = − 0.0189 × × 1000 0.045 2 = 147015 − 64.092 = 83.058 J / kg
3.2 基本公式
dv KA2 = dτ 2 (V + V e )
1. 过滤速率计算式
dq K 2(∆Pm )1− S = K= dτ 2( q + qe ) τ
2
2. 恒压过滤方程
V + 2VVe = KA τ
2 2
3.3 计算举例
某板框压滤机恒压下操作,经 过滤 过滤,得滤液 某板框压滤机恒压下操作 经1h过滤 得滤液 2m3，过滤介质阻力可略。试问 过滤介质阻力可略。试问: 共得多少滤液? ①若操作条件不变, 再过滤 共得多少滤液 若操作条件不变 再过滤1h,共得多少滤液 后即把压差提高一倍, ②在原条件下过滤1h后即把压差提高一倍 在原条件下过滤 后即把压差提高一倍 再过滤1h,已知滤饼压缩性指数 再过滤 已知滤饼压缩性指数s = 0.24 ,共 已知滤饼压缩性指数 共 可得多少滤液? 可得多少滤液
3. 流体流过滤饼即为流过一固体颗粒的固定 因液体通过滤饼的流速较低，属层流， 床，因液体通过滤饼的流速较低，属层流， 过滤速率就是流体通过固定床的空速， 过滤速率就是流体通过固定床的空速，是采 用欧拉公式还是柯士尼公式？（ ？（P100） 用欧拉公式还是柯士尼公式？（ ） 4. 颗粒的沉降速度的定义是什么？ 颗粒的沉降速度的定义是什么？ 5. 降尘室气体处理能力跟哪些因素有关？ 降尘室气体处理能力跟哪些因素有关？ 6. 什么是临界粒径？旋风分离器性能好坏的标 什么是临界粒径？ 志是什么？ 志是什么？
解：
1
2
p2
1
2
d = 51 − 3 × 2 = 45mm u = π
10 / 3600 (0.045) 2
= 1.747 m / s
4
µ = 1cp = 1×10 N ⋅ s / m
−3
2
0.045 ×1.747 ×1000 Re = = = 7.8615 ×104 µ 1×10−3 dug
0.3164 λ= = 0.0189 0.25 (78615)
第一章 流体流动
1.1 基本概念
1.什么叫流体？流体不同于固体的特征是什么？ 什么叫流体？流体不同于固体的特征是什么？ 什么叫流体 2. 流体是由大量分子组成，而每个分子行为千 流体是由大量分子组成， 差万别，且分子间是不连续的。因此， 差万别，且分子间是不连续的。因此，提出连 续介质模型的意义是什么？ 续介质模型的意义是什么？(P7) 3.流体具有粘性的原因是什么？流体粘度是衡 流体具有粘性的原因是什么？ 流体具有粘性的原因是什么 量粘性大小的物理量， 量粘性大小的物理量，流体静止时是否具有粘 度？
2
He = A − BV
2
1～K截面
p1 u pK u + Z1 + = + ZK + + ∑ H f 1− 2 + ∑ H f 2− K ρg 2g ρ g 2g p1 pK u − − − ∑ H f 1− 2 − ∑ H f 2− K Hg = Z K − Z1 = ρ g ρ g 2g
以允许吸上真空高度[H 计算 计算H 以允许吸上真空高度 S]计算 g,max
2.2 基本公式
1.管路特性曲线 管路特性曲线 泵特性曲线 2. 泵的最安装高度
H g,max p1 pv = z K − z1 = − − ∆h允 − ∑ H f,1− 2 ρg ρg
环 境 大 气 压 工 质 温 度 由 流 量 查 附 录 吸 入 管 路 阻 力
He ' = H 0 + KV
∴ H g,max = −∆h允 − ∑ H f,1− 2 = −4.0 − 0.92 = −4.92m
因此，把泵放在低于液面4.2m处不能正常工作， 因此，把泵放在低于液面4.2m处不能正常工作，会发 4.2m处不能正常工作 生汽蚀应放在液面以下4.92m 4.92m处 理论上越低越好） 生汽蚀应放在液面以下4.92m处（理论上越低越好）
第三章 过滤 沉降 流态化
3.1 基本概念
1.颗粒的比表面积 ，床层的孔隙率为 ，则 颗粒的比表面积a，床层的孔隙率为ε， 颗粒的比表面积 床层的比表面积是多少？ 床层的比表面积是多少？ 2.固定床结构的一维简化模型有哪些特点？ 2.固定床结构的一维简化模型有哪些特点？ 固定床结构的一维简化模型有哪些特点
