【密度】某煙道氣（可視為理想氣體混合物）I內(nèi)構(gòu)成中含CO2為13%,H2O為11%,N2為76%,溫度為400℃,樂(lè)強(qiáng)為98.64kPa.

若以上百分?jǐn)?shù)為體積百分率，該混合氣體的平均分子量為，密度為;若以上百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分率，該混合氣體

H勺平均分子量為.，密度為.

解：當(dāng)所給條件為體積百分率時(shí)M=0.13x44+0.11x18+0.76x28=28.98

pM98.64x28.98

p=-----一=0.511kg/m3

RT8.314x673

1

當(dāng)所給條件為質(zhì)量百分率時(shí)M==27.62g/mol

0.13/44+0.11/18+0.76/28

pM98.64x27.62,

p=--=----------------=0.487kg/m

RT8.314x673

【表壓、絕壓及真空度】某容器內(nèi)H勺絕對(duì)壓強(qiáng)為200kPa,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?013kPa,則表壓為98.7kPa；另一容器內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)為

85.5kPa,當(dāng)?shù)卮髿鈩t表壓為-14.8kPa,直空度為14.8kPa。

【粘度】無(wú)粘性的流體，稱為流體。（理想）

一般狀況下，溫度升高，氣體H勺粘度,液體的粘度。（增大減?。?/p>

粘度的物理意義是。（促使流體流動(dòng)產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力）

流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的主線原因是流體具有粘性。

【合適流速計(jì)算】?jī)?nèi)徑為27mmH勺處來(lái)水管其設(shè)計(jì)輸水能力宜為1.03~6.18d/h.

解：水的合適流流速范圍為0.5~3m/s,故其流量宜為0.785X0.027-X0.5-0.785X0.0272X3即1.03~6.18m7h

【持續(xù)性方程】如卜方程中哪一種方程合用于可壓縮流體？B

A.pu=常數(shù)B.pAu=常數(shù)C.U:Al=U2A2

D.mdi2=U2d22

【伯努利方程】柏努利方程是以1kg不可壓縮流體為基準(zhǔn)推導(dǎo)出的，若用于可壓縮流體時(shí)必須符合

____________________________的條件。

答案："一"2x1（X）%?20%規(guī)定式中分母Pl用絕壓。

Pi

若忽視A、B間的阻力損失，試判斷B玻璃管水面所處的刻度。

A.位置aB.位置bC.位置c

（流動(dòng)型態(tài)與速度分布】當(dāng)20c的甘油（密度為1261kg/m\粘度為1.499cP）,流經(jīng)內(nèi)徑為100mmH勺圓形直管時(shí)，其平均

流速為lm/s,其雷諾數(shù)為,流動(dòng)形態(tài)為,管中心史的最大流速為o（84123湍流1.25）

流體在惻管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，管中心處流速最大，若為層流流動(dòng)，平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為U=0.5Umax；若為湍流流

動(dòng)，平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為azOalnM。

層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是層流無(wú)徑向流動(dòng)，而湍流有徑向流動(dòng)°

【邊界層】

在化工過(guò)程中，流動(dòng)邊界層分離的弊端重要是:其也許的好史則表目前。（增大阻力損

失增進(jìn)傳熱與傳質(zhì)）

流體在管內(nèi)作湍流流動(dòng)時(shí)，層流內(nèi)層"勺厚度隨Re數(shù)U勺增大而減薄。層流內(nèi)層越薄，流體的湍動(dòng)程度越

鷺。

【摩擦系數(shù)】流體在管內(nèi)作湍流流動(dòng)時(shí)（不是阻力平方區(qū)），其摩擦系數(shù).'隨和而變。（雷諾數(shù)管子

的相對(duì)粗糙度）

流體在管內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)入充足湍流區(qū)時(shí)，其摩擦系數(shù)工僅與有關(guān)。（管子的相對(duì)粗糙度）

【因次分析】量綱（因次）分析法的重要根據(jù)是因次一致性或量綱一次性方程.

【阻力損失的計(jì)算】流體在圓管內(nèi)作層流流動(dòng)，如將速度增長(zhǎng)一倍，則阻力為本來(lái)的倍。（2）

流體在水平等徑直管中流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力損失hf所損失的是機(jī)械能中的項(xiàng)。（壓強(qiáng)能）

水在圓形直管中作完全湍流時(shí)，當(dāng)輸老量、管長(zhǎng)和管子的相對(duì)粗糙度不變，僅將其管徑縮小二分之一，則住力變?yōu)楸緛?lái)的衛(wèi)

倍。

水由敞口恒液位的高位槽通過(guò)一管道流向壓力恒定的反應(yīng)器，當(dāng)管道上的閥門開(kāi)度減小后，水流過(guò)直管的摩擦系數(shù)

，管道總阻力損失0（增大不變）

如右圖所示：已知：0水=1OOOZg?"3,夕空氣=1.29依?"3,R=51mm,則ApnN?/〃？，；=—(兩測(cè)壓點(diǎn)

A.B間位差不計(jì))

解△〃+pgbz=A/?=(pi-p)gR=(1000-1.29)x9.81x0.051=499.7Pa

\dag7ii2、

-±n-=-^=(r—<=2x499.7/1000/12=1

p10002,

u=lms”

下圖中高位槽液面保持恒定，液體以一定流量流經(jīng)管路，nb與cd兩段長(zhǎng)度相等，管徑與管壁粗糙度相似，則()。(1)U形壓

差計(jì)讀數(shù)Ri=R?；(2)液體通過(guò)ab與cd沒(méi)能量損失。加ab='"cd：(3)ab與cd兩段壓差。Apab<Apcd：(4)體值表

達(dá)______oab段流動(dòng)能量損失

【流量計(jì)】測(cè)流體流量時(shí)，伴隨流體流量H勺增大，轉(zhuǎn)子流量計(jì)兩端壓差值不變,孔板流量計(jì)兩端壓差值增大。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)的重要特點(diǎn)是恒流速、恒壓差、變截面,孔板流量計(jì)的重要特點(diǎn)是一變流速、變壓差、恒截面.

