第一章流體流動(dòng)

一、壓強(qiáng)

1、單位之間的換算關(guān)系：

\atm=\m.33kPa=10330畫(huà)/nr=l（）.33/n/72O=760mm

2、壓力的表示

（1）絕壓：以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)的壓力實(shí)際數(shù)值稱(chēng)為絕對(duì)壓強(qiáng)（簡(jiǎn)稱(chēng)絕壓），是流

體的真實(shí)壓強(qiáng)。

（2）表壓：從壓力表上測(cè)得的壓力，反映表內(nèi)壓力比表外大氣壓高出的值。

表壓二絕壓-大氣壓

（3）真空度：從真空表上測(cè)得的壓力，反映表內(nèi)壓力比表外大氣壓低多少

真空度二大氣壓-絕壓

3、流體靜力學(xué)方程式

P=P/Pgh

一、牛頓粘性定律

Fdu

T為剪應(yīng)力；匕為速度梯度；〃為流體的粘度；

dy

粘度是流體的運(yùn)動(dòng)屬性,單位為Pa?s；物理單位制單位為g/（cm?s）,稱(chēng)為P（泊）,

其百分之一為厘泊cp

\Pa^=\P=\cP

液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體粘度隨溫度升高而增大。

三、連續(xù)性方程

若無(wú)質(zhì)量積累，通過(guò)截面1的質(zhì)量流量與通過(guò)截面2的質(zhì)量流量相等。

0MA=p2u2A2

對(duì)不可壓縮流體

即體積流量為常數(shù)。

四、柏努利方程式

單位質(zhì)量流體的柏努利方程式：

gAz+"+包二皿-"礦以+4+"=￡稱(chēng)為流體的機(jī)械能

2p2p

單位重量流體的能量衡算方程：

4AH2?〃，

Az+-----+—=He-Hf

2gpg

z:位壓頭（位頭）；—：動(dòng)壓頭（速度頭）；2：靜壓頭（壓力頭）

2gPg

有效功率：Ne=WeWs

軸功率：N

n

五、流動(dòng)類(lèi)型

雷諾數(shù)：Re="Z

Re是一無(wú)因次的純數(shù)，反映了流體流動(dòng)中慣性力與粘性力的對(duì)比關(guān)系。

（1）層流：

Re<2000：層流（滯流），流體質(zhì)點(diǎn)間不發(fā)生互混，流體成層的向前流動(dòng)。

圓管內(nèi)層流時(shí)的速度分布方程：

q-三）層流時(shí)速度分布側(cè)型為拋物線型

R

（2）湍流

Re>4000：湍流（紊流），流體質(zhì)點(diǎn)間發(fā)生互混，特點(diǎn)為存在橫向脈動(dòng)。

即，由幾個(gè)物理量組成的這種數(shù)稱(chēng)為準(zhǔn)數(shù)。

六、流動(dòng)阻力

1、直管阻力一一范寧公式

h=4

fd2

空」k=H,

pgg

⑴層流時(shí)的磨擦系數(shù)f嗯，層流時(shí)阻力損失與速度的一次方成正比，層

流區(qū)又稱(chēng)為阻力一次方區(qū)。

（2）湍流時(shí)的摩擦系數(shù)

①丸=/（Rc,5）（莫狄圖虛線以下）：給定Rc,4隨=增大而增大；給定;，2

dda

隨Re增大而減小。（A/乙一oc九/，雖然〃增大時(shí)，Re增大，2減小，但總的是

增大的）

②4=/（：）（莫狄區(qū)虛線以上），4僅與;有關(guān)，"/OC"、這一區(qū)域稱(chēng)為阻力

dd'

平方區(qū)或完全湍流區(qū)。

2、局部阻力

（1）阻力系數(shù)法

J為局部阻力系數(shù)，無(wú)因次。

出口損失品口=1.0；進(jìn)口損失為口=0.5

2、當(dāng)量長(zhǎng)度法

,-.Ieir

h.=A----

fd2

注意：（1）管路出口動(dòng)能和出口損失只能取一項(xiàng)。（2）不管突然擴(kuò)大還是縮小，〃

均取細(xì)管中的流速；

七、復(fù)雜管路

1、分支管路

（1）連續(xù)性方程：總管的質(zhì)量流量等于各分支管路上的質(zhì)量流量之和

Ws=Ws1+Ws2,對(duì)不可壓縮流體心=3+Vv2

⑵無(wú)軸功時(shí)的柏努利方程：

E=E1+24/|=E2+2力尸

2、并聯(lián)管路

6由，4,4

圖1-43并聯(lián)管路

%=3+口2+弘'3=應(yīng)

