流体流动至传热例题.

1、化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章1/111 例：例：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从12（质量）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求：（1）各蒸发器每小时蒸出水分的量；（2） 第一蒸发器送出的溶液浓度。 解：解：首先画一个流程图表示进行的过程首先画一个流程图表示进行的过程 用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。 划定衡算的范围划定衡算的范围 为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围，用一圈封闭的虚线画出。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章2/111 选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作选择衡

2、算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作以一批操作为基准）以一批操作为基准） 由于连续操作，以1小时为基准。蒸发器1蒸发器2x1W1W2F0=5000kg/hx0=0.12F1F2x2=0.3化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章3/111 确定衡算对象确定衡算对象 此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的NaOH溶液量B，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。 对盐作物料衡算：2200 xFxF对总物料作衡算：2125000WWF代入已知数据，得：23 . 012. 05000FhkgF/20002hkgWW/300021由题意知1205. 1WW hkgWhkgW/6 .1

3、536 /4 .146321化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章4/111 求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发器为衡算范围。对盐作物料衡算：1100 xFxF 对总物料作衡算：110FWF 代入已知数据，得：1112. 05000 xF14 .14635000F解得：hkgF/6 .35361%97.161697. 01x化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章5/111衡算方法（1）、绘流程图）、绘流程图 （2）、划定衡算范围）、划定衡算范围（3）、规定衡算基准）、规定衡算基准 （4）、列出衡算式并求解）、列出衡算式并求解 方框、带箭头的物流线、物流的参数方

4、框、带箭头的物流线、物流的参数 力图使衡算简单力图使衡算简单化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章6/1112、 热量衡算热量衡算(energy balance)依据：能量守恒定律依据：能量守恒定律（law of energy conservation） 即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量与损失的热量之和。与损失的热量之和。LQQIQ0 热量衡算通式热量衡算通式或写成或写成LIQwHwH0)()(化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章7/111 热量衡算的基本方法与物料衡算的方法相同，也必须首热量衡算的基本方

5、法与物料衡算的方法相同，也必须首先划定先划定衡算范围衡算范围及及衡算基准衡算基准。 此外应注意焓是相对值，因此必须指明此外应注意焓是相对值，因此必须指明基准温度基准温度，习惯，习惯上选上选0为基准温度，并规定为基准温度，并规定0时液态的焓值为零时液态的焓值为零。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章8/111 例例：在换热器里将平均比热为在换热器里将平均比热为3.56kJ/（kg）的某溶液自的某溶液自25加热到加热到80，溶液流量为，溶液流量为1.0kg/s，加热介质为加热介质为120的饱的饱和水蒸气，其消耗量为和水蒸气，其消耗量为0.095kg/s，蒸气冷凝成同温度的饱和蒸气冷凝

6、成同温度的饱和水排出。试计算此换热器的热损失占水蒸气所提供热量的百水排出。试计算此换热器的热损失占水蒸气所提供热量的百分数。分数。解：解：根据题意画出流程图根据题意画出流程图 换热器换热器120饱和水蒸气饱和水蒸气0.095kg/s120饱和水饱和水0.095kg/s1.0kg/s25溶液溶液80溶液溶液1.0kg/s化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章9/111基准：基准：1s在图中在图中虚线范围内作热量衡算虚线范围内作热量衡算120饱和水蒸气的焓值为饱和水蒸气的焓值为2708.9kJ/kg，120饱和水的焓值饱和水的焓值为为503.67kJ/kg。在此系统中输入的热量：在此系

7、统中输入的热量： 21QQIQ蒸气带入的热量：蒸气带入的热量： kwQ3 .2579 .2708095. 01溶液带入的热量溶液带入的热量：kwQ8902556. 30 . 12kwIQ3 .346893 .257输出的热量：输出的热量： 43QQQO化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章10/111冷凝水带出的热量： kwQ8 .4767.503095. 03溶液带出的热量： kwQ8 .28408056. 30 . 14kwQQQ6 .3328 .2848 .47430根据能量衡算式，有： LIQQQ0kw.kw.QQQIL713633233460热量损失的百分数= %54.