用皮托管來(lái)測(cè)量氣體流速時(shí)，其測(cè)出來(lái)的流速是指皮托用頭部所處位置上氣體的點(diǎn)速度。

孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)C。，當(dāng)Re數(shù)增大，其值先減小，當(dāng)Re數(shù)增大到?定值時(shí)，C。保持為定值。

在測(cè)速管中，測(cè)壓孔正對(duì)水流方向的測(cè)壓管液位代表上壓頭一，流體流過(guò)測(cè)速管側(cè)壁小孔的測(cè)壓管液位代表動(dòng)壓頭。

綜合計(jì)算題

用泵將20C的水從敞口貯槽送至表壓為1.5X105Pall勺密閉容器，兩槽液面均恒定不變，各部分相對(duì)位置如附圖1所示。輸送

1.【靜力學(xué)方程與伯努利方程H勺綜合應(yīng)用】如圖所示，用泵將水由低位槽打到高位槽(兩水槽均敞口，且液面保持不變)。已知兩

槽液面距離為20m,管路所有阻力損失為5m水柱，泵出口管路內(nèi)徑為50mm,其上裝有U型管壓力計(jì)，AB長(zhǎng)為6m,壓力計(jì)

讀數(shù)R為40mmHg,后為1200mmHg,H為ImHzO。設(shè)摩擦系數(shù)為0.02。求：⑴泉所需口勺外加功(J/kg)：⑵管路中水口勺流速

(m/s)：(3)A截面的表壓強(qiáng)(kPa)。

解：⑴計(jì)算泵所需的外加功

以低位槽液面(1-1面)為位能基準(zhǔn)面，住低位槽液面(1-1面)與高位槽液面(2-2面)間列柏努利方程:

招+1+?也=眄+q+務(wù)，%_2

J+號(hào)+審+^g

pJ

P2=Pi=Pa,z2-zl=20m,4?0,MtaO，Z〃f]2=5

h.=9.81x20+0+0+9.81x5=245.3J/kg

⑵計(jì)算管路中水的流速

以A-A面為位能基準(zhǔn)面，在A-A面與B-B面間列柏努利方程：

gz/號(hào)■++gz,+自+4+2>…

由于%=%，因此

gz#+gzi食+Z〃…

(〃.十/—八)一(〃/,+夕爐")

i(1.v/?=

乙f,A-B~p

由壓差計(jì)的原理(/〃+)一(/%+

pgzApgZB)=(p(-p)gR

中，3-P)gR(13600-1000)x9.81x0.04,八一T〃

因此￡h.…二士一—=--------------------------------=4.94kJ/kg

乙人A-Bp1000

又由于Vh=A-=0.02x-^―x—=4.94

乙…(]20.052

解得：u=2.03m/s

⑶計(jì)算A截面的壓強(qiáng)

由第一種U形壓差計(jì)PA=(Pi-P)gR+PH+P^(ZR-ZA)

對(duì)第二個(gè)U形壓差計(jì)

PH=Pc-Pg(H+zR-zA)=pa+8gR'-pg(H+ZB-ZA)

PB(表)=PigR'-+z8-z.)

因此

PA(表)=(d-P)gR+QgR'-RgH-pg(ZB-ZA)+pg(ZB-ZA)

=(P.-P)gR+RgR'-pgH

=(13600-1000)x9.81x0.04+13600x9.81x1.2-1000x9.81x1

=1.552x10,Pa

［運(yùn)用位差輸液］

如本題附圖所示，水從貯水箱A經(jīng)異徑水平管B及C流至大氣中。已知水箱內(nèi)液面與管子中心線間的垂直距離為5.5m,保持

恒定，管段B的直徑為管段CI向兩倍。水流經(jīng)B、C段的摩擦阻力分別為Z",B=15、//Ag,=15〃依。山水箱至

管段B及由管段B至管段C/、J忽然縮小損失可以忽視，而管段C至外界的出口損失不能忽視。試求：

(1)水在管路C中的流速；(2)水在管路B中的流速：(3)管段B末端內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)。

解：(1)水在管路C中H勺流速

在水箱1-1面入管C出口內(nèi)側(cè)2-2面間列始努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面：

gZ|+5上=gZ2+/+^+ZW〃_2

Z］—5.5m；p、=0(表壓)：/y0；z，2~0：p2=0(表壓)：

(2=15+30=45J/kg

9.81x5.5="+45

2

uc=4.232m/s

（2）水在管路B中的流速

ulf=〃c（d"力）=4.232/4=1.058m/s

（3）管段B末端內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)

在水箱1-1而與管B出口內(nèi)側(cè)3-3面間列由努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面:

陽(yáng)+片號(hào)=gZ3+?苧+

Z[=5.5m：P1=0（表壓）：w（?0；z3=0；M3=1.058m/s

ZWg=15J/kg

9.81x5.5=-^-+*^+15

10002

管段B末端內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)外=3.84x10’Pa

［離心泵的工作原理】離心泵采用后彎葉片的原因是（后彎葉片比前彎

葉片能量運(yùn)用率高）

1.離心泵葉輪按有無(wú)蓋板可分為開(kāi)式葉輪、閉式葉輪和半閉式葉輪。

2.離心泵時(shí)泵克制成蝸殼形，其作用有二：（1）匯集液體，（2）轉(zhuǎn)能裝置，雖然部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為

