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华东理工大学化工原理ppt内部绝密.ppt

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化工原理 第三版 陈敏恒 课件 华东理工内部1

化工原理 第三版 陈敏恒 课件 华东理工内部1

积分得 p+ρgz=常数 或 p1 p2 gz1 gz 2 等高等压，等压面
p2 pa g( z1 z2 ) pa gh
讨论： 1）p2=p1+ρg h 适用条件：静止流体，重力场，不可压缩流体 2）如上底面取在容器的液面上，其压力为p0 下底面取在容器的任意面上，其压力为p 则p =p0+ρg h 3）当p1有变化时，p2也发生同样大小的变化。 p还与ρ， h有关 ρ↑ p↑ h↑ p↑ 4）等压面——在静止的、连续的、同一流体内，处 于同一水平面上各点的压强相等。
解：从1至2截面排柏努利方程 2 u 任一瞬时 h g ∴ u 2 gh
2
对桶内液体作质量衡算 输入+生成=输出+积累
π π dh 00 d u D 4 4 dt
2 2
D dh u 2 gh d dt
2 2
D dh dt d 2g h
2 2
D dh dt 200s d 2g h
1.1.3 流体受力 体积力 作用于体积中的各个部位，力的大小与体积 （质量）有关。如：重力，惯性力，离心力。 表面力 分解成：垂直于作用面，压力 p ； 平行于作用面，剪切力τ 。
1.1.4 流体黏性 (录像)
黏性的物理本质：分子间引力和分子热运动、碰撞。 牛顿黏性定律 τ —剪应力N/m2（Pa），μ —粘度 N∙s/m2（Pa∙s ） 表明①流体受剪切力必运动。 ②牛顿型流体与非牛顿型流体的区别。 μ =f(温度，压强) ，压强不高，可以忽略。 对液体，温度升高，黏度下降（内聚力为主） 对气体，温度升高，黏度上升（热运动为主） 理想流体: 假定μ =0
＝
u dA u A

华东理工大学化工原理课件

华东理工大学化工原理课件
A
式中：A——垂直于流动方向的管截面积 已知速度分布 ur 的表达式，求平均流速：
∫ u dA u=
A r
A
（3）质量流速G
单位时间内流体流过管道单位截面积的流体质量称为 质量流速G，其单位为 Kg/(m 2 ⋅ s)。
qm G= = uρ A
（4）质量守恒方程
取截面1-1至2-2之间 的管段作为控制体 （欧拉法，截面固定）
1.3.2 机械能守恒
根据牛顿第二定律固体质点运动，无摩擦（理想条件） 机械能＝位能＋动能＝常数 流体流动，无摩擦（理想流体，无粘性μ＝0、F＝0、 τ＝0） 机械能＝位能＋动能＋压强能＝常数
u2 = 常数 单位质量流体所具有的机械能＝ gz + + ρ 2 p
1.3.2 机械能守恒
（1）沿轨线（拉格朗日考察法，是某一流体质点的轨迹）的机械能守 恒 1 ∂p 立方体微元所受各力平衡（静止）： X − =0 ρ ∂x 在运动流体中，立方体微元表面不受剪应力，微元受力与静止流 体相同，但受力不平衡造成加速度，即： 1 ∂p dux X− = ρ ∂x dt 设流体微元在dt时间力位移dl，它在x轴上的分量位dx，将dx乘 上式各项得： 1 ∂p du dx 1 2 X− dx = x dx = dux = ux dux = dux ρ ∂x dt dt 2
对于其他表面，也可以写出相应的表达式
②体积力
设单位质量流体上的体积力在x方向的分量为x （N/Kg），则微元所受的体积力在x方向的分量 为 xρδxδyδz ，该流体处于静止状态，外力之和必 等于零、对x方向，有：
∂p δ x ∂p δ x (p− )δ yδ z − ( p + )δ yδ z + x ρδ xδ yδ z = 0 ∂x 2 ∂x 2

化工原理课程设计PPT课件

化工原理课程设计PPT课件
（2）溢流装置 采用单溢流 弓形降液管 平形受液盘及平形溢流堰 不设进口堰
ppt精选版
42
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
hOW
hW
HT
Hd
hW
h0
h1
ppt精选版
43
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
lW A f
R
t
Aa
WD
x
WS
Dppt精选版
44
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
ppt精选版
5
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
1
LS VS
Lvmm（（提提）） 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
0
20
0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
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41
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
ppt精选版
6
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
ppt精选版
7