8、68 .473 .2577 .13化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章11/111 例：用3种压差计测量气体的微小压差 PaP100 试问： 1）用普通压差计，以苯为指示液，其读数R为多少？化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章12/111 2）用倾斜U型管压差计，=30，指示液为苯，其读 数R为多少？ 3）若用微差压差计，其中加入苯和水两种指示液，扩大 室截面积远远大于U型管截面积，此时读数R为多少？ R为R的多少倍？已知：苯的密度 3/879mkgc水的密度 3/998mkgA 计算时可忽略气体密度的影响。 解：1）普通管U型管压差计gPRC807. 987910

9、0m0116. 0化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章13/1112）倾斜U型管压差计 30singPRC3）微差压差计 gPRCA0116. 00857. 0RR故：5 . 0807. 9879100m0232. 0807. 9879998100m0857. 039. 7化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章14/111 例例：利用远距离测量控制装置测定一分相槽内油和水的两利用远距离测量控制装置测定一分相槽内油和水的两相界面位置，已知两吹气管出口的间距为相界面位置，已知两吹气管出口的间距为H1m，压差计中压差计中指示液为水银。煤油、水、水银的密度分别为指示液为水银。

10、煤油、水、水银的密度分别为800kg/m3、1000kg/m3、13600kg/m3。求当压差计指示。求当压差计指示R67mm时，界时，界面距离上吹气管出口端距离面距离上吹气管出口端距离h。 解解：忽略吹气管出口端到忽略吹气管出口端到U 型管两侧的气体流动阻型管两侧的气体流动阻 力造成的压强差，则：力造成的压强差，则：21 ,ppppba化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章15/111hHghHgPa水油1（表）1gHPb油(表）gRppHg21gRhHgghHg水油油水水RHhHg8201000067. 0136000 . 11000m493. 0化工原理化工原理电子教案电子教

11、案/ /第一章第一章16/111例例1：如图所示，某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过：如图所示，某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过1.07104Pa（表压），需在炉外装有安全液封，其作用是（表压），需在炉外装有安全液封，其作用是当炉内压强超过规定，气体就从液封管口排出，试求此炉当炉内压强超过规定，气体就从液封管口排出，试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度的安全液封管应插入槽内水面下的深度h。解解：过液封管口作基准水平面过液封管口作基准水平面o-o，在其上取，在其上取1，2两点。两点。压强炉内 1P41007. 1aPghPPa212PPghPPaa41007. 1mh09. 1化工原

12、理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章17/111 例例2：真空蒸发器操作中产生的水蒸气，往往送入本题附图真空蒸发器操作中产生的水蒸气，往往送入本题附图所示的混合冷凝器中与冷水直接接触而冷凝。为了维持操作所示的混合冷凝器中与冷水直接接触而冷凝。为了维持操作的真空度，冷凝器的上方与真空泵相通，不时将器内的不凝的真空度，冷凝器的上方与真空泵相通，不时将器内的不凝气体（空气）抽走。同时为了防止外界空气由气压管漏入，气体（空气）抽走。同时为了防止外界空气由气压管漏入，致使设备内真空度降低，因此，气压管必须插入液封槽中，致使设备内真空度降低，因此，气压管必须插入液封槽中，水即在管内上升一定高度水即

13、在管内上升一定高度h，这种措施称为，这种措施称为液封液封。若真空表。若真空表读数为读数为 8.0104Pa，试求气压管内水上升的高度，试求气压管内水上升的高度h。 解解：设气压管内水面上方的绝对压强为设气压管内水面上方的绝对压强为P，作用于液封，作用于液封槽内水面的压强为大气压强槽内水面的压强为大气压强Pa，根据流体静力学基本方程，根据流体静力学基本方程式知：式知：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章18/111ghPPagPPhag真空度81. 91000100 . 84m15. 8化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章19/111习题课习题课 Q 2 换换热热器器

14、 2 z2 1 泵泵 z1 1 Ws使用机械能衡算方程时，应注意以下几点（使用机械能衡算方程时，应注意以下几点（结合例结合例1说明说明）：）：包含待求变量。包含待求变量。控制体内的流体必须连续、均质；控制体内的流体必须连续、均质；有流体进出的那些控制面（流通截面）应与有流体进出的那些控制面（流通截面）应与流动方向相垂直，且已知条件最多；流动方向相垂直，且已知条件最多；v 控制体的选取：控制体的选取：v 基准水平面的选取基准水平面的选取 v 压力压力用绝压或表压均可，但两边必须统一。用绝压或表压均可，但两边必须统一。fewpugzwpugz2222121122一般将基准面定在某一流通截面的中心上

15、一般将基准面定在某一流通截面的中心上 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章20/111【例例】 轴功的计算轴功的计算 2 2 气气 体体 洗洗 涤涤 塔塔 5m 泵泵 气气 体体 3 3 1m 1m 4 4 贮贮 槽槽 废废 水水 池池 1 1 0.2m 如图所示，已知管道尺寸为如图所示，已知管道尺寸为 114 4 mm，流量为流量为85 m3/h，水在管路中（喷头前）流，水在管路中（喷头前）流动的总阻力损失为动的总阻力损失为10 J/kg ，喷头前压力较，喷头前压力较塔内压力高塔内压力高100 kPa，水从塔中流入下水道，水从塔中流入下水道的阻力损失为的阻力损失为12 J/kg