靜壓能

［離心泵的J性能參數(shù)與特性曲線】產(chǎn)品樣本上離心泵日勺性能曲線是在一定日勺下，輸送時(shí)

口勺性能曲線。（轉(zhuǎn)速20℃清水）

3.離心泵時(shí)揚(yáng)程（又稱壓頭）意指離心泵對(duì)單位重量液體所提供的有效機(jī)械能°

4.離心泵銘牌上標(biāo)明H勺流量是指效率最高時(shí)時(shí)流量。

5.離心泵的性能曲線i般包括%曲線、P,-qv和〃-如曲線。產(chǎn)品樣本上離心泵的性能曲線是

在一定的轉(zhuǎn)速下,輸送20℃清水時(shí)口勺性能曲線。

6.離心泵時(shí)能量損失包括容積損失ML械損失和水力損失。

7,離心泵的性能參數(shù)包括邈，揚(yáng)程（壓頭），效率,軸功率,汽蝕余量。

8,離心泵在一定轉(zhuǎn)速下U勺最高效率點(diǎn)稱為設(shè)計(jì)點(diǎn)。

［離心泵的安裝高度】

9.離心泵啟動(dòng)后不輸液，其原因也許是吸入管漏液或灌液不夠、安裝高度過(guò)高、堵塞和電機(jī)接線錯(cuò)誤。

10.當(dāng)離心泵葉輪入口處壓強(qiáng)等于或不不小于被輸送液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，液體籽部分汽化，致

使離心泵不能正常操作，此種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象。（汽蝕）

11.離心泵在啟動(dòng)之前應(yīng)向泵內(nèi)充斥被輸送的液體，目的是防止現(xiàn)象。（氣縛）

12.導(dǎo)致離心泵氣縛的原因是泵內(nèi)流體平均密度太小。

13.某泵在運(yùn)行后發(fā)既有氣縛現(xiàn)象，應(yīng)采用何措施停泵，向泵區(qū)灌液。

14.離心泵的安裝高度與oI）

A.泵的構(gòu)造無(wú)關(guān)B.液體流量無(wú)關(guān)C.吸入管路的阻力無(wú)關(guān)1）,被輸送流體的密度有關(guān)

［離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)整】

15.離心泵的工作點(diǎn)是泉的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)。

16.離心泵的流量調(diào)整實(shí)際上是變化泵1ft點(diǎn)。（工作》

17.離心泵采用并聯(lián)操作口勺目的是提高流量；離心泵采用串聯(lián)操作的1目的I是.提高揚(yáng)程。

18.用離心泵把江水送至敞口高位槽，若管路條件不變，而江面下降，則泵H勺輸液量,軸功率

。（減小減?。?/p>

解：管路特性方程H=AZ+A2+K如當(dāng)江面下降時(shí)，AzT,管路特性曲線上移，工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量I,揚(yáng)

pg

程t，軸功率IO

19.用離心泵向鍋爐供水，若鍋爐中的壓力忽然升高，則泵提供"勺流量______,揚(yáng)程______________o

解：管路特性方程H=Az+包?十心；當(dāng)鍋爐中的壓力忽然升高時(shí)，△〃仆管路特性曲線上移，工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)

Pg

日勺流黃I,揚(yáng)程tC

20.離心泵的出口流量調(diào)整閥安裝在離心泵管路上，關(guān)小出II閥門后，真空表的讀數(shù),壓力表的讀

數(shù)O（出口減小增大）

21.在輸送機(jī)械的流量調(diào)整中，旁路閥門II勺調(diào)整措施一般用于類型U勺輸送機(jī)械。（正位移泵）

22.若被輸送流體的粘度增大，則離心泵的揚(yáng)程,流量______,效率°（減少減少減

少）

23.在離心泵的選型時(shí)，除應(yīng)滿足系統(tǒng)所需之流量和揚(yáng)程外，還應(yīng)使該泵在高效區(qū)工作。

24.離心泵在一定的管路系統(tǒng)工作，如被輸送液體口勺密度發(fā)生變化（液體其他性質(zhì)不變）則（D）。

A.任何狀況下?lián)P程與P無(wú)關(guān)B.只有當(dāng)&：（=22-4=0）時(shí)揚(yáng)程與P無(wú)關(guān)

C.只有在阻力損失為0時(shí)揚(yáng)程與P無(wú)關(guān)D.只有當(dāng)△〃（=p2-/；,）=。時(shí)揚(yáng)程與P無(wú)關(guān)

【流體輸送機(jī)械的的操作、往復(fù)泵及其他類型化工泵】

25.后動(dòng)離心泵前應(yīng)關(guān)閉出口閥，以減小啟動(dòng)電流，保護(hù)電機(jī)。停泵前先關(guān)閉出口閥是為防止商壓液體倒流入

泵損壞葉輪。

26.離心泵開(kāi)泵之前要先灌液，目的是防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。（）x

27.為減少吸入管路H勺阻力損失，一般應(yīng)使吸入管徑不不小于排出管徑（）x

28.當(dāng)關(guān)小離心泵的出口閥時(shí)，泵的揚(yáng)程增大了，其升揚(yáng)高度提高了（）ox

29.若將同一轉(zhuǎn)速的同一型號(hào)離心泵分別裝在一條阻力很大，一務(wù)阻力很小的管路中進(jìn)行性能測(cè)量時(shí)，其測(cè)出

泵H勺性能曲線就不一樣樣（）,其實(shí)際供應(yīng)管路的最大流量也不一樣樣（）。xJ

?復(fù)習(xí)題

一、填空題

L懸浮液中加入助濾劑進(jìn)行過(guò)濾W、J目的是.