2hn=Eh12=S/z/3

八、流量測(cè)量

1、變壓頭的流量計(jì)（恒截面）：（1）測(cè)速管（皮托管）；（2）孔板流量計(jì)；（3）文

立里流量計(jì)

2、變截面（恒壓差）流量計(jì)一一轉(zhuǎn)子流量計(jì)

第二章流體輸送機(jī)械

一、離心泵的主要部件

葉輪：

泵殼（蝸殼）：（1）集液作用，（2）轉(zhuǎn)能作用

二、氣縛現(xiàn)象與氣蝕現(xiàn)象

氣縛現(xiàn)象：因泵內(nèi)存在氣體而導(dǎo)致吸不上液體的現(xiàn)象稱(chēng)為“氣縛現(xiàn)象”

氣蝕現(xiàn)象：離心泵工作時(shí)，泵入口處形成真空，當(dāng)真空達(dá)到一定時(shí)①液體部份

汽化；②溶丁?水中的氧逸山，含汽泡的液體進(jìn)入高壓區(qū)后，汽泡急劇凝結(jié)破裂，

產(chǎn)生高頻、高沖擊力的水擊現(xiàn)象，造成對(duì)葉輪和泵殼的沖擊，使材料疲勞而受到

破壞，這種現(xiàn)象稱(chēng)為氣蝕現(xiàn)象。

三、離心泵的特性曲線

H?Q：Q增大，H減小。

N?Q：Q增大，N增大；流量為0時(shí)N最小所以泵要在流量為。時(shí)啟動(dòng)。

Ne=HQpg

n?Q：Q增大，n先增大（流量為。時(shí)n為0）,達(dá)到最大值后減小。

四、離心泵的允許安裝高度

1、離心泵的允許吸上真空度法

允許吸上真空度”S：指為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，離心泵入口處可允許達(dá)到的真

空度：Hs二2二乙

pg

片是在lat下以20C的清水為介質(zhì)進(jìn)行的，若輸送液體或操作條件與此不

符，則應(yīng)校正。

2

泵的允許安裝高度：=⑼

2g

由于乩隨流量Q的增大而減小,所以計(jì)算安裝高度時(shí)應(yīng)以最大流量下的乩

計(jì)算。

2、氣蝕余量法

允許氣蝕余量:指泵入口處的靜壓頭與動(dòng)壓頭之和必須大于液體在操作溫度下

的飽和蒸汽壓的某一最小允許值，以防氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

NPSH=~^-+叢-匹

pg2gpg

泵的允許安裝高度

Hg=PLP'-NPSH-H..()1

Pg

NPSH%流量的增大而增大,在確定安裝高度時(shí)應(yīng)取最大流量下的NPSHo

五、離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)

泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)，即為離心泵的工作點(diǎn)。

1、管路特性曲線調(diào)節(jié)流量

改變出口閥開(kāi)度時(shí)工作點(diǎn)變化

關(guān)小出口閥門(mén)，阻力變大，管路特性曲線變陡，工作點(diǎn)由M-M1,Q減小,

H增大。開(kāi)大出口閥門(mén)，阻力變小，管路特性曲線變平坦，工作點(diǎn)由M-M2,

增大，H減小。

2、泵的特性曲線調(diào)節(jié)流量

（1）改變轉(zhuǎn)速：若離心泵的轉(zhuǎn)速變化不大（W20%）,則有比例定律：

改變泵轉(zhuǎn)速時(shí)工作點(diǎn)變化

轉(zhuǎn)速提高，泵的特性曲線上移，工作點(diǎn)由M-Mi，Q增大，H增大。

轉(zhuǎn)速降低，泵的特性曲線下移，工作點(diǎn)由MfM2,Q減小，H減小。

（2）切削葉輪：切割定律

若某一離心泵的葉輪經(jīng)切割變?。╓10%）,則有切割定律：

切割后泵的特性曲線下移，工作點(diǎn)由M-M2,Q減小H減小。

Q'D'.H'，叭2.N'叭3

丁萬(wàn)，7TK'IT（萬(wàn)）

（3）離心泵的串、并聯(lián)

