第一章 流体流动2006-11-30.ppt

1、第一章 流体流动,1. 密度和压强的定义 表压和绝对压的关系,单位: atm 、 at 、mmHg与Pa关系 2. 静力学基本方程 方程形式： 重力场：dp= - g dz 应 用：气体液封 压力测量 液位测量等,U型压差计:受力平衡的变化根据选择等压面为基准面 复式U型压差计 微差U型压差计,3.机械能守恒方程 Ws- 外界对流体作的轴功，或有效功 He- 扬程（在离心泵中）,4. 流量测量 毕托管: 测点速 孔板流量计 孔板特点: 恒截面，变压差 转子流量计的特点: 恒压差, 恒流速, 变截面。,第二章 流体输送机械,1. 离心泵的工作原理 叶轮 是将原动机的能量传给液体的部件 泵壳 是将

2、动能转变为压能的部件 2. 离心泵的主要性能参数 扬程He指单位重量流体经过离心泵后机械能增加值 流量V泵的出口流量，离心泵铭牌上标明的流量是指效率最高时的流量。,有效功率Ne 泵给流体 轴功率Na 电机给泵 泵的效率 3.离心泵的安装高度 允许气蚀余量 以H允计算,例 题,1. 用碱液吸收混合气体中的HCl.已知塔顶压强表压为0.45at, 碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m, 碱液流量为10m3/h,管路总长45m(包括局部阻力),碱液密度=1200kg/m3,管路摩擦系数为0.031.试求输送每千克碱液所需外加机械能,J/kg.求泵的有效功率.,10.5m,P,碱液槽,吸收

3、塔,1,1,2,2,解: 从1-1截面至2-2截面列机械能守恒 有效功率 泵的效率,2.用某离心泵将敞口水池中的水输入到车间的某设备中,已知当地大气压为8.6mH2O, 水温为15时密度为999kg/m3, 水的饱和蒸汽压为1705.16Pa.由管路和泵的性能曲线确定的工作点流量为60m3/h, 查得允许汽蚀余量h允=3.5m, 吸水管路阻力为2.3mH2O.求该泵的最大几何安装高度. 解: =8.6 1705.16/(9999.81) - 2.3 - 3.5 = 2.63m,第三章 颗粒流体力学基础与机械分离,1.颗粒性质 等体积当量直径 形状系数 2. 过滤 床层空隙 床层的比表面,过滤速

4、度: 恒压过滤: 滤布阻力不计:,滤布阻力不计的时候，速率 与时间的0.5成反比。填空,3.滤饼洗涤 洗涤时间 : 对叶滤机: 对压滤机:,4.过滤机的生产能力 间歇式过滤机:,计算举例 1.用一板框压滤机过滤一悬浮液，每m3滤液可得滤饼0.1m3,在2kgf/cm2压力下，过滤常数K1.510-5m2/s,设滤饼不可压，过滤介质阻力不计, 板框的尺寸为0.50.5m2.若过滤2小时获得滤饼1m3,求过滤面积。求框的厚度及框数. 若洗涤液量为0.3375m3,求洗涤时间.若拆装时间为1小时，求上述板框压滤机生产能力。 解: 恒压过滤,框数 厚度 洗涤时间,错误，带入错误，方法正确, 压滤机的生

5、产能力,第四章 传热与换热器,1.传热三种基本方式 2.热传导 平壁导热 圆筒壁导热 定态，Q常数，q常数，Am1Am2Am3,3.对流传热 无相变流体强制对流圆管内: 给热系数与流体的流速的0.8次方成正比 4.串联传热,一定记住,对数平均温差: 管壁和污垢热阻忽略不计：,例 题 在一逆流套管换热器中，冷热流体进行交换。 两流体的进出口温度分别为t1=20,t2=85, T1=100,T2=70.当冷流体的流量增加一倍时 ，试求两流体的出口温度和传热量的变化。假 设两种情况下总传热系数可视为相同，换热器 损可忽略不计。 解：,原工况： 由(1)代入(2)化简得：,其中： 新工况下K不变， 可

