化工原理流体力学PPT

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化工原理课件 第十一章 气液传质设备

化工原理课件 第十一章 气液传质设备

比表面积 填料特性 空隙率
填料因子
类型: 个体填料
规整填料
在选择填料时,一般要求:
比表面积及空隙率要大,
填料的润湿性要好,
气体通过能力大,阻力小,
液体滞留量小,
单位体积填料的重量轻, 造价低,并有足够的机械强度。
《化工原理》电子教案/第十一章
六、塔板负荷性能图
设计出的塔板结构是否合理,是否能满足上述各项流 体力学性能良好的要求,需要检验。
检验的方法就是绘制塔板负荷性能图(理论上,每块 塔板都有一个负荷图)。
《化工原理》电子教案/第十一章
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VG
操作弹性=气量上限 气量下限
液相下限线
六、塔板负荷性能图
过量液沫夹带线
液泛线
操作点1
了不少于80种的各 种类型塔板。
缺点:结构复杂,制造成本高,压降大,液泛气速
筛 孔 型
低,故生产能力较小。
浮 阀 型
喷 射 型 :
其 它 型 :
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《化工原理》电子教案/第十一章
二、板式塔类型
泡 罩 型
筛 孔 型
特点:结构简单、造价低、压降小、生产能
浮 阀 型 喷 射 型 :
1、漏液
2、液沫夹带
3、液泛
4、气泡夹带
5、塔板上的液面落差
6、塔板上液体的返混
7、气体通过塔板的压降
8、液体停留时间
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《化工原理》电子教案/第十一章
四、塔板的流体力学性能
1、漏液 ----- 一定存在,不可避免。
严重漏液----不允许,是塔的不良操作现象之一。
不良后果:降低板效,严重时使板上不能积液。 产生的原因:气速过小,或液体分布严重不均。

化工原理-1章流体流动

化工原理-1章流体流动

yi为各物质的摩尔分数,对于理想气体,体积分数与摩尔分数相等。
②混合液体密度计算
假设液体混合物由n种物质组成,混合前后体积
不变,各物质的质量百分比分别为ωi,密度分 别为ρi
n 1 2 混 1 2 n
1
例题1-1 求甲烷在320 K和500 kPa时的密度。
第一节 概述
流体: 指具有流动性的物体,包括液体和气体。
液体:易流动、不可压缩。 气体:易流动、可压缩。 不可压缩流体:流体的体积不随压力及温度变化。
特点:(a) 具有流动性 (b) 受外力作用时内部产生相对运动
流动现象:
① 日常生活中
② 工业生产过程中
煤气
填料塔 孔板流量计
煤气
水封
泵 水池
水
煤 气 洗 涤 塔
组分黏度见---附录9、附录10
1.2.1 流体的压力(Pressure) 一.定义
流体垂直作用于单位面积上的力,称为流体 的压强,工程上一般称压力。
F [N/m2] 或[Pa] P A
式中 P──压力,N/m2即Pa(帕斯卡);
F──垂直作用在面积A上的力,N;
A──作用面积,m2。
工程单位制中,压力的单位是at(工程大气压)或kgf/cm2。 其它常用的压力表示方法还有如下几种: 标准大气压(物理大气压)atm;米水柱 mH2O; 毫米汞柱mmHg; 流体压力特性: (1)流体压力处处与它的作用面垂直,并总是指向流体 的作用面。
液体:T↑,μ↓(T↑,分子间距↑,范德华力↓,内摩擦力↓) 气体:T↑,μ↑(T↑,分子间距有所增大,但对μ影响不大, 但T↑,分子运动速度↑,内摩擦力↑)
压力P 对气体粘度的影响一般不予考虑,只有在极高或极 低的压力下才考虑压力对气体粘度的影响。

