南京工业大学答题班2013化原答疑.ppt

1、1.弄清基本概念,2.熟悉基本公式推导过程,3.掌握解题思路和方法,要求：,什么叫流体？流体不同于固体的特征是什么？,流体具有粘性的原因是什么？流体粘度是衡量粘性大小的物理量，流体静止时是否具有粘度？,第一章 流体流动,1.1 基本概念,流体是由大量分子组成，而每个分子行为千差万别，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？,1.流体定义和特征,2.连续介质模型,3.牛顿粘性定律,p7,p7,P15 p16,局部阻力产生的原因和实质,分析U形管压差计受力平衡的重要依据,速度边界层的定义及速度边界层形成的原因,5.速度边界层,4.U形压差计,6.局部阻力,7.流体流速测定,8.流量

2、测量,毕托管测速特点,孔板流量计、转子流量计的特点,p11,P28-29,P34-35边界层分离,P47-48,P49-51,1. U形压差计,2.机械能守恒方程,1.2 基本公式,3.层流速度分布及层流阻力计算(海根泊稷叶方程),5.Re计算,4.阻力计算(Fanning公式),管轴心处,1.用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为 38.4t/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高20m,管路总长(包括局部阻力)430m，进出口阻力不计。管径为1084mm，油的粘度为3430cP，密度为960kg/m3, 泵的效率为50%，求泵的实际功率。,1.3 计算举例,解: (1)摩擦系数,层流,

3、(2)有效扬程He,在12截面间列机械能守恒方程,(3)求泵的实际功率Na,第二章 流体输送机械,2.1 基本概念,2. 离心泵中，叶轮和泵壳在流体输送中分别所起作用,1. 离心泵叶轮的类型,3. 离心泵出厂时三条性能曲线的测定条件,5. 离心泵扬程的定义,6. 离心泵产生气蚀现象过程，产生的原因，如何避免气蚀现象产生,4. 流体性质对离心泵性能曲线影响因素,p62叶轮按其结构形状分有三种： 闭式 半闭式敞式板,叶轮：原动机的机械能液体静压能和动能,泵壳:汇集由叶轮抛出的液体; 部分动能静压能。,一定转速,p70,p68,p72,P76 安装高度,1.管路特性曲线,泵特性曲线,2. 泵的最安装

4、高度,环 境 大 气 压,工 质 温 度,由 流 量 查 附 录,吸 入 管 路 阻 力,2.2 基本公式,以允许吸上真空高度HS计算Hg,max,3.比例定律,1.用离心泵输水。在n1 = 2900 r/min时的特性为He = 300.01V 2，阀全开时管路特性为 He= 100.04V 2 (二式中He、He-m , V-m3/h)。试求： (1)泵的最大输水量。 (2)要求输水量为最大输水量的75%，且采用调速方法， 泵的转速n2为多少？,解: (1) 求输水量V,泵：He = 300.01V 2 管路：He=10+0.04V 2 He = He，解得 V1= 20m3/h (n1)

5、,2.3 计算举例,(2)输水量为最大输水量的75%时的转速n2 V2 = 0.75 V=15 m3/h (n2) 离心泵的比例定律为： V 2/ V1= n2/n1， He2/He1=(n2/n1)2 若转速n1时，泵的特性：He1 = 30-0.01V1 2 则 转速n2时，泵的特性： He2(n1/n2)2=30-0.01V22(n1/n2)2 He2 = 30(n2/n1)20.01V2 2 又，管路 He= 10 + 0.04V 2 = 10 + 0.04152=19 m He2 = He， He 2= 30(n2/n1)20.0115 2=19 m n2/n1 = 0.842 n2

6、= 0.8422900 = 2442 rpm,第三章 过滤 沉降 流态化,3.1 基本概念,1.颗粒的比表面积a, 床层的孔隙率为, 则床层的比表面积是多少？,2.固定床结构的一维简化模型有特点,3. 颗粒的沉降速度的定义,6. 降尘室气体处理能力的影响因素,5. 在固流态化中, 固体颗粒床层有固定床、流化床和输送床3种类型，各种床层流体真正流速与颗粒沉降速度分别有何变化？,4. 板框压滤机过滤与洗涤时的滤布阻力特点,P99,aB=(1-)a,P99,P116,P125-126,P119,P107-108,1. 过滤速率计算式,2. 恒压过滤方程,3.2 基本公式,1.用某叶滤机恒压过滤钛白水

7、悬浮液。滤叶机每只滤叶的过滤面积为1.312m2,共10只滤叶。测得:过滤10min得滤液1.31m3；再过滤10min共得滤液1.905m3。已知滤饼与滤液体积比n=0.1。试问: (1)过滤至滤液量为2.755m3即停止,过滤时间是多少? 滤饼厚度是多少mm? (2)若滤饼洗涤与辅助时间共45min, 滤饼生产能力是多 少?（m3/h）,3.3 计算举例,解: 求K、qe,G饼 = VF /(t3+tw+t辅) = 0.2755/(40.2+45) =3.2310-3 m3/min = 0.194 m3/h(滤饼),由 0.212 + 20.210.01048 = 0.001206t3,

8、t3 = 40.2 min,求过滤时间,求滤饼厚度,过滤终了时, 共得滤饼量V饼=2.7550.1= 0.2755 m3 滤饼厚度L=0.2755m3/13.12m2=0.021m=21mm, L q,滤饼生产能力,3. 钢、不锈钢、水、空气在同温度下的导热系数(热导率)的大小比较。它们随温度如何变化,1. 传热的三种基本方式,2. 对流传热的特点,第四章 传热与换热器,4.1 基本概念,p137传导、对流、辐射,p137,p139金属固体 非金属固体 液体 气体,p140纯金属t,非金属t,液体t （除水和甘油）,气体t ,5. 冷热流体换热时, 逆流与并流的优缺点比较,4. 影响蒸汽冷凝给