6、得下式：,由(3)和(4)得：,化简得： 由热量衡算得： 由(5)和(6)得：,上题中，如传热系数随冷流体流量的变化而发 生改变，则新工况下的传热系数：,第五章 吸收,1.汽液相平衡 亨利定律: p*=Ex, p*=C/H, y*=mx 2.分子扩散 费克定律: 等分子相向扩散：,分子单向扩散： 3. 吸收过程计算 物料衡算: 操作线方程：,应该为x,填料层高度计算： 传质单元高度 ： 传质单元数：,对数平均浓度法 : 吸收因素法:,最小液气比 : 吸收因数 :,计算举例,某一填料逆流吸收塔，汽相摩尔流率为0.05kmol /(m2.s)的空气混合物中含有3（mol百分率）的氨，拟用浓度x2=

7、0.0005摩尔分率的稀氨水吸收其中95的氨，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，平衡关系为y=1.5x, 气相总传质系数Kya= 0.048kmol/(m3s).求： 吸收塔塔底液相出塔浓度x1; 吸收所需的填料层高度H.,解: 求液相出塔浓度x1,全塔物料衡算:,求填料层高度,气相总传质单元数: 填料层高度:,第六章 液体蒸馏,1.二元体系的气液相平衡 相平衡方程 2. 精馏 精馏原理：a.多次部分汽化和冷凝 b.回流 物料衡算:,5种进料状态 : 在其它条件一定的情况, q对精馏线的位置无影响 q越小, 提馏线就越向平衡线靠拢, 完成同样的分离任务所需的NT就越多; q越大,提馏线就越远离平

8、衡线, 完成同样的分离任务所需的NT就越少, 但塔釜再沸器的供热量QR就越大。,q线方程: 操作线方程:,最小回流比: 全回流: R , F=D=W=0, 操作线 x=y 理论板: 汽液相浓度达到平衡及温度达到平衡 3.精馏计算 逐板计算求NT：平衡线 精馏线 提馏线 平衡线 作图法求NT： 四个线,第七章 塔设备,1.填料塔 填料的类型 拉西环, 鲍尔环, 弧鞍形填料, 阶梯环,共轭环 波纹板，丝网波纹填料等 气体通过填料压降 载点 泛点 2. 板式塔 板式塔的类型 板式塔内气液流动方式: 错流 逆流（填空）,筛板塔操作负荷性能图 塔板效率 Emv EmL,a,b,C,d,e,LS(m3/s

9、),VS(m3/s),液相下限线 液相上限线 漏液线 过量液沫夹带线 溢流液泛线,筛板塔气液接触状况（可能考填空，注意看） a. 鼓泡态: 气液湍动程度低, 传质效果差 b. 泡沫态: 气液湍动程度加剧, 气液接触比 表面积大, 气液接触理想 c. 喷射态: 气相连续, 液体分散成小液滴, 液 体比表面积大,气液湍动程度高, 也是一种良好的操作态状.,备注：塔顶X,D不已知，逐板计算法，带入得到一个一元二次方程，求解,第八章 固体干燥,1.湿空气的性质与“I-H”图 湿度 H: 相对湿度,比容: 比热: CHCa+HCV=1.01+1.88H ,kJ/kg干气 焓IIa+ H Iv=(1.01+1.88H)t+2500H , kJ/kg干气 湿球温度,绝热饱和温度 : 干球温度t 露 点td: 在P、H不变，将不饱和空气冷却到 饱和状态的温度,2.干燥过程的物料衡算,3.热量衡算 在常压下，不饱和湿空气300K，相对湿度30，当加热到350K时，空气参数将如何变化？ H不变 减小 tw 升高 td 不变 I 增大,4.干燥速率和干燥时间 影响