離心泵的并聯(lián)

①泉的并聯(lián)

兩臺(tái)離心泵并聯(lián)且各自的吸入管路相同，在一定的壓頭下的總流量等于兩單

臺(tái)泵流量相加，管路特性曲線越平坦，泵的并聯(lián)工作愈有利。

H=H}=H.Q=Q\+。2

Q和司滿(mǎn)足泵1的特性曲線方程，0和%滿(mǎn)足泵2的特性曲線方程。

②泵的串聯(lián)

兩臺(tái)離心泵串聯(lián)，一定流量下的總壓頭等于兩單臺(tái)泵壓頭相加，總壓頭總是

小于兩臺(tái)泵壓頭的兩倍。管路特性曲線越平坦，泵的串聯(lián)工作愈有利。

QiHi

H=H^H2Q=Q\=Q?

。和必滿(mǎn)足泵1的特性曲線方程，Q和七滿(mǎn)足泵2的特性曲線方程。

六、往復(fù)泵

1、往復(fù)泵的特征

（1）具有正位移特性。（壓頭與流量之間無(wú)聯(lián)系）

（1）有自吸作用；

（2）流量具rr不均勻性；

單動(dòng)泵Q=Asn；雙動(dòng)泵Q=（2A-a）sn

A為活塞的表面積，a為活塞桿的截面積，n往復(fù)頻率，s為活塞的沖程。

2、往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)

（1）往復(fù)泵的工作點(diǎn)：管路特性曲線與泵的特性曲線的交點(diǎn)。

（a）（b）

往復(fù)泵的特性曲線及工作點(diǎn)

（2）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)

①旁路調(diào)節(jié)：在入口和出口之間安裝一旁路使一部分出口流體回到入口。

②改變活塞往復(fù)頻率和沖程。

第三章非均相物系的分離和固體流態(tài)化

一、形狀系數(shù)小(球形度)：

與非球形顆粒體積相等的球的表面積

”非球形顆粒的表面積

對(duì)球形顆粒4=1;非球形顆粒，0<1,顆粒的形狀越接近球形,0越接近1;

二、床層空隙率e：反映床層疏密程度

_床層體積-顆粒體積

6床層體積

三、重力沉降

兀d3/、「71(1?piC

———

Rc;=^d為顆粒直徑，u為流體的粘度。

①層流區(qū)(斯托克斯阻力定律)：^=—(lOVReXl)

Re,

_d\p-p)g

f's

②過(guò)渡區(qū)(艾倫區(qū))：4=一品(KReXIOOO)

③湍流區(qū)(牛頓區(qū))：&=0.44(1000<Rep<2X105)

四、重力沉降設(shè)備

降塵室的生產(chǎn)能力：Vs<u,bl

含塵氣體的最大處理量為降塵室底面積bl與沉降速度ut的乘積，與降塵室的

高度無(wú)關(guān)。

五、恒壓過(guò)濾基本方程式

2

V.=K^cee或q；=阻

2

V+2We=K^G或q2+2qq,=KG

K=2女即-

六、濾餅的洗滌

1、洗滌速率

洗滌速率指單位時(shí)間內(nèi)消耗的洗水體積即

①橫穿洗法:

②量換洗法:

2、洗滌時(shí)間

V

以匕的洗水洗滌濾餅，洗滌時(shí)間：Q尸一

七、間隙過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力

操作周期：T=0+OW+OD

生產(chǎn)能力:Q=*V/T

第四章傳熱

一、傳熱速率

At為傳熱溫差，R為整個(gè)傳熱面的熱阻

平壁導(dǎo)熱的熱阻：R=3

圓筒壁導(dǎo)熱熱阻：寵=二/，二4-4為圓筒壁的厚度;

=2加;，為圓筒壁的對(duì)數(shù)平均面積;

%二2二二為圓筒壁的對(duì)數(shù)平均半徑。

1八

對(duì)流傳熱熱阻：R=—

as

二、熱量衡算

若忽略熱損失時(shí)，熱流體放出的熱量等丁冷流體吸收的熱量

。=叱（/用一兒）=叱&2-乙）

流體無(wú)相變：A7=CpM

流體有相變：A/=rc

三、總傳熱速率方程

。=奴乂”