化工原理教学绪论课件PPT

化工原理教学绪论课件PPT
解:
解:(1)结晶产品量 P 及水分蒸发量 W
首先根据题意画出过程示意图。
水,W kg/h
料液
1000kg/h 20%KNO3
蒸发器
S kg/h
50%KNO3
R kg/h
37.5%KNO3
结晶器
结晶产品 P kg/h
4% 水
21
在图中绿色虚线方框所示的范围内作物料衡算。
因过例程0-2中b 无化学反应,且为连续稳定过程,故可写出总物
28
概括
主要内容
化
工
理论基础
原
理
工程学科
课程学习
研究化工 单元操作 的基本原理: 典型化工单元设备的原理、结构 选型以及工艺尺寸的计算。
高等数学 物理学 物理化学
综合运用基础知识,有目的地解决 工程实际问题
目的并不只是 认识一些自然现象, 而是解决真实的、复杂的生产问题。
从复杂事物中排除非主要因素,抽出 关键环节,以合理的简化方式建立物 理和数学模型,解决工程问题。
经验方法 相似准则:利用经验公式和实验曲线进行设计和工程放大。
量纲分析:得出无因次准数方程,使实验参数最少,简化实验。
注:该方法着眼于过程参数的整体变化,不究其微观机理, 得到的结果带局限性 ,不可任意推广。
理论方法 利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述——
建立数学模型。
10
课程研究主线
其目的是满足工艺要求。
6
2、化工原理课程的内容 ——具体的单元操作 化工常用单元操作
单元操作 目 的
物态
原 理 传递过程
流体输送 输 送
液或气 输入机械能
搅拌 过滤 沉降
混合或分散

化工原理 第一章 流体的流动现象

化工原理 第一章 流体的流动现象
N.s / m2
/
m3
m0kg0s0
2019/8/3
4、流动形态的判别方法 大量的实验结果表明,流体在直管内流动时:
(1)当Re≤2000时,流动为层流,此区称为层流区; (2)当Re≥4000时,一般出现湍流,此区称为湍流 区; (3)当2000< Re <4000 时,流动可能是层流,也可 能是湍流,与外界干扰有关,该区称为不稳定的过 渡区。
2019/8/3
【例】20℃的水在内径为50mm的管内流动,流速为 2m/s,试分别用SI制和CGS制计算Re数的数值。
注意:在计算Re时,一定要注意各个物理量的单位 必须统一。
【解】(1)用SI制计算:从附录五查得20℃时:
ρ=998.2kg/m3,μ=1.005mPa.s,
已知:管径d=0.05m,流速u=2m/s,
2019/8/3
【剪应力】 【定义】单位面积上的内摩擦力称为剪应力,以τ表 示,单位为Pa。
前式可改变为: du
dy
【结论】 流体层间的内摩擦力或剪应力与法向速度 梯度成正比。
2019/8/3
(6)牛顿型流体非牛顿型流体
【牛顿型流体】剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体,包括所有气体和大多数液体; 【非牛顿型流体】不符合牛顿粘性定律的流体,如 高分子溶液、胶体溶液及悬浮液等。
2019/8/3
飞机的“隐形杀手”-晴空湍流
1999年10月17日中午一架由昆明飞往香港的南方 航空公司的班机在香港上空突然遇到一股强大气流 ,在5至10秒内飞机急坠2000英尺,导致45人撞向机 舱顶部受伤。导致这场飞行事故的“罪魁祸首” 就 是人称飞机的“隐形杀手”-晴空湍流。
一般来说,飞机在穿越云层或遇到强大气流时, 会出现颠簸。在万里晴空中,有时也会像平静的海 面下藏有汹涌的暗流一样,偶尔会出现强烈的扰动 气流,使飞机产生剧烈颤簸,航空气象专家称这种 来无影去无踪的气流为晴空湍流。

化工原理_36特殊精馏_板式塔的流体力学性能

化工原理_36特殊精馏_板式塔的流体力学性能

塔板上的液面 落差示意图
一、板式塔的流体力学性能
分析 △
~
气液分布 均匀程度
~
泡罩塔板 浮阀塔板 筛孔塔板 塔径
塔板效率
△大 △中
与塔板的 结构有关
△
与塔径、液 体流量有关
△小
流量
~△ ~△
二、板式塔的操作特性
1.塔板上的异常操作现象 (1)漏液 在正常操作塔板上,液体横向流过塔板,然后 经降液管流下。当气体速度较小时,气体通过升气 孔道的动压不足以阻止板上液体经孔道流下时,便 会出现漏液现象。 为保证塔正常操作,漏液量应不大于液体流量 的10%。漏液量为10%的气体速度称为漏液速度,它 是板式塔操作气速的下限。
2. 塔板压降 气体通过塔板需克服一定的阻力塔板压降。 干板阻力 板上各部件所造成的局部阻力。 塔板 充气液层阻力 阻力 板上充气液层的静压力形成的阻力。 表面张力阻力 液体表面张力形成的阻力。 塔板压降=干板压降+充气液层压降+表面张力压降
一、板式塔的流体力学性能
分析 塔板压降 塔板压降
~ ~
气液接 触时间 塔釜温度 气体阻力
~
塔板效率
~ 能量消耗
对热敏性物系的分离,应采用较低的塔板压降。
一、板式塔的流体力学性能
3. 液面落差 当液体横向流过塔板时,为克服板上的摩擦阻 力和板上部件(如泡罩、浮阀等)的局部阻力,需 要一定的液位差,则在板上形成由液体进入板面到 离开板面的液面落差。
液面 落差
学 习 指 导
板式塔 塔板的主要类型 板式塔的流体力学性能 板式塔的操作特性 塔板效率
第九章 蒸 馏
9.9 板式塔 9.9.1 塔板的类型及性能评价 9.9.2 塔板的结构 9.9.3 板式塔的流体力学性能和操作特性