2.球形粒子在介質(zhì)中自由沉降時(shí)，勻速沉降的條件是。滯流沉降時(shí)，其阻力

系數(shù)=.

3.板框壓濾機(jī)每個(gè)操作循環(huán)由五個(gè)階段構(gòu)成。

4.板框壓濾機(jī)重要由,三種板按的次序排列構(gòu)成。

5.板框壓濾機(jī)采用橫穿洗滌濾渣，此時(shí)洗液穿過(guò)層濾布及個(gè)濾框厚度日勺濾渣，流通過(guò)長(zhǎng)度約為過(guò)

濾終了濾液流動(dòng)旅程H勺倍，而供洗液流通H勺面積又僅為過(guò)濾面積的o

參照答案：

1.在濾餅中形成骨架，使濾渣疏松，孔隙率加大，濾液得以暢流。2.粒子所受合力的代數(shù)和為零，24/

Rep。3.裝合板框、過(guò)濾、洗滌、卸渣、整頓。4.濾板、濾框、主梁（或支架）壓緊裝置等構(gòu)成，1—2—3—

212321。5.二；一；二；二分之一。

二、選擇題

1.回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)的）轉(zhuǎn)速越快，單位時(shí)間所獲得的漉液量就越（），形成的濾餅層厚度就越（），

過(guò)濾阻力越（）0

（A）少，薄，?。˙）少，厚，大

（C）多，薄，?。―）多，薄，大

2.離心沉降速度是（）。

（A）顆粒運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)速度（B）徑向速度

（C）切向速度（D）氣流速度

3.在恒壓過(guò)濾操作中，忽視過(guò)濾介質(zhì)H勺阻力，且過(guò)濾面積恒定，則所得H勺濾液量與過(guò)濾時(shí)間日勺（）次

方成E比，而對(duì)一定日勺濾液量則需要的過(guò)濾時(shí)間與過(guò)濾面積的K）次方成反比。

（A）1/2,2（B）2,1/2（01,1/2（D）1/2,1

4.助濾劑應(yīng)具有如下特性（）。

（A）顆粒均勻，柔軟，可壓縮（B）顆粒均勻，堅(jiān)硬，不可壓縮

（C）顆粒分布廣，堅(jiān)硬，不可壓縮（D）顆粒均勻，可壓縮，易變形

5.涯液在濾餅層中的流動(dòng)屬于（）流動(dòng)。

（A）層流（B）湍流（C）過(guò)渡流（D）不確定

6.降塵室的生產(chǎn)能力只與降塵室（）和（）有關(guān)，而與（）無(wú)關(guān)。

（A）長(zhǎng)度、寬度、高度（B）長(zhǎng)度、高度、寬度

（C）寬度、高度、長(zhǎng)度（D）寬度、長(zhǎng)度、面積

7.固體顆粒在流體中運(yùn)動(dòng)，所受的阻力是（）。

（A）表皮阻力（B）形體阻力（C）表皮阻力和形體阻力

參照答案

1.C;2.D3.C4.B5.A6.A7.C

b顆粒的自由沉降是指顆粒間不發(fā)生碰撞或接觸等互相影響的狀況下的沉降過(guò)程。

b在重力場(chǎng)中，微小顆粒的沉降速度與顆粒的幾何形狀、尺寸大小、流體與顆粒的密度有關(guān),而與流體

的速度無(wú)關(guān)。

b層流區(qū)沉降速度的計(jì)算

球形粒子在介質(zhì)中自由沉降時(shí)，勻速沉降的條件是。滯流沉降時(shí)?，其阻力系數(shù)

答案：粒子所受合力時(shí)代數(shù)和為零24/Rep

例1.兩顆直徑不一樣H勺玻璃球分別在水中和空氣中以相似日勺速度自由沉降。已知玻璃球的密度為2500

kg/m3,水的密度為998.2kg/m3,水的粘度為1.005X103Pas,空氣的密度為1.205kg/m\空氣的粘度為

1.81x10-5pa生

若在層流區(qū)重力沉降，則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為，

答案:9.612

解:由〃廣也之k

’18〃

（凡一￡）4,二

(25(X)-1.205)X1.005X10-\96I2

⑵一2汝(2500-998.2)x1.81xlQ-5

2.降塵室日勺顆粒分離的條件與生產(chǎn)能力

例1.降塵室內(nèi)，顆粒可被分離的必要條件是:而氣體的流動(dòng)應(yīng)控制在_____________流型。

答案：氣體在降塵室內(nèi)的停留時(shí)間2顆粒的沉降時(shí)間，滯（層）流

降塵室做成多層的目的是o

答案：增大沉降面積，提高生產(chǎn)能力

例2.含塵氣體通過(guò)長(zhǎng)4m,寬3m,高1m的降塵室,已知顆粒的沉降速度為0.25m/s,則降塵室的生產(chǎn)能力

3

答案：3m/sqv=A^ut

欲提高降塵室H勺生產(chǎn)能力，重要的措施是（C）。

A.提高降塵寶的高度；B.延長(zhǎng)沉降時(shí)間；C.增大沉降面積

沉降速度一定期，降塵室的生產(chǎn)能力與底面積有關(guān)，而與其高度無(wú)關(guān)。

答案：離心過(guò)濾，離心沉降

含塵氣體中塵粒直徑壓75um以上歐J,一般應(yīng)選用除塵；若塵粒直徑在511m以上，可選用

或；塵粒直徑在lum如下，可選用。

答案：降塵室旋風(fēng)分離器泡沫除塵器袋漉器

1.熱量衡算

例冷熱水通過(guò)間壁換熱器換熱，熱水進(jìn)口溫度為90°C,出口溫度為50C,冷水進(jìn)口溫度為15C,出口

溫度為53°C,冷熱水的流量相似，且假定冷熱水的物性相似，則熱損失占傳熱量的o答：5%

分析：由0=%展勸（7；一為，2=%“（.“也一4）

洱a-e￡_（7,-T2）-（/2-_（90-50）-（53-15）_40-38_

付---------------------------------------------------------V.vJ

QhT「l\90-5040

2.總傳熱系數(shù)