4.2 基本公式
1. 流体在管内强制对流给热
du ρ CP µ α = 0.023 λ d µ λ
流速或流量加倍
0.8
0.3或 0.4
α =2 α
' 0.8
2. 串联传热
Q = KA∆tm = WhC ph (T1 − T2 ) = Wc C pc (t2 − t1 )( w)
1.2 基本公式
1. U形压差计 形压差计 2.机械能守恒方程 机械能守恒方程
pm1 − pm2 = ( ρ i − ρ ) gR
2 1 2
p1
u p2 u2 + gz1 + = + gz2 + + ∑ hf ρ 2 ρ 2
2 2
3.阻力计算 阻力计算
∑h
f
= λ[( L + ∑ Le ) / d ]u / 2 = [λ ( L / d ) + ∑ ζ ]u / 2
3. 传热系数
bd o do 1 1 = + Ro + + Ri + Ko αo λ dm α i di
（看清题目给的条件，有些热阻项可忽略不计） 看清题目给的条件，有些热阻项可忽略不计）
4.3 计算举例
欲设计一列管式换热器,用 ℃ 欲设计一列管式换热器 用110℃的饱和水蒸气将 1400kg/h的常压空气由 ℃预热到 ℃。 的常压空气由20℃预热到95℃ 的常压空气由 (1)若初步选定采用单管程换热器 空气走管程 管束 若初步选定采用单管程换热器,空气走管程 若初步选定采用单管程换热器 空气走管程, 的铜管组成。 由120根φ25×2.5mm的铜管组成。试确定所需的管 根 × 的铜管组成 束长度。 束长度。 (2)若选用双管程浮头式列管换热器。管子总数、管 若选用双管程浮头式列管换热器。 若选用双管程浮头式列管换热器 管子总数、 长及直径同上。空气流量及进口温度不变。 长及直径同上。空气流量及进口温度不变。则空气 的出口温度有无变化?试计算之 试计算之。 的出口温度有无变化 试计算之。 在计算中,冷凝液膜的热阻 冷凝液膜的热阻、 在计算中 冷凝液膜的热阻、管壁及其两侧污垢热 阻可忽略不计,其空气平均温度下的物性可取 其空气平均温度下的物性可取:黏度 阻可忽略不计 其空气平均温度下的物性可取 黏度 µ=0.02cP,比热 比热:Cp=1.0kJ/(kg·℃),导热率 比热 ℃ 导热率 λ=0.029W/(m·℃), 密度 ℃ 密度ρ=1.076kg/m3。
则 (V ')2-V2 = K 'A2(τ ' - τ ) 即 (V ')2-22 = 6.774×1 × ∴V ' = 3.282 m3
第四章 传热与换热器
4.1 基本概念
1. 传热的三种基本方式是什么？ 传热的三种基本方式是什么？ 2. 对流传热的特点是什么？ 对流传热的特点是什么？ 3. 钢、不锈钢、水、空气在同温度下的导热 不锈钢、 系数（热导率）的大小比较。 系数（热导率）的大小比较。它们随温度如 何变化？ 何变化？
(1)∵Ve=0, V 2 = KA2τ 即 22 = KA2×1 ∵ ∴ KA2 = 4 m6/h 又 (V 2)2 = 4×τ2 =4×2 , 得 V 2= 2.828 m3 × × (2)过滤 小时后 压差提高一倍 过滤1小时后 过滤 小时后,压差提高一倍 由K ∝∆p(1-S)得
K 'A2 = (∆p'/∆p)(1-S) KA2 = 2(1-0.24) × 4= 6.774 m6/h
4.什么叫速度边界层？产生的原因是什么？ 什么叫速度边界层？产生的原因是什么？ 什么叫速度边界层 5.量纲分析（因次分析）可以减少变量，减少 量纲分析（因次分析）可以减少变量， 量纲分析 实验工作量，减少实验设备， 实验工作量，减少实验设备，减少实验流体种 由无量纲数群（无因次数群） 类。由无量纲数群（无因次数群）表示的关联 式可推广应用于其他设备和其它流体， 式可推广应用于其他设备和其它流体，条件是 什么？ 什么？ （P30） ） 6.分析 形管压差计受力平衡的重要依据是什 分析U形管压差计受力平衡的重要依据是什 分析 么？ 7.局部阻力产生的原因和实质是什么？ 局部阻力产生的原因和实质是什么？ 局部阻力产生的原因和实质是什么 8.如何计算非圆形截面管道的当量直径？ 如何计算非圆形截面管道的当量直径？ 如何计算非圆形截面管道的当量直径
2=0.92m, ∆h允=4.0m.
F
P塔
1 4.2m 2