16、。求泵供给的外加功率。求泵供给的外加功率。 解：解： 按照控制体按照控制体选取原则选取原则，应取面应取面1-1至面至面2-2，而不，而不能取面能取面1-1至面至面3-3或面或面1-1至面至面4-4。mmd10642114 由已知条件可知管内径由已知条件可知管内径化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章21/111【例例】 轴功的计算轴功的计算212222121122 fewpugzwpugz 在面在面1-1和面和面2-2间有间有 2 2 气体气体 洗涤塔洗涤塔 5m 泵泵 气体气体 3 3 1m 1m 4 4 贮槽贮槽 废水池废水池 1 1 0.2m 422dVu sm68. 241

17、06. 03600852 z2=7 mp2=？wf1-2=10 J kg-1 22226.8210268. 281. 97ppwe 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章22/111【例例】 轴功的计算轴功的计算 2 2 气体气体 洗涤塔洗涤塔 5m 泵泵 气体气体 3 3 1m 1m 4 4 贮槽贮槽 废水池废水池 1 1 0.2mp3可通过面可通过面3-3与与4-4间的机械能衡算求得：间的机械能衡算求得： 434244323322 fwpugzpugz z3=1.2 m，wf3-4=12 J kg-1 23. 081. 92 . 1123 pJ kg-1 22226.82102

18、68. 281. 97ppwe 由已知条件可知：由已知条件可知： 33210100 pp2 .100 J kg-1 5 .182 J kg-1 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章23/111【例例】 轴功的计算轴功的计算故泵的外加功率为：故泵的外加功率为：36005 .182851000evemwqwq=4310 W 或或4.31 kW 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章24/111 pa pB z？ B A 【例】【例】 总阻力损失的计算总阻力损失的计算如图所示，将敞口高位槽如图所示，将敞口高位槽A中密度中密度870 kg m-3、黏度、黏度0.8 mPa s

19、的溶液自的溶液自流送入设备流送入设备B中。中。pB=10 kPa，阀门前、后的输送管道分别为，阀门前、后的输送管道分别为 38 2.5 mm和和 32 2.5 mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为10 m和和8 m，管路上有一个，管路上有一个90 弯头、一个标准阀（全开）。为使溶液能以弯头、一个标准阀（全开）。为使溶液能以4 m3 h-1的的流量流入设备流量流入设备B中，问中，问 z 为多少米？为多少米？解：解：1 11 12 22 2在面在面1-11-1与与2-22-2间列机械能衡算式：间列机械能衡算式： 阀阀后后阀阀前前ffwwpugzp

20、ugz 2222121122注：注：面面2-22-2取在取在管出口内侧、外管出口内侧、外测均可，这里取测均可，这里取在内侧。在内侧。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章25/111 pa pB z？ B A 密度密度870 kg m-3、黏度、黏度0.8 mPa s。pB=10 kPa，阀门前、后的输送管道，阀门前、后的输送管道分别为分别为 38 2.5 mm和和 32 2.5 mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为长分别为10 m和和8 m，管路上有一个，管路上有一个90 弯头、一个标准阀（全开）。流弯头、一个标准阀（全开）。流量量4

21、m3 h-11 11 12 22 222870101022222113221udludlugz 30. 14033. 03600442211 dVus431111067. 4108 . 087030. 1033. 0Re ud4000 m s-1查表取管壁绝对糙度查表取管壁绝对糙度 =0.2 mm /d1=0.00606查图查图 1=0.0322230. 1033. 010032. 02222udl 阀阀前前化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章26/111 pa pB z？ B A 密度密度870 kg m-3、黏度、黏度0.8 mPa s。pB=10 kPa，阀门前、后的输送管

22、道，阀门前、后的输送管道分别为分别为 38 2.5 mm和和 32 2.5 mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为总长分别为10 m和和8 m，管路上有一个，管路上有一个90 弯头、一个标准阀（全开）。弯头、一个标准阀（全开）。流量流量4 m3 h-11 11 12 22 24000 m s-1 /d2=0.2/27=0.0074查图查图 2=0.033突然缩小突然缩小 1=0.5，查表知查表知 90 弯头弯头 2=0.75 94. 14027. 03600442222 dVus432221070. 5108 . 087094. 1027. 0Re ud

23、22870101022222113221udludlugz 2230. 1033. 010032. 02222udl 阀阀前前+0.5+0.75294. 1027. 08033. 02 阀阀后后 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章27/111294. 1027. 08033. 02 阀后阀后 pa pB z？ B A 密度密度870 kg m-3、黏度、黏度0.8 mPa s。pB=10 kPa，阀门前、后的输送管道，阀门前、后的输送管道分别为分别为 38 2.5 mm和和 32 2.5 mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为长分别为1