熱傳導(dǎo)例在包有兩層相似厚度保溫材料的圓形管道上，應(yīng)當(dāng)將導(dǎo)熱系數(shù)小的材料包在內(nèi)層,其原因是遮

少熱損失，減少壁面溫度。

例平壁定態(tài)傳熱過(guò)程，通過(guò)三層厚度相似的不一樣材料，每層間溫度變化為加2,則每層導(dǎo)熱

系數(shù)的次序?yàn)?<4V4,以及每層熱阻的大小次序AR|>>△6。

例伴隨溫度的增長(zhǎng)，空氣的粘度_________,空氣的導(dǎo)熱系數(shù)。答:增大增大

例對(duì)流給熱系數(shù)各準(zhǔn)數(shù)的含義

努塞爾準(zhǔn)數(shù)Nu——對(duì)流傳熱與厚度為1口勺流體層的熱傳導(dǎo)之比。Nu越大，對(duì)流傳熱的強(qiáng)度越大。它反應(yīng)

了固體壁面處的無(wú)因次溫度梯度的大小。

雷諾準(zhǔn)數(shù)Rc慣性力與粘性力之比。

普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pi一一反應(yīng)物性影響的準(zhǔn)數(shù)。

格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)Gi一一反應(yīng)自然對(duì)流影響的準(zhǔn)數(shù)

例（給熱系數(shù)代I計(jì)算）一定流量的液體在一。25mmX2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動(dòng)，其對(duì)流傳熱系數(shù)8=1000

W/m2,℃；若流量與物性都不變，改用一019mmX2mm口勺直管，則其a將變?yōu)閃/m2,℃；若管子規(guī)格信

2

用仍為。25mmX2.5mm,但流量增長(zhǎng)1倍，則a將變?yōu)閃/m-℃o答：1678

例（傳熱過(guò)程的強(qiáng)化）在蒸汽一空氣間壁換熱過(guò)程中，為強(qiáng)化傳熱，在工程上可采用提高空氣流速,不能

采用提高蒸氣流速或提高蒸汽壓強(qiáng)。

例（壁溫與總傳熱系數(shù)的計(jì)算）在列管式換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，此時(shí)傳熱管的壁溫靠近

的溫度，總傳熱系數(shù)K靠近_的對(duì)流給熱系數(shù)。答：蒸汽，空氣

例圓筒壁總傳熱系數(shù)K與間壁兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)a”a?以及間壁導(dǎo)熱系數(shù)4的關(guān)系為。當(dāng)間壁管

規(guī)格為0108X4,導(dǎo)熱系數(shù)為45W-nT1?K”時(shí)，管內(nèi)外兩側(cè)H勺對(duì)流傳熱系數(shù)分別為8000W?m2?K」和1200

W?nF?K"時(shí)，總傳熱系數(shù)K產(chǎn)W?m-2?K」，總傳熱系數(shù)K2=W?m2?K1.

答：一二^^+」hi」+——1018943

K2a422&a2

3.傳熱平均溫差

4.設(shè)計(jì)型計(jì)算

例用冷卻水將一定量的熱流體由100C冷卻到40C,冷卻水初溫為15℃,在設(shè)計(jì)列管式換熱器時(shí)，采用兩

種方案比較，方案I是令冷卻水終溫為30℃,方案II是令冷卻水終溫為35C,則用水量Wi—W2,所需傳熱面

積AiAjo答：>v

5.操作型計(jì)算

例套管冷凝器的I內(nèi)管走空氣，管間走飽和水蒸汽，假如蒸汽壓力?定，空氣進(jìn)口溫度一定，那么當(dāng)空氣流

量增長(zhǎng)時(shí)，傳熱系數(shù)K應(yīng)增大；空氣出口溫度減?。罕跍貞?yīng)略有減小。

分析：①Kx渭,因此當(dāng)空氣流量增長(zhǎng)時(shí)，傳熱系數(shù)增大.②皿工二人二一上一，在設(shè)備不變，且忽

Tq,”2cp2

視物性隨溫度的變化時(shí)，增大空氣流量，則有（*一）I,即/^I；而T與h不變，因此12減小。③

（CTf

1,.,2P2-Z

2

Tw=—^—T+at,因%-如故［產(chǎn)/T；當(dāng)空氣流量增長(zhǎng)，因此壁溫略有減小。

%+a2e+a2%+a2

例在反應(yīng)器的單根冷卻蛇管內(nèi)通冷卻水，其進(jìn)、出口溫度分別為小、匕，蛇管外有熱流體穩(wěn)定流過(guò)，借攪

拌器作用，使熱流體保持均勻溫度式T為熱流體出口溫度），如冷卻蛇管長(zhǎng)度增大一倍，其他條件不變，則出口

水溫?2應(yīng)。答：增大

T—tKAKAT—t

分析：m——=-----------,因操作條件不變，A增大，因此（-------）t,即——to因了與力不變，因

C

TfJ”2cp2Qm2P2Tf

此f2增大。

6.換熱器

例（流體流動(dòng)通道的選擇）在確定列管換熱器冷熱流體的流動(dòng)途徑時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，蒸汽走;易結(jié)垢的