华东理工化工原理课程设计ppt

华东理工化工原理课程设计ppt

(塔径定后及流体力学校核时可调整)
计算两相流动参数
F LV Ls Vs ρL ρV
Vs——气相流率，m3/s Ls——液相流率，m3/s
查图4-9得气相负荷因子C20 计算液泛速度uf
u f C 20 (

20
)
0 .2
(
L V V
)
0 .5

溶液的表面张力 手算参考文献[1]p25
2.3.4负荷性能图 参考[1]p135 要详细计算 V ①液相下限线 ②液相上限线 ③漏液线 ④过量液沫夹带线 ⑤溢流液泛线 ⑥精馏线和提馏线
m /s 1
3
A 精馏线 4
●
B 提馏线 5
●
2 3
3 L m /s
（精馏段与提馏段负荷应在负荷性能图内）
①液相下限线 由how=6mm计算
V 4
●
A 精馏线 B 提馏线 5
2.3.2塔板详细设计
参考[1]p117
参考表4-11取hw 取ho
(为保证液封ho<hw或用凹受液盘折降液板)
由塔径取WS WC 参考[1]p119
由Lw/D查图 4-21得Wd
计算鼓泡区面积Aa
取筛孔直径d0 (3-8;10-25mm )及t/d0(2.5~4)
计算开孔率φ及筛孔面积A0
2.3.3塔板流体力学校核 参考[1]p133 ①板压降校核 干板压降+液层阻力 △p总<△p允许 ②液沫夹带量校核 eV<0.1kg液/kg汽 ③溢流液泛条件校核 降液管内泡沫层高度 Hfd<HT+hw ④液体在降液管内停留时间校核 τ=Af Hd /LS>3~5s ⑤漏液点的校核（需试差） k=uo /uow>1.5~2

《化工原理第一讲》ppt课件

《化工原理第一讲》ppt课件

•单元操作特点： •1〕.都是物理操作。 •2〕.都是化工消费过程中共有的操作。 •3〕.用于不同化工消费过程的同一单元操作，其原理一 样，所用设备亦通用。
化工单元操作的目的是：
①物料的保送；
②物料物理形状的改动；
③混合物料的分别。
三传实际：动量；热量；质量
一反：化学反响
2 单位制与单位换算
•1〕 单位制
结晶器
II
I
P kg/h
96％KNO3
R kg/h 37.5％KNO3
• 4.列算式： • 方框I：总物料：1000=W+P • KNO3组
方分框:1I0I0：0×总0物.2料=W：×S=0+PP+×R 0.96
KNO3组分:S×0.5=P×0.96+R×0.375
W=791.7 kg/h P=208.3 kg/h S=974.8 kg/h R=766.5 kg/h
解：1.绘简图 0.095kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
换热器
80℃溶液 1.0kg/s
2.定基准：1s，0℃，液体 3.划范围：以换热器为衡算范围
120℃饱和水 0.095kg/s
120℃饱和水蒸汽 0.095kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
换热器
80℃溶液 1.0kg/s
120℃饱和水 0.095kg/s
• 阅历公式的单位换算，也可采用换算因数将规定单位换 算成所要求单位。
• 例0-2:水蒸汽在空气中分散系数为：
1.46104
5
T2
D
P T441
式中：D－分散系数，ft2/h；
P－压强，atm；
T－兰氏温度，oR。
试将式中各符号单位换算成 D:m2/s；P:Pa；T:K

华东理工大学化工原理讲稿和ppt

华东理工大学化工原理讲稿和ppt

+
xD R+1
②提馏段操作方程
V yn+1 = Lxn + DxD − FxF
yn
=
L V
xn−1
+
DxD − V
FxF
yn
=
(R
RD + 1)D
+ −
qF (1 −
q)F
xn−1
+
(R
DxD − FxF + 1)D − (1 − q)F
③操作线
精馏段过(xD, xD)点,截距
提馏段过(xW, xW)点, 斜率
⑷由上往下按平衡关系、操作关系依次交替作阶 梯
④最优加料位置的确定 xm−1 < xq < xm 为最佳加料位置, 过前或过后N↑
5.2 设计型计算命题
已知：F, xF, xD, xW 选择：P, q, R
求：N, m
①总压 P 的选择与加热、冷凝温度、α有关
②回流比的选择
经济上，R↑, 能耗↑
f (P,t)
道尔顿分压定律
yA
=
pA P
=
PA0 ( P
t
)
x
A
相∴平K衡A常= 数PA0定,义注为意KKAA并= 非xyAA常数
①泡点线(液相线)
xA
=
P − PB0 (t ) PA0 (t ) − PB0 (t )
②露点线(汽相线)
yA
=
PA0 P
P− PA0 (t )
PB0 (t ) − PB0 (t )
= α1α 2 Λ
αN
xN 1− xN
由y1=xD，xN=xW(塔釜)
且记 α = N α1α 2 Λ α N ，N=Nmin