化工原理课程设计PPT课件

化工原理课程设计PPT课件
(2)溢流装置 采用单溢流 弓形降液管 平形受液盘及平形溢流堰 不设进口堰
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
hOW
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Hd
hW
h0
h1
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
lW A f
R
t
Aa
WD
x
WS
Dppt精选版
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型,并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
1
LS VS
Lvmm((提提)) 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
0
20
0.2
可取安全系数为(安全系数0.6—0.8)
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
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流体的流动形态和阻力损失




1、流体流动的类型 2、如何判定流体流动的类型 3、层流内层的概念 4、流体阻力的表现和来源 5、减低流体阻力的途经
三明市高级技工学校化工原理电子课件
作业:
P75 20、21、25
(1)流体流动的形态
问题1:一杯水滴入一滴黑墨水,结果怎样? 结论:黑色水会慢慢散开,整杯水变黑 问题2:流动的水中加入有色水会怎样呢?
做实验!
英国物理学家雷诺就做了这样的实验
任务:回去上网查一下雷诺是一个怎样的人呢?
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雷诺实验:
实验装置
三明市高级技工学校化工原理电子课件
小知识
三明市高级技工学校化工原理电子课件
三明市高级技工学校化工原理电子课件
小知识 湍流大家并行攻关难题的足迹
科学和艺术向来只有一线之隔,文艺复兴时期的达 · 芬奇无疑是湍流研究 的先驱,甚至可以说是开创者。而湍流的科学概念,最早由英国著名物理学 家雷诺于1883年提出,自此以后的130年以来,一大批世界顶级物理学家、 应用数学家、流体力学家和工程师为探索湍流付出了巨大努力,产生了大量 思想,但湍流至今尚未取得实质性突破。这些科学巨匠包括但不限于:泰勒 ( 20 世纪物理学泰斗)、普朗特(现代流体力学之父,钱学森师爷)、冯. 卡门(航空航天时代的科学奇才,钱学森导师),韦纳· 海森堡和李政道(诺 贝尔奖得主),Komolgorolov(前苏联最著名的数学家,湍流唯象理论的 奠基人),Kraichnan(爱因斯坦博士后,现代湍流分析理论开创者),周培 源(爱因斯坦博士后,著名理论物理学家,北京大学前校长,湍流模式理论 泰斗)、 U.Frish(当代湍流界泰斗、法国科学院院士、恩师的导师)。梳 理已有理论成果,我们发现绝大多数、包括被认为是很重要的成果都是针对 理想湍流的。但真实世界并不存在理想湍流,对理想湍流的研究解决不了真 实湍流问题。这既源于针对理想湍流所采用的假设在真实湍流场根本不能满 足,但源于均匀各项同性湍流这一理想模型没有保留真实湍流的本质。鉴于 此,近年周恒院士、张涵信院士、佘振苏教授等呼吁加强对真实湍流的研究。

化工原理 流体


UNILAB
1.1.1流体及其特征 定义:流体包括液 包括液体和气体, 体,由大量的彼此之间具有 间距的单个分子组成,分子作随机无规则运动。 特征: 具有流动性; 无固定形状,随容器的形状而改 变; 在外力作用下内部发生相对运动 1.1.2 连续介质模型 流体是由无数流体质点(微团)连续组成,流 体质点(微团)与分子自由程比充分地大,体现 了宏观性质, 质,同时流体质点对所考虑工程问题的 尺度来说,又是充分地小,体现了“点”位置流 体性质。 质。
UNILAB
§1.1概述 流体流动是在化工生产中的一个基本过程,在化工 生产中常见的流体流动如下: 1) 流体输送 2) 压强、流速、流量的测量 3) 为强化设备提供适宜的条件
UNILAB
1) ---需要研究流体的流动规律以便进行管路的 设计、输送机械的选择及所需功率的计算 2) ---了解、控制生产过程,需对压强、流速、 流量等一系列参数进行测定,而这些测定多以 流体静止或流动规律为依据。 3) ---化工设备中传热、传质等多是在流动条件 下进行,故流体流动对这些过程有重要影响。
【补例】pa paUNILAB Nhomakorabea1)
PA = PA'
h1
ρ1 ρ2
. .
B
B’
A与A’两点在静止、连续、同一种 流体内并在同一水平面上,所以截面 A-A’是等压面。
h
PB = PB' 关系不成立
B与B’两点虽在静止流体的同一 水平面上,但不是连通着的同一种 流体,即截面B-B’不是等压面
h2
. .
A
2. 流体静力学方程
----研究流体处于静止状态下的力的平衡关系 (1) 流体静力学方程的推导 (外界大气压) p0 F1 h F2 z2 z1 F1 1’ ⊙选基准水平面 F1=p1A ⊙受力分析 F2=p2A