24、0 m和和8 m，管路上有一个，管路上有一个90 弯头、一个标准阀（全开）。流弯头、一个标准阀（全开）。流量量4 m3 h-11 11 12 22 28701010294. 1321 gz查表知查表知标准阀（全开）标准阀（全开） =6.40.5+0.75230. 1033. 010032. 02 mz41. 51 6.4返回目录返回目录化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章28/111习题课：操作问题举例习题课：操作问题举例 定量计算定量计算定性分析定性分析 1 1 pA pB2 A B2212221udlEEtt 222121AAAAtudlupE 解：解：（1）管内流量管内流量

25、 1-1面和面和2-2面（出口截面外侧）间有面（出口截面外侧）间有： 【例】【例】 现将现将阀门开度减小阀门开度减小，试定性分析以下各流动参数：管，试定性分析以下各流动参数：管内流量、阀门前后压力表读数内流量、阀门前后压力表读数pA、pB、摩擦损失、摩擦损失wf（包括出（包括出口）如何变化？口）如何变化？ 不变不变不变不变（动能位能静压能）（动能位能静压能） 一般变化很一般变化很小，可近似认小，可近似认为是常数为是常数 （2）pA ：1-11-1面和面和A-AA-A面间有：面间有：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章29/111习题课：操作问题举例习题课：操作问题举例 1 1 p

26、A pB2 A B2【例】【例】 现将现将阀门开度减小阀门开度减小，试定性分析以下各流动参数：管，试定性分析以下各流动参数：管内流量、阀门前后压力表读数内流量、阀门前后压力表读数pA、pB、阻力损失、阻力损失wf（包括出（包括出口）如何变化？口）如何变化？ （3）pB ：B-B面和面和2-2面（出口截面内侧）间有：面（出口截面内侧）间有：22222udlppBB fttwEE 21不变不变不变不变（4）阻力损失）阻力损失wf（包括出口）（包括出口）1-11-1面和面和2-22-2面（出口截面外侧）间有：面（出口截面外侧）间有：不变不变化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章30/11

27、1习题课：操作问题举例习题课：操作问题举例结论：结论： 简单管路中局部阻力系数简单管路中局部阻力系数 ，如阀门关小如阀门关小这个规律具有普遍性。这个规律具有普遍性。管内流量管内流量 ，阀门上游压力阀门上游压力 ，下游压力下游压力 。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章31/111习题课：操作问题举例习题课：操作问题举例 定量计算定量计算定性分析定性分析 在这类问题中，若在这类问题中，若u未知，则未知，则 也未知，求解时也未知，求解时需试差。需试差。通常将通常将 作为作为试差变量（试差变量（因为因为 变化范围不大），可取已进入阻力平方区的变化范围不大），可取已进入阻力平方区的 值作

28、为值作为计算初值或在其常见值计算初值或在其常见值0.20.3范围内取一值作为初值。范围内取一值作为初值。 【例】【例】 在风机出口后的输气管壁上开一测压孔，用在风机出口后的输气管壁上开一测压孔，用U 型型管测得该处静压为管测得该处静压为186 mmH2O。测压孔以后的管路包括。测压孔以后的管路包括80 m直管及直管及4个个90弯头。管出口通向表压为弯头。管出口通向表压为120 mmH2O的的设备。输气管为铸铁管，内径设备。输气管为铸铁管，内径500 mm。所输送的空气温。所输送的空气温度为度为25，试估计其体积流量。，试估计其体积流量。 解：解：80 m 4个个90弯头弯头 A AB BpA1

29、86 mmH2OpB120 mmH2O铸铁管，铸铁管，d0.5m管内平均压力（绝）管内平均压力（绝）OmmHp210483103302120186 故可按不可压缩流体处理。故可按不可压缩流体处理。OmmHpAB266120186 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章32/111习题课：操作问题举例习题课：操作问题举例 定量计算定量计算定性分析定性分析80 m 4个个90弯头弯头 A AB BpA186 mmH2OpB120 mmH2O铸铁管，铸铁管，d0.5m在在A与与B间列机械能衡算式：间列机械能衡算式：222222udllpupueBBAA 203. 125273831429

30、81. 9483.10 RTMp kg m-3213545 . 080203. 181. 91200203. 181. 9186222uu 90弯头弯头le/d3559. 32 u （1）化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章33/111习题课：操作问题举例习题课：操作问题举例 定量计算定量计算定性分析定性分析 59. 32 u 试差如下：试差如下：（1）设设 =0.02 式式1 1u=13.4 m s-1 0006. 05003 . 0 d 551038. 41084. 1203. 14 .135 . 0Re du查表取查表取 =0.3 mm，则，则 查附录知，查附录知，25 =