流體走；高壓流體走：有腐蝕性流體走；粘度大或流量小的流體走管0

答：管外（殼程）管內(nèi)（管程）管內(nèi)（管程）管內(nèi)（管程）管外（殼程）

例舉出五種間壁式換熱器；；：；O提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的重要措

施是O

答：夾套式，蛇管式，套管式，列管式，板式，螺旋板式，板翅式等任選五種。

提高傳熱系數(shù)的重要途徑是提高流體流速，增強(qiáng)人工擾動(dòng)；花止結(jié)垢，及時(shí)清除污垢。

例列管式換熱器的殼程內(nèi)設(shè)置折流擋板的作用在于,折流擋板的形狀有,等。

答：提高殼程流體11勺流速，使殼程對(duì)流傳熱系數(shù)提高，圓缺形（弓形），圓盤和環(huán)形。

例列管換熱器管程常用流速范圍為：一般液體，氣體o答：0.5?3m.s/5?30m.s“

例翅片管換熱器的翅片應(yīng)安裝在a小時(shí)?側(cè)。

I.吸取的概念

吸取是運(yùn)用混合氣體中各組分在吸取劑中溶解度的差異實(shí)現(xiàn)分離的單元操作。

吸取操作啊根據(jù)是各組分在同一種溶劑中溶解度日勺差異，以到達(dá)分離氣體混合物的目出J。

吸取操作僅能分離氣體混合物.

2?氣液相平衡

例由于吸取過(guò)程氣相中的溶質(zhì)分壓總—液相中溶質(zhì)的平衡分壓，因此吸取操作線總是在平衡線口勺。

增長(zhǎng)吸取劑用量，操作線的斜率,則操作線向平衡線的方向偏移，吸取過(guò)程推進(jìn)力(y-ye)一。

答：不小于上方增大遠(yuǎn)離增大

例在常壓下，20℃時(shí)，氨在空氣中的分壓為15.2kPa,與之立衡日勺氨水濃度為15kgNH9100kg氏0,此時(shí)

15.2/101.3

解：m==1.095

X,15/17/(15/17+100/18)

例對(duì)靠近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)溫度和壓力不變，而液相總濃度增長(zhǎng)時(shí)，其亨利系數(shù)

H_,溶解度系數(shù)H將,亨利系數(shù)E將,相平衡常數(shù)m#。答：減小增大不變不變

3.傳質(zhì)速率

例單向擴(kuò)散中漂流因子》1。

例當(dāng)溫度升高時(shí)，溶質(zhì)在氣相中的分子擴(kuò)散系數(shù)將—，在液相中口勺分子擴(kuò)散系數(shù)將。

答：增大增大

例若亨利系數(shù)E值很大，根據(jù)雙膜理論，則可判斷過(guò)程的吸取速率為液膜控制。

例當(dāng)吸取質(zhì)在液相中的J溶解度其大時(shí)，吸取過(guò)程重要受控制，此時(shí)，總傳質(zhì)系數(shù)K,近似等于一，

提高吸取速率，則應(yīng)當(dāng)設(shè)法減小或增大,舉例：。當(dāng)吸取質(zhì)在液相中的溶解度甚小時(shí)，吸取

過(guò)程重要受控制，此時(shí)，總傳質(zhì)系數(shù)K,近似等于,提高吸取速率，則應(yīng)當(dāng)設(shè)法減小或增大

,舉例：。

答：氣膜ky氣膜阻力氣相向湍動(dòng)程度用水吸取氨

液膜kx液膜阻力液相H勺湍動(dòng)程度用水吸取CO?

例低濃度氣體吸取中，已知平衡關(guān)系為y=2x,幻。=0.2kmol/m3.s,Z：y?=2x10'5kmol/m\s,則此體系屬

控制。答：氣膜或氣相阻力

例吸取系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中，反應(yīng)物性影響的準(zhǔn)數(shù)是

例簡(jiǎn)述雙膜理論的基本論點(diǎn)？

答：其基本論點(diǎn)如下：①互相接觸的氣、液流體間存在著穩(wěn)態(tài)的相界面，界面兩側(cè)分別存在氣膜和液膜，

吸取質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過(guò)此兩膜層。②在相界面處，氣液兩相處在平衡。③膜內(nèi)流體呈滯流流動(dòng)，膜外流

體呈湍流流動(dòng)，所有構(gòu)成變化集中在兩個(gè)有效膜層內(nèi)。

例根據(jù)雙膜理論，吸取質(zhì)從氣相主:體轉(zhuǎn)移到液相主:體整個(gè)過(guò)程的阻力可歸結(jié)為氣液兩相滯流層（或?qū)恿鲗樱?/p>

中分子擴(kuò)散的阻力。

例雙膜理論是將整個(gè)相際傳質(zhì)過(guò)程簡(jiǎn)化為經(jīng)由氣、液兩膜層的分子擴(kuò)散過(guò)程。

4.吸取過(guò)程的數(shù)學(xué)描述

例用純?nèi)軇┪∧硽怏w混合物中的可溶組分，回收率為90樂(lè)mV/1^1,則傳質(zhì)單元數(shù)NOG=9。

解:N0G=^^=9=工=3=9

y2-nrx2y21-771-0.9

例傳質(zhì)單元數(shù)與設(shè)備形式無(wú)關(guān)，只與物系相平衡及進(jìn)出口濃度有關(guān)。

傳質(zhì)單元高度取決于物系、設(shè)備、填料幾何特性和氣、液流率等操作條件.