傳熱面積：S。=2iqL（我國(guó)以外表面積為準(zhǔn)）

總傳熱系數(shù)：—=—+—+—

抬）4%與a*

總熱阻由熱阻大的那一側(cè)的對(duì)流傳熱所控制，當(dāng)兩個(gè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)相

差較大時(shí)，要提高k,關(guān)鍵在于提高對(duì)流傳熱系數(shù)較小一側(cè)的a。

平均溫差：二空滬

,Ai,

逆流有利于增大傳熱溫差、減小傳熱面積、節(jié)省加熱劑或冷卻劑用量、減小

傳熱面積；并流有利于控制流體的出口溫度。

四、迪特斯（Dittus）—貝爾特（Boelter）關(guān)聯(lián)式

在壁溫和流體平均溫度相差不大的情況下：

M/=O.O23Re08Pr"

液體被加熱n=0.4,流體被冷卻n=0.3

五、有相變的傳熱

1、蒸汽冷凝

膜狀冷凝和滴狀冷凝：

冷凝傳熱中，不凝性氣體的除去有利于提高對(duì)流傳熱系數(shù)。

2、液體沸騰

第五章蒸儲(chǔ)

一、全塔物料衡算

精餡塔的物料衡算

總物料衡算：F=D+W

易揮發(fā)組分質(zhì)量衡算：FXP=DX()+WX?

塔頂易揮發(fā)組分回收率:DXD/FXR

塔底難揮發(fā)組分回收率:W(1-XO/F(1-XF)

二、理想體系的汽液平衡方程

ax

y二

l+(a-l)x

相對(duì)揮發(fā)度。愈大，表示A較B愈易揮發(fā)，愈有利于分離，。=1時(shí)丫內(nèi)，混

合液不能用一般的蒸儲(chǔ)方法進(jìn)行分離。

三、操作線方程

1、精微段的操作線方程

R1（R=（稱(chēng)為回流比）

表示在一定操作條件下，由第n板下降的液相組成Xn與相鄰的n+1板的上升

蒸汽組成外“間的關(guān)系c

2、提儲(chǔ)段操作線方程：

.__L_，W

"""~L-WX,n~L-WXw

表示在一定操作條件下，提播段內(nèi)第m板下降的液相組成與第m+1板上升的

蒸汽組成間的關(guān)系。

四、進(jìn)料方程

1、進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)

L'-LIv-lF

Flv-lL

q表示進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)即Ikmol原料液變?yōu)轱柡驼魵馑璧臒崃?原料液的kinol

汽化潛熱。

2、q與V、V'及L、L'的關(guān)系

L'=L+qF

W+(q_l)E

3、進(jìn)料方程(q線方程)

q-\q-\

為兩操作線交點(diǎn)的軌跡

五、回流比

1、全回流

精馀塔塔頂上升的蒸汽經(jīng)全凝器冷凝后，冷凝液全部回流至塔內(nèi)，在全回流

下，D、W、F均為0

R=~=co

D

2、最小回流比凡加

正常平衡曲線時(shí)最小回流比

―一二%一兒

X

Rmin+1D~y(l

(%，%)為q線與平衡線交點(diǎn)的坐標(biāo)

六、塔高和塔徑

塔高：z=(Np-l)HrE=M~(NP為實(shí)際塔板數(shù)，E全塔效率，Ht板間距)

Np

塔徑：D二再D：塔內(nèi)徑’U：空塔氣速’Vs:塔內(nèi)上升蒸汽的體積流

量。

第六章吸收

一、亨利定律

1、以PLXi表示的平衡關(guān)系

p；=EXjE：亨利系數(shù)(Pa,kpa)；難溶氣體E很大，易溶氣

體E很?。粚?duì)一定的氣體和一定的溶劑，E隨溫度升高而加大，體現(xiàn)出氣體的溶

解度隨溫度升高而減小的趨勢(shì)。

2、以表示的平衡關(guān)系

3

p：=&ci；摩爾濃度(kmol/m)；II：溶解度系數(shù)(kmol/m'*kpa)

H

易溶氣體H很大，難溶氣體的H很小；H隨溫度升高而減小。

3、以y~x表示的平衡關(guān)系

y*-mxim：相平衡常數(shù)，機(jī)=△

P

二、吸收速率方程式

吸收速率二傳質(zhì)系數(shù)x傳質(zhì)推動(dòng)力

1、膜吸收速率方程

(1)氣膜

以壓差(prPAi)為推動(dòng)力：NA=kG(pA-pAi)