31、1.8410-5 Pa s0191. 0Re68100. 023. 0 d 重重新新计计算算 =0.0191 u=13.7 m s-1 551048. 41084. 1203. 17 .135 . 0Re du69. 27 .135 . 0785. 04122 udVs m3 s-1 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章34/111二、复杂管路二、复杂管路 操作型操作型设计型设计型【例】设计型问题举例【例】设计型问题举例 见下页图。见下页图。40的粗汽油，的粗汽油， 710 kg m-3，液面维持恒，液面维持恒定，用泵抽出，流经三通后分成两路。一路送到设备一的顶定，用泵抽出，流经

32、三通后分成两路。一路送到设备一的顶部，最大流量为部，最大流量为10800 kg h-1，另一路送到设备二的中部，最，另一路送到设备二的中部，最大流量为大流量为6400 kg h-1。已估计出：阀全开时。已估计出：阀全开时 hfAB=2 m液柱，液柱， hfBC=6 m液柱液柱， hfBD=5m液柱。液柱。 求泵所需功率，设泵效率为求泵所需功率，设泵效率为60%。解解：这是分支管路设计型问题，可沿两分支管路分别计算：这是分支管路设计型问题，可沿两分支管路分别计算三通三通B B处的机械能总能头值处的机械能总能头值hB，从中选取较大者。，从中选取较大者。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第

33、一章35/111【例例】设计型问题举例设计型问题举例pD=1.2MPa pC=50kPa 设 C D 设 备 备 37m pA=50kPa 一 A A 30m B 二 5m 贮罐 泵 通向通向设备一设备一的支路：的支路：mhgpzhfBCCCB2 .50681. 97101050373 710 kg m-3，设备一最大流量为，设备一最大流量为10800 kg h-1，设备二最大流量为，设备二最大流量为6400 kg h-1。 hfAB=2 m液柱，液柱， hfBC=6 m液柱，液柱， hfBD=5m液柱。泵效率为液柱。泵效率为60%。求泵所需功率，。求泵所需功率，通向通向设备二设备二的支路：的

34、支路：mhgpzhfBDDDB3 .207581. 9710102 . 1306 所以，须取所以，须取mhB3 .207 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章36/111【例例】设计型问题举例设计型问题举例pD=1.2MPa pC=50kPa 设 C D 设 备 备 37m pA=50kPa 一 A A 30m B 二 5m 贮罐 泵 710 kg m-3，设备一最大流量为，设备一最大流量为10800 kg h-1，设备二最大流量为，设备二最大流量为6400 kg h-1。 hfAB=2 m液柱，液柱， hfBC=6 m液柱，液柱， hfBD=5m液柱。泵效率为液柱。泵效率为60

35、%。求泵所需功率，。求泵所需功率，fABBeAAAhhhgpguz 2223 .20781. 97101050053 ehmhe1 .197 gmhNe 1540036006 . 081. 91 .197640010800 在液面在液面A-A和和B-B间列机械能衡算式：间列机械能衡算式：W或或15.4 kW化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章37/111【例例】操作型问题分析举例操作型问题分析举例 1 1 pApB 1 k1 2 2 k2 A 3 k3 B 2解：解：（1）k1关小，则关小，则Vs1 减小。减小。 Vs2、Vs3 不变不变Vs变小，故假变小，故假设不成立设不成立假

36、设假设Vs 变大变大Vs变小，故假变小，故假设不成立设不成立排除法排除法现将支路现将支路1上的阀门上的阀门k1关小，则下列流动参数将如何变化？关小，则下列流动参数将如何变化？(1)总管流量总管流量Vs、支管、支管1、2、3的流量的流量Vs1、Vs2、Vs3；(2)压力表读数压力表读数pA、pB。假设假设Vs 不变不变Vs将变小将变小 EtA、EtB不变不变EtA变小、变小、EtB变大变大Vs2、Vs3 变小变小Vs1 Vs2、Vs3 变大变大EtA变大、变大、EtB变小变小Vs Vs2 Vs3 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章38/111【例例】操作型问题分析举例操作型问题分

37、析举例 1 1 pApB 1 k1 2 2 k2 A 3 k3 B 2（2）压力表读数）压力表读数pA、pB现将支路现将支路1上的阀门上的阀门k1关小，则下列流动参数将如何变化？关小，则下列流动参数将如何变化？(1)总管流量总管流量Vs、支管、支管1、2、3的流量的流量Vs1、Vs2、Vs3；(2)压力表读数压力表读数pA、pB。Vs1 EtA变大变大pB变小变小EtB变小变小pA变大变大1-1与与A间的间的机械能衡算机械能衡算 B与与2-2间的间的机械能衡算机械能衡算 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章39/111【例例】操作型问题分析举例操作型问题分析举例 1 1 pApB