例對(duì)數(shù)平均推進(jìn)力法的合用條件是：在吸取操作所波及的構(gòu)成范圍內(nèi)，平衡線和操作線均為直線.

5.設(shè)計(jì)型計(jì)算

例一般所討論的吸取操作中，當(dāng)吸取劑用量趨于最小用量時(shí)，則吸取推進(jìn)力趨向零,填料層高度趨向無(wú)窮

大。

例影響最小液氣比的原由于：物系的相平衡和分離規(guī)定。

6.操作型計(jì)算

例某逆流吸取塔，用純?nèi)軇┪』旌蠚庵幸兹芙M分，設(shè)備高為無(wú)窮大，入塔y=8%（體積分?jǐn)?shù)），平衡

關(guān)系y=2x。試問(wèn)：（1）若液氣比（摩爾比，下同）為2.5,吸取率=%；⑵若液氣比為1.5,吸取率

=%O

答：100%75%

解：設(shè)備高為無(wú)窮大意味著塔內(nèi)某一截面的氣液兩相到達(dá)平衡，即必有一操作點(diǎn)落在平衡線上。

L/G=2.5時(shí)，L/G>tn,氣液兩相在塔頂?shù)竭_(dá)平衡，％==皿？=°，因此吸取率為1。。%

L/G=1.5時(shí)，L/G<，〃，氣液兩相在塔底到達(dá)平衡，X,=>'///?=0.08/2=0.04,

y=y,--（匕一巧）=0.08-1.5（0.04-0）=0.02

2G

因此吸取率T]=入二&=SONS=075

y0.08

例用氣體吸取措施分離某氣體混合物，已知?dú)庖浩胶怅P(guān)系符合亨利定律，塔設(shè)備為無(wú)窮高，吸取因子

A=3/2,則yi_>h，”_>Z；若其他操作條件不變，但操作壓力減小了1/3,則9_>卜，

答：不小于等于等于等于

分析：確定氣液兩相到達(dá)平衡的截面，即確定落在平衡線上的操作點(diǎn)。

W>4=（L/G）/m=3/2>I=>L/G>m,落于平衡線II勺操年點(diǎn)必是塔頂構(gòu)成點(diǎn),見(jiàn)附圖2：

當(dāng)壓力減小1/3時(shí)，m=E/p因E僅與溫度有關(guān)，因此"，=加烏=〃?」_=

2/32

A,=A-^=-x-=\因此時(shí)平衡線與操作線的斜率相等，而塔高為無(wú)窮高，只有一種也許，那就是操

m23

作線與平衡線重疊。

附圖a

例操作條件：入塔氣體流量、溶質(zhì)濃度；入塔吸取劑流量、溶質(zhì)濃度；溫度、壓強(qiáng)

操作中的I吸取塔，若其他操作條件不變，僅減少吸取劑入塔濃度，則出塔氣體濃度_____,吸取率將

一，出塔吸取液濃度______:而當(dāng)用清水作吸取劑時(shí)，若其他操作條件不變，僅減少入塔氣體濃度，則吸取

率將O

答案：減小，增大,減小，不變

分析：當(dāng)吸取劑入塔濃度下降時(shí)

?措施?：塔內(nèi)傳質(zhì)推進(jìn)力增大，傳質(zhì)效果提高，從而使氣體出塔濃度下降，吸取率增大。

?措施二；原工況：Z=H()GN()G新工況；2="：刈心因氣液流量及操作溫度、壓力不變，因此傳質(zhì)

單元高度不變，傳質(zhì)單元數(shù)也不變，即

y-nix2y-mx'2_y{-nix2m(x'2-x2)

y2-mx2y\-mx；y2-nix2必一工+-x2)

,m(x\-x.).,11A

=>K一%=——」一W&-x^)=m(x-x,)(--1)

b~2b

因(x：—M)<0b>l=>(--l)<0=%-)'：>()

b

曰物料衡算日勺近似式Gy、以西一X2)=〃工；一石)有占1

月清水作吸取劑時(shí)馬=0

由于2、“OG不變，可知WOG也不變

由N0G=-------ln[(l-S)—--------+S\=------ln(------+5)及5=——不變，可知〃不變。

1-Sy2-nxx2\-S\-rjL

例正常操作R勺逆流吸取塔，因故吸取劑入塔量減少，以致液氣比不不小于原定的最小液氣比，貝32_，

X1。

答：力1，再1

解：原工況H=H0GN0G

新工況H=H：GN：G因氣體處理量、填料種類及高度不變，因此

H'=H0cN'=N0c

但$=皿<s，=華，因此工即修

LL'y'2-nix2y2-nvc2

由物料衡算歐I近似式Gy^L(x.-x2)=L'(x[-x2)有占f

例對(duì)一定操作條件下的填料吸取塔，如將塔料層增高某些，則塔的HOG將，NOG將.