以摩爾分率差(y「力)表示推動(dòng)力：NA=ky(yA-yAi)

(2)液膜

以摩爾濃度差(ci-c)為推動(dòng)力：NA=kL(cAi-cA)

以摩爾分率差(xi-x)為推動(dòng)力：NA=kK(xAi-xA)

2、總吸收速率方程

(P「PA*)表示總推動(dòng)力：/(〃-〃*)

(CA*-CA)為總推動(dòng)力：NA=K,(C*-C)

三、全塔物料衡算

在逆流操作的吸收塔內(nèi)，氣體自下而上、液體自上而下流動(dòng)，塔頂11'、塔

底22'

對(duì)溶質(zhì)A做全塔物料衡算：V(｝；-K)=L(X1-X2)

V—Y

溶質(zhì)的吸收率或回收率：O=

四、吸收塔的操作線方程與操作線

丫二*+『3)或y=>+億一%)

L/V稱(chēng)為液氣比。

吸收操作中，吸收操作線必位于平衡線上方，即溶質(zhì)在氣相中的實(shí)際濃度總

是高于與之接觸的液相的平衡濃度即Y>Y*,Y-Y*就是吸收操作中的推動(dòng)力；若操

作線位于平衡線的下方，則進(jìn)行脫吸操作。

五、吸收劑用量的確定

正常情況下最小液氣比：

也）二I

Vmin-x；-x

(L/V%n稱(chēng)為最小液氣比，Xi*表示與匕成平衡的吸收液濃度，若平衡關(guān)系滿(mǎn)足亨

利定律X1*=Yl/m

六、填料層高度

z=H0GN0G

V

傳質(zhì)單元高度：H

0GK"

傳質(zhì)單元數(shù)：NOG-ln[(lS]

I-St2T2

七。=第(△匕結(jié)=圻匕，軌=%T)

ln^

S=,稱(chēng)為脫吸因數(shù)，為平衡線的斜率m與操作線的斜率L/V的比值。S小于1

有利于提高溶質(zhì)的吸收率，出塔氣體與進(jìn)塔液體趨近平衡，需采用較大的液體量

使操作線斜率大于平衡線斜率（即S小于1）；若要獲得最濃的吸收液，必使出塔

液體與進(jìn)塔氣體趨近平衡，要求采用小的液體量使操作線斜率小于平衡線斜率（即

S大于l）o

第七章干燥

一、濕空氣的性質(zhì)

1、濕度H（濕含量）

H=S3已依水汽/依絕干氣

P-Pv

絕干空氣，H=0去濕能力最大；飽和空氣去濕能力為0

2、相對(duì)濕度①

&100%

Ps

絕干空氣①=0,去濕能力最大；飽和空氣中二1,無(wú)去濕能力。

3、比容（濕容積U”）

以1kg絕干空氣為基準(zhǔn)的濕空氣的體積稱(chēng)為濕空氣的比容，又稱(chēng)濕容積力,

單位為：ni'濕空氣/kg絕干氣

101330

vH=(0.772+1.244/7)xx

P

4、比熱容CH

常壓下，將濕空氣中1kg絕干空氣及相應(yīng)的Hkg水氣的溫度升高或降低1℃

所需要或放出的熱量稱(chēng)為比熱容心表示,單位kj/kg絕干氣-℃0

C〃=LOI+L88H

5、焰I

以1kg絕干空氣為基準(zhǔn)的絕干空氣的焰與相應(yīng)Hkg水氣的焰之和為濕空氣的

焰I,單位，kj/kg絕干氣

/=(1.01+1.88")，+2490H

6、干球溫度I、與濕球溫度lw、絕熱飽和冷卻溫度Q、露點(diǎn)td

二、濕物料的性質(zhì)

1、濕基含水量3

2、干基含水量X：X=—

\-co

三、干燥過(guò)程中的物料衡算

絕干空氣耳」------------------------------絕干空

￡，H2

*千康器

----------Y---------

干像產(chǎn)品G2,石濕物料Gi，”

絕干物料G維干物料G

1、水分蒸發(fā)量W

w=4g-切=GX-:

2、空氣消耗量L

5W_G(X「XJ

H「H]H「H'

濕空氣的消耗量L

『41+耳

3、干燥產(chǎn)品的流量G?

G=G](1-卬=G2(1