38、 1 k1 2 2 k2 A 3 k3 B 2结论：结论：支路中局部阻力系数支路中局部阻力系数 ，如阀门关小，如阀门关小 该支管内流量该支管内流量 ，总管流量，总管流量 ，其余支路流量其余支路流量 ，阀门上游压力阀门上游压力 ，下游压力，下游压力 。这个规律具有普遍性。这个规律具有普遍性。作业：作业：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章40/111第一章第一章 小结小结化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章41/111第一章第一章 小结小结重要概念：重要概念：连续介质、等压面、牛顿黏性定律、黏度连续介质、等压面、牛顿黏性定律、黏度 及其影及其影响因素、雷诺数、层流与湍

39、流的本质区别、响因素、雷诺数、层流与湍流的本质区别、设备及仪表：设备及仪表：压差计、流量计等结构及测量原理。压差计、流量计等结构及测量原理。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章42/111设计型问题计算举例设计型问题计算举例【例】【例】 要用泵将水送到要用泵将水送到15 m高之处，最大流量为高之处，最大流量为80 m3 h-1。此流量下管路的压头损失为。此流量下管路的压头损失为3 m。试在。试在IS 型泵型泵中，选定合用的一个。中，选定合用的一个。【解】【解】 题中已给出最大流量为：题中已给出最大流量为： Q=80 m3 h-1mhgpuzhfe18301522 取取he的的1.

40、051.1倍则为倍则为18.919.8m。查得：查得：IS100-80-125，n2900 r min-1另：另：IS125-100-250，n1450 r min-1泵虽同样合用，泵虽同样合用，但泵体较大，一般情况下都选前者。但泵体较大，一般情况下都选前者。 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章43/111小小结结设计型、操作性设计型、操作性问题计算问题计算化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章44/111例：例：试计算直径为试计算直径为9595mm，密度为密度为30003000kg/mkg/m3 3的固体颗粒分别的固体颗粒分别在在2020的水中的自由沉降速度。的水

41、中的自由沉降速度。 解：解：1 1）在）在2020水中的沉降。水中的沉降。用试差法计算用试差法计算先假设颗粒在滞流区内沉降先假设颗粒在滞流区内沉降 ，182gdust 附录查得，附录查得，20时水的密度为时水的密度为998.2kg/m3,=1.00510-3Pa.s32610005. 11881. 92 .99830001095tusm/10797. 93核算流型核算流型 ttduRe33610005. 12 .99810797. 910959244. 0原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章45/111

42、例：例：拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为的宽和长分别为2m和和6m,气体处理量为气体处理量为1标标m3/s，炉气温度为炉气温度为427，相应的密度，相应的密度=0.5kg/m3，粘度粘度=3.410-5Pa.s，固体固体密度密度S=400kg/m3操作条件下，规定气体速度不大于操作条件下，规定气体速度不大于0.5m/s，试求：试求：1降尘室的总高度降尘室的总高度H，m；2理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；3. 粒径为粒径为40m的颗粒的回收百分率；的颗粒的回收百分率；4. 欲使粒径为欲使

43、粒径为10m的颗粒完全分离下来，需在降降尘室内设的颗粒完全分离下来，需在降降尘室内设置几层水平隔板？置几层水平隔板？化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章46/111解：解：1）降尘室的总高度）降尘室的总高度HsmtVVS/564. 2273427273127327330buVHS5 . 02564. 2m564. 22）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸 blVustsm/214. 062564. 2用试差法由用试差法由ut求求dmin。假设沉降在斯托克斯区假设沉降在斯托克斯区 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章47/111gudst1

44、8min807. 95 . 04000214. 0104 . 3185m51078. 5核算沉降流型核算沉降流型 1182. 01014. 35 . 0214. 01078. 5Re55ttdu原假设正确原假设正确 3、粒径为、粒径为40m的颗粒的回收百分率的颗粒的回收百分率粒径为粒径为40m的颗粒定在滞流区的颗粒定在滞流区 ，其沉降速度，其沉降速度 smgdust/103. 0104 . 318807. 95 . 040001040185262化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章48/111气体通过降沉室的时间为：气体通过降沉室的时间为： suHt12214. 0564. 2直

45、径为直径为40m的颗粒在的颗粒在12s内的沉降高度为：内的沉降高度为： muHt234. 112103. 0 假设颗粒在降尘室入口处的炉气中是均匀分布的，则假设颗粒在降尘室入口处的炉气中是均匀分布的，则颗颗粒在降尘室内的沉降高度与降尘室高度之比约等于该尺寸颗粒在降尘室内的沉降高度与降尘室高度之比约等于该尺寸颗粒被分离下来的百分率粒被分离下来的百分率。直径为直径为40m的颗粒被回收的百分率为：的颗粒被回收的百分率为： %13.48%100564. 2234. 1HH化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章49/1114、水平隔板层数、水平隔板层数 由规定需要完全除去的由规定需要完全除去