流体力学

f
4.柏努利方程应用(讲解例题,重点):
计算高位槽高度; 计算送料的压缩气体压力; 计算流体流速和流量; 确定输送设备的有效功率Ne=WWe
例题练习
如图所示,用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均 恒定不变,输送管路尺寸为83×3.5mm,泵的进出口管道 上分别安装有真空表和压力表,压力表安装位置离贮槽的 水面高度H2为5m。当输水量为36m3/h时,进水管道全部阻 力损失为1.96J/kg,出水管道全部阻力损失为4.9J/kg,压 力表读数为2.452×105Pa,泵的效率为70%,水的密度为 1000kg/m3,试求: (1)两槽液面的高度差H为多少? (2)泵所需的实际功率为多少kW? H
所以
2.质量流速:单位时间内流体流经管道单位截面 积的质量, 即 所以
若为圆形管道,由流量和流速可确定管道的直径 d
u

Vs d2

4Vs d u
4
二、稳定流动和不稳定流动
稳定流动:在流动系统中,各固定截面上流体的流速、压强 、密度等有关物理量不随时间而变化,这种流动称为定态流 动或稳定流动。在不等径的管路中,流速也会变化?? 不稳定流动:在流动系统中,各截面上流体的流速、压强、 密度等有关物理量随时间而变化,这种流动称为非定态流动 或不稳定流动。
测定压力
绝对压力
零压力、绝对真空
所以
真空度 = 大气压-绝对压力
例题1-4,1-5(学生讲解)
三、静力学基本方程
1.内容 描述静止流体内部压力(压强)变化规律的数学表达式。 推导:
p1

gz1
p2

gz2
p2 p1 g z1 z2 p p0 gh
2.使用条件:静止的同一种连续的流体;流体密度恒定。

化工原理PPT蒸馏和吸收塔设备


缺陷:张角固定,在气量较小时,经舌孔喷射旳气速低,塔
板漏液严重,操作弹性小。
液体在同一方向上加速,有可能使液体在板上旳停留时
间太短、液层太薄,板效率降低。
15
为使舌形塔板适应低负荷生产,提升操作弹性, 研制出了可变气道截面(类似于浮阀塔板)旳浮舌 塔板。
特点为操作弹性大、压强降小、构造简朴、效 率高。
降液管
液
相
流动。
气相
错流塔板应用很广,按塔板详细构造形式可分 为:泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、舌形塔板等。
6
逆流塔板(穿流塔板):
塔板上不设降液管,气、液两相同步由塔板
上旳孔道或缝隙逆向穿流而过,板上液层高度靠 气体速度维持。
优点:塔板构造简朴,板上无液面差,板面充分
利用,生产能力较大;
缺陷:操作弹性及板效率不及错
材质:陶瓷、金属、塑料
乱堆填料 装填措施
整砌(规整)填料
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拉西环 阶梯环
鲍尔环
环
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鞍形环
波纹板
波纹网
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1)散装填料
(1)拉西环 最早使用旳一种填料,为
高径比相等旳陶瓷和金属等制
成旳空格低廉,且对它旳研究较为充
分,所以在过去较长旳时间内得到了广泛旳应用。
缺陷:高径比大,堆积时填料间易形成线接触,故
①根据设计任务和工艺条件,拟定设计方案; ②根据设计任务和工艺条件,选择塔板类型; ③拟定塔径、塔高等工艺尺寸; ④进行塔板旳构造设计; ⑤进行流体力学验算; ⑥绘制塔板旳负荷性能图; ⑦根据负荷性能图,对设计进行分析,若设计不够
理想,可对某些参数进行调整,反复上述设计过 程,一直到满意为止。
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3.3 填料塔
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