答:不變?cè)龃?/p>

解：原工況H-H0cN0c新工況H'-H￡Nk

因氣體處理量、填料種類不變，則，因此

例在常壓下用水逆流吸空氣中的CO,若將用水量增長(zhǎng)則出口氣體中的CO含量將—，氣相總傳質(zhì)系數(shù)

Kya將一，出塔液體中CO濃度將。答：減少增長(zhǎng)減小

分析：—=—+—,當(dāng)用水量[時(shí)，液膜阻力I,因此總阻力I,總傳質(zhì)系數(shù)t;

Kakak、a

Gy\?L（x1-x2）,Lt?X]I

例影響溶質(zhì)吸取率的原因有哪些？吸取塔在操作過(guò)程中可調(diào)整的原因是什么？

答：影響溶質(zhì)吸取率日勺原因有：物系自身的性質(zhì)，設(shè)備狀況（構(gòu)造，傳質(zhì)面枳等）及操作條件（溫度，壓

強(qiáng)，液相流量及入口構(gòu)成。

由于氣相入口條件不能隨意變化，塔設(shè)備又固定，因此吸取塔在操作過(guò)程中可調(diào)整的原因只能變化吸取劑

H勺入口條件，包括流量，構(gòu)成和溫度三個(gè)原因。

復(fù)習(xí)題

1蒸溜概述

蒸儲(chǔ)操作是借混合液中各組分揮發(fā)性的差異而到達(dá)分離目的。

輕組分：混合物中日勺易揮發(fā)組分；重組分：混合物中的I難揮發(fā)組分

例：蒸儲(chǔ)是分離時(shí)一種措施，其分離根據(jù)是混合物中各組分H勺,分離H勺條件是。

答：均相液體混合物，揮發(fā)性差異，導(dǎo)致氣液兩相系統(tǒng)

精懦操作壓力的選擇

減壓蒸儲(chǔ)：減少了液體E向沸點(diǎn)。應(yīng)用場(chǎng)所：分離沸點(diǎn)較高的）熱敏性混合液，混合物沸點(diǎn)過(guò)高的物系（防止

采用高溫載熱體）。

加壓蒸鐳：提高冷凝溫度防止使用冷凍劑。應(yīng)用場(chǎng)所：分離莒壓下呈氣態(tài)的物系，儲(chǔ)出物的冷凝溫度過(guò)低

日勺物系。舉例：脫丙烷塔操作壓力提高到1765kPa時(shí)，冷凝溫度約為50℃,便可使用江河水或循環(huán)水進(jìn)行冷

卻，石油氣常壓呈氣態(tài)，必須采用加壓蒸儲(chǔ)。

2雙組分溶液的氣液相平衡

例：當(dāng)混合物在l-x-y圖中的氣液共存區(qū)內(nèi)時(shí)、氣液兩相溫度，但氣相構(gòu)成液相構(gòu)成，而兩相的

量可根據(jù)來(lái)確定。答:相等，不小于，杠桿規(guī)則

例：當(dāng)氣液兩相構(gòu)成相似時(shí)，貝J氣相露點(diǎn)溫度—液相泡點(diǎn)溫度。答：不小于

例：雙組分溶液的相對(duì)揮發(fā)度a是溶液中—的揮發(fā)度對(duì)一的揮發(fā)度之比，若a=l表達(dá)—。物系的a值愈大，

在x-y圖中H勺平衡曲線愈—對(duì)角線。答：易揮發(fā)組分，難揮發(fā)組分，不能用一般蒸儲(chǔ)措施分離，遠(yuǎn)離

理想溶液的含義

例：理想溶液滿足拉烏爾定律，也滿足亨利定律，非理想稀溶液滿足亨利定律，但不滿足拉馬爾定律;服從

亨利定律并不闡明溶液的理想性，服從拉烏爾定律才表明溶液的理想性

例：精福塔分離某二元物系，當(dāng)操作壓強(qiáng)減少時(shí)，系統(tǒng)H勺相對(duì)揮發(fā)度a,溶液的泡點(diǎn),塔頂蒸

汽冷凝溫度。答：增大，減小，減小

例.已知75c時(shí)甲醇(A)、水(B)的飽和蒸汽壓為pA°=149.6kPa,pB°=38.5kPa,平衡時(shí)氣液兩相濃度分別為

y=0.729,x=0.4,則其相對(duì)揮發(fā)度之值為.(4.035)

3平衡蒸僧與簡(jiǎn)樸蒸儲(chǔ)

簡(jiǎn)樸蒸鏘過(guò)程中,釜內(nèi)易揮發(fā)組分濃度一，其沸點(diǎn)則.答：不停減少不停升高

4精愜

例：精儲(chǔ)塔的作用是—O答：提供氣液接觸進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)的場(chǎng)所。

例：在持續(xù)精儲(chǔ)塔內(nèi)，加料板以上H勺塔段稱為,其作用是_；加料板如下的塔段(包括加料板)稱為

，其作用是一。答：精微段提濃上升蒸汽中易揮發(fā)組分提儲(chǔ)段提濃下降液體中難揮發(fā)組分

例：離開(kāi)理論板時(shí)，氣液兩相到達(dá)一狀態(tài)，即兩相相等，一互成平衡。答:平衡溫度構(gòu)成

例：精儲(chǔ)塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度，其原因有(1)和(2),答：塔頂易揮

發(fā)組分含量高塔底壓力高于塔頂

加料熱狀態(tài)參數(shù)q的!計(jì)算

例：已知汽液混合物進(jìn)料中，汽相與液相U勺摩爾數(shù)之比為3:2,易揮發(fā)組分U勺摩爾分?jǐn)?shù)為0.3,則

q=o

答：0.4(q=2/(3+2)=0.4)

例：精館塔有—進(jìn)料熱狀況，其中以_進(jìn)料q值最大，進(jìn)料溫度—泡點(diǎn)溫度。答：五種冷液體不不小

于

對(duì)于不一樣的進(jìn)料熱狀況，Xq、yq與X卜的L與1,v與01月關(guān)系為

(1)冷液進(jìn)料：Xq.>XF，yq>XF,q>l,L>L+F,V<V；

(2)飽和液體進(jìn)料：