46、的最小粒径最小粒径求沉降速度求沉降速度， 再再由生产能力和底面积由生产能力和底面积求得多层降尘室的求得多层降尘室的水平隔板层数水平隔板层数。 粒径为粒径为10m的颗粒的沉降必在滞流区，的颗粒的沉降必在滞流区， smgdust/1041. 6104 . 318807. 95 . 0400010118362521tSbluVn1104 . 662564. 233 .32取33层 板间距为板间距为 1nHhm0754. 0133564. 2化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章50/111例：例：过滤一种固体颗体积分数为过滤一种固体颗体积分数为0.1的悬浮液的悬浮液,滤饼含水的体滤饼含水

47、的体积分数为积分数为0.5,颗粒不可压缩颗粒不可压缩,经实验测定滤饼比阻为经实验测定滤饼比阻为1.31011m-2,水的粘度为水的粘度为1.010-3Pa.s。在压强差恒为在压强差恒为9.8104Pa的条件下过滤的条件下过滤,假设滤布阻力可以忽略假设滤布阻力可以忽略,试求：试求：1）每）每m2过滤面积上获得过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间。滤液所需的过滤时间。2）如将此过滤时间延长一倍）如将此过滤时间延长一倍,可再得滤液多少？可再得滤液多少？解：解：1）过滤时间）过滤时间331 0.1/0.50.25/1 1 0.1/0.5cmm 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章5

48、1/1111432311022 9.81 106 10/1.0 101.3 100.25sPKmsr c滤布阻力可忽略滤布阻力可忽略 Kq 2sKq3221065 . 1 s3752)求过滤时间加倍时的滤液量求过滤时间加倍时的滤液量s75037522Kq3312. 2750106m5 . 112. 2qq23/62. 0mm化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章52/111例：例：用一台用一台BMS/635-25板框压滤机过滤一种含固体颗粒为板框压滤机过滤一种含固体颗粒为25kg/m3的悬浮液，在过滤机入口处滤浆的表压为的悬浮液，在过滤机入口处滤浆的表压为3.39105Pa,已测得

49、在此压力下已测得在此压力下K=1.8610-4，qe=0.0282，所用滤布与实验时的相同，料浆温度为所用滤布与实验时的相同，料浆温度为25， 每次过滤到每次过滤到滤饼充满滤框为止，然后用清水洗涤滤饼，洗水温度及表滤饼充满滤框为止，然后用清水洗涤滤饼，洗水温度及表压与滤浆相同，体积为滤液体积的压与滤浆相同，体积为滤液体积的8%，每次卸渣，清理，每次卸渣，清理，装合等辅助操作时间为装合等辅助操作时间为15min。已知固相颗粒密度为已知固相颗粒密度为2930kg/m3，又测得湿滤饼的密度为又测得湿滤饼的密度为1930kg/m3。求此板框求此板框压滤机的生产能力，并讨论此板框压滤机是否在最佳操作压滤

50、机的生产能力，并讨论此板框压滤机是否在最佳操作状态下操作。状态下操作。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章53/111总过滤面积总过滤面积 228 .20262625. 0mA滤框总容积滤框总容积 3262. 026025. 0625. 0Vm 已知已知1m3滤饼的质量为滤饼的质量为1930kg，其中含水其中含水x kg,水的密度水的密度按按1000kg/m3考虑。考虑。 1100029301930 xxx=518kg解：解：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章54/1111m3滤饼中固相颗粒质量为滤饼中固相颗粒质量为1930-518=1412 kg设每设每1m3滤

51、液中含水滤液中含水ykg 12930251000y y=991.5 kg 生成生成1m3滤饼所需的滤浆质量为滤饼所需的滤浆质量为 kg5741225255 .9911412生成生成1m3滤饼的滤液的质量为：（滤饼的滤液的质量为：（57412-1930）=55482kg滤液体积为滤液体积为: 348.55100055482m化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章55/111滤框全部充满时的滤液体积为滤框全部充满时的滤液体积为354.14262. 048.55mV过滤终了时单位面积滤量为过滤终了时单位面积滤量为 23/699. 08 .2054.14mmAVq代入代入 Kqqqe224

52、21086. 10282. 02qqs2835过滤终了时滤液的速率过滤终了时滤液的速率 669. 0669. 0)(2qeqqqKddqsm/1028. 10282. 0669. 0121086. 144化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章56/111洗涤液体积洗涤液体积 3763. 154.1408. 008. 0mVVW)(41ddVVWWEddq)/(8 .2041163. 14106 . 6163. 1s1746生产能力生产能力 90017462836360054.14Qhm /1 .103化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章57/111)08. 081 (