9、热的因素,6. 折流板有哪两种类型？折流板的作用,p181,冷热流体充分接触；Re100时就可能达到湍流，提高对流传热系数,但是流动阻力增大,P172-173,P158,1. 流体在管内强制对流给热,流速或流量加倍,2. 串联传热,4.2 基本公式,3. 传热系数,1.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20预热到95。 (1)若初步选定采用单管程换热器, 空气走管程, 管束由120根252.5mm的铜管组成。试确定所需的管束长度。 (2)若选用双管程浮头式列管换热器。管子总数、管长及直径同上。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。 在

10、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: 粘度=0.02cP, 比热:Cp=1.0kJ/(kg), 导热率 =0.029W/(m), 密度=1.076kg/m3。,4.3 计算举例,解：,(1) L =? Gi =(1400/3600)/(120/4)0.022 =10.32 kg/(m2s) Re =di Gi / =0.0210.32/(0.0210- 3 )=1.032104 104 Pr =Cp/=10000.0210- 3 /0.029=0.69 i =0.023Re0. 8 Pr0. 4/d i =0.0230.029(1.032104

11、) 0. 8 0.690. 4/0.02 =46.7W/(m2K) Ki=i(冷凝液膜的热阻,管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计) Q=WC CPCt =Aiitm Ai =WCCPC (t2 t1 )/(itm ),110,95,20,tm =(90-15)/Ln(90/15)=41.86 Ai =1400103(95-20)/3600/(46.741.86)=14.92m2 Ai =ndiL L=Ai/(ndi)=14.92/(1200.02)=1.98 m 2 m,(2)改为双管程, 管子总数不变, t2 =? Ln(T-t1)/(T-t2)=KiAi/(WC CpC) (1) Ln(T-t

12、1)/(T-t2)=KiAi/(WC CpC) (2) K/K=/=(u/u)0. 8 =20. 8 (双管程, 管束分二, 流速加倍) 由(1)/(2) Ln(T-t1 )/(T-t2)= 20. 8 Ln(T-t1 )/(T-t2) Ln(110-20)/(110-t2) = 20. 8 Ln(110-20)/(110-95) t2=106,1. 分子扩散速率即菲克定律只适用于什么体系？,第五章 气体吸收,5.1 基本概念,2. 双膜理论的要点是什么？,4. 用水吸收空气的CO2属于气膜控制还是液膜控制？,3. 表面更新模型对溶质渗透模型作了哪些修正？,6. 降低体系的压力、升高操作温度有

13、利于解吸还是吸收？,5. 影响ky和kx的因素有哪些？,P231,p237,p238,液膜控制,kG/kL和ky/kx的关系,低温高压有利于吸收,5.2 基本公式,1.拟在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率y1 =0.03，要求其回收率= 95%。已知操作条件下解吸因数1A0.8，平衡关系为y = x，试计算： (1)操作液气比为最小液气比的倍数； (2)吸收液的浓度x1;完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG。,5.3 计算举例,解：求液气比、最小液气比,低浓度气体吸收，G、L不变,求液相出塔浓度x1,求汽相总传质单元数NOG,当操作线与

14、平衡线平行,或者,第六章 流体蒸馏,6.1 基本概念,1 精馏原理是什么？蒸馏与精馏的区别在哪里？,2 恒摩尔流假设的要点是什么？,3 在化工生产中全回流用于什么场合？全回流时操作线方程是什么？,4 冷液回流时, 冷液回流比与第一板以下的正常用操作回流比有何区别与联系？,5 萃取精馏与共沸精馏相同点和不同点是什么？,P273,原理、设备上都有差别,P276,P282,对角线方程,P297-299,P290-291,6.2 计算公式,2.如图，在由一块理论板和塔釜组成的精馏塔中, 每小时向塔釜加入苯一甲苯混合液100kmol, 苯含量为30%(摩尔%, 下同)泡点进料, 要求塔顶产品馏出液采出率

15、D/F=0.171, 塔顶采用全凝器, 回流液为饱和液体, 回流比为3, 塔釜间接蒸汽加热, 相平衡方程y=2.5x, 求每小时获得的顶馏出液量D、釜排出液量W及浓度xW。,6.3 计算举例,解：,物料衡算：,D/F=0.171, D=0.171100=17.1 kmol/h W=F-D=82.9 kmol/h,逐板计算：,y1=xD=2.5x1, x1= y1/2.5= 0.4xD,对轻组分衡算：,1. 填料类型,第七章 塔设备,3. 影响填料塔液泛速度大小的因素,4. 筛板塔的塔板上液流类型,6. 筛板塔操作负荷性能图, 5条线的名称、意义和作法。 液相上、下线，漏液线，过量液沫夹带线(ev)，溢流液泛线,2. 填料塔操作时，哪些因素造成气液相在塔截面上分布不均匀？如何解决？,5. 筛板塔的结构及主要部件,P310-311,P310,P315填料性能、流体物性（密度粘度）、液气比,P327,P333,P325-328,第八章 干燥,8.1 基本概念,1.干燥截止经预热器预热后, 湿度H和温度t如何变化？,3.对热敏性物料,为了提高干燥速度,可采取的方法是么？,4.“I-H”图及其应用,5.在恒定干燥条件下的恒速干燥阶段，物料表面保持完 全润湿，物料表面的稳定温度是什么温度？此阶段为 何称表面汽化控制阶段？,6.降速干燥阶段的干燥速率主要取决于哪些