53、82.201086. 152KAaVKAD根据获得最大生产能力的要求，辅助操作时间应为根据获得最大生产能力的要求，辅助操作时间应为s4308 这就是说实际所用过滤时间太长，对这种悬浮液，为提高这就是说实际所用过滤时间太长，对这种悬浮液，为提高生产能力。过滤时间应短些。生产能力。过滤时间应短些。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章58/111例：例：用转筒真空过滤机于用转筒真空过滤机于50kPa真空度下过滤密度为真空度下过滤密度为1220kg/m3的某种水悬浮液，操作条件下的过滤常数的某种水悬浮液，操作条件下的过滤常数K=5.210-6m2/s，过滤介质的

54、阻力可忽略不计。已知，每次过滤介质的阻力可忽略不计。已知，每次获得获得1m3滤液生成的滤渣中含有固相滤液生成的滤渣中含有固相590kg，固相密度为固相密度为2200kg/m3，转筒直径为转筒直径为1.75m，宽度为宽度为0.92m，转筒浸没度转筒浸没度1/3，其转速为，其转速为0.5r/min，试求：试求：1) 过滤机的生产能力。过滤机的生产能力。2) 转筒表面最终滤饼厚度转筒表面最终滤饼厚度。 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章59/111KnAQ465解：解：2206. 592. 075. 1mLDA5 . 031102 . 506. 54656Qhm /19. 231）2

55、）要求滤饼厚度，应先通过物量衡算求得滤饼体积与滤液）要求滤饼厚度，应先通过物量衡算求得滤饼体积与滤液体积之比体积之比c以以1m3悬浮液为准，设其中固相质量分数为悬浮液为准，设其中固相质量分数为xw10001220)1 (220012201wwxx33. 0wx化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章60/111 所以过滤1m3悬浮液所得滤饼的固相质量： kgG6 .40233. 01120可得滤液体积为 36823. 015906 .402m 滤饼体积为 1-0.6823=0.3177m3 330.3177/0.68230.4656 m /cm 转筒每转一周得滤饼体积 5 . 060

56、465. 019. 260vnVc滤饼厚度 AVC06. 55 . 0604656. 019. 2m31072. 6化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章61/111【例例】 某板框过滤机有某板框过滤机有5个滤框，框的尺寸为个滤框，框的尺寸为635 635 25mm。过滤操作在过滤操作在20、恒定压差下进行，过滤常数、恒定压差下进行，过滤常数K=4.24 10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，滤饼体积与滤液体积之滤饼体积与滤液体积之比比c=0.08 m3/m3，滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助时间为滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助时间为10分钟。试求框全充满所需时间。分钟。试求框

57、全充满所需时间。 现改用一台回转真空过滤机过滤滤浆，所用滤布与前相现改用一台回转真空过滤机过滤滤浆，所用滤布与前相同，过滤压差也相同。转筒直径为同，过滤压差也相同。转筒直径为1m，长度为长度为1m，浸入角浸入角度为度为120 。问转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样。问转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样的生产能力？的生产能力？ 假设滤饼不可压缩。假设滤饼不可压缩。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章62/111以一个框为基准进行计算。以一个框为基准进行计算。30101. 0025. 0635. 0635. 0mV 饼饼滤液量滤液量 cVV饼饼 23/156. 0806.

58、 0126. 0mm Kqqqe 222806. 0635. 0635. 022mAA侧侧 过滤面积过滤面积再根据恒压过滤方程得：再根据恒压过滤方程得：K=4.24 10-5m2/sqe=0.0201m3/m2AVq 3126. 008. 00101. 0m min0 .129 .7211024. 40201. 0156. 02156. 02522 sKqqqe 思考：思考：以以5个框为基准，如何求解？个框为基准，如何求解？【解解】框全充满所需时间？框全充满所需时间？（框全充满）（框全充满）化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章63/111 smVQD/10773. 460100

59、.12126. 05534 改用回转真空过滤机后，压差不变，故改用回转真空过滤机后，压差不变，故K不变；不变；滤布不变，故滤布不变，故qe不变。不变。K=4.24 10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2过滤面积过滤面积214. 311mDLA 30631. 014. 30201. 0mAqVee 31360120 板框：板框：smnVQQ/10773. 434 设转筒每分钟转设转筒每分钟转n转，则回转真空过滤机生产能力转，则回转真空过滤机生产能力nKAVVVe 222 回转真空过滤机：回转真空过滤机：3166. 0mV 转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样的生产能力？转鼓每分钟多少

60、转才能维持与板框过滤机同样的生产能力？化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章64/111习题课习题课mprsprn 17. 010875. 2166. 010773. 434返回目录返回目录化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第一章第一章65/111小结小结沉降沉降 设备：设备：降尘室结构降尘室结构 1820gdus 0uHuL沉降时间沉降时间停留时间停留时间 底底AuVs0 公式：公式：（Re2）降尘室：降尘室： 能能100%去除的最小颗粒满足去除的最小颗粒满足 气体处理能力气体处理能力与底面积呈正比，与高度无关。与底面积呈正比，与高度无关。重要概念：重要概念：自由沉降、沉降速