化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部第03章

化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部第03章

3.2 混合机理 3.2.1 搅拌器的两个功能 （1）总体流动 将流体输送到搅拌釜内各处 大尺度宏观混合。
（2）强剪切或高度湍动 产生剪切力场或旋涡 小尺度宏观混合，促进微观混合。 注意：流体不是靠桨叶直接打碎的，而是靠高剪 切力场撕碎的。
射流现象
作用 ①夹带 ②剪切, 脉动
3.2.2 均相液体的混合机理 （1）低黏度液体的混合 总体流动+高度湍动 最小液团尺寸为10μm量级 （2）高黏度及非牛顿流体的混合 多处于层流状态——混合机理主要依赖于 充分的总体流动。 3.2.3 非均相物系的混合机理 （1）液滴或气泡的分散
(3) 偏心安装 ——破坏循环回路 的对称性 (录像)
(4) 装导流筒——避免短路及死区
3.4 搅拌功率 3.4.1 混合效果与功率消耗 功率消耗 P =ρgHqV 增加功率——改善混合效果 能量合理有效利用——与桨形、尺寸选择有关 大尺度：qv大；小尺度：H大；→P大 对搅拌器,要求能消耗更多的功率（如设置挡 板）,以获得较好的搅拌效果。（与泵不同） 搅拌器设计：不是设法提高效率η，而是设法增 加功率P。尽管如此，搅拌装置仍存在能量的有 效利用。 如需要快速分布，要有大流量； 如需要高破碎度，要有高湍动。
（3）气泡尺度的分布 原理基本相同，但气液界面张力比液液界面 张力为大，气液密度差大，大气泡易浮升到液 面，因此分散更加困难。
（3）搅拌器的性能 3.3.1 常用搅拌器的性能 （1） 旋桨式搅拌器(录像) qV大，H小，轴向流出 叶片端速度5~15m/s 适于低黏度液体 μ<10Pa· s （2） 涡轮式搅拌器(录像) qV小，H大，径向流出 叶片端速度3~8m/s 适于中等黏度液体 μ<50Pa· s
1
3.4.3 搅拌功率的分配

化工原理课件PPT

化工原理课件PPT
物理量的基本量的量纲为其本身。
SI量制中7个基本量的量纲符号：
L(长度) 、 M(质量) 、 T(时间) 、 I(电流) 、 (热力学温度) 、N(物质的量) 、J(发光强度) 。
导出量 的量纲表达式：
dQ im L M T I N J
dim—量纲符号 ,； ，—量纲指数或因次。
华东交大化工原理电子课件
表0-1 国际单位制的基本单位
量的名称
单位名称
长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
米 千克
秒 安培 开尔文 摩尔 坎德拉
单位符号
m kg s A K mol cd
华东交大化工原理电子课件
表0-2 国际单位制的辅助单位
量的名称
平面角 立体角
单位名称
弧度 球面角
单位符号
rad sr
华东交大化工原理电子课件
一、物质的量浓度与物质的量分数
1.物质的量浓度
ci
ni V
2.物质的量分数
对于液体混合物： 其中，
xi
ni n
nn 1n 2 n i
x 1x2 xi 1
华东交大化工原理电子课件
二、物质的质量浓度与物质的质量分数
1.物质的质量浓度 2.物质的质量分数
i
mi V
对于液体混合物：
i
mi m
其中，
最终状态就是体系的平衡状态。
四、传递速率
传递速率
推动力 阻力
五、 经济核算
为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和
材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用
的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经
济核算确定最经济的设计方案。

化工原理第三版陈敏恒课件华东理工内部资料

化工原理第三版陈敏恒课件华东理工内部资料

通常，泵设计点(额定流量下)α1=90° qV 流量 qV A2 w2 sin 2 或 w2
u c cos u u H q ctg g g gA
2 2 2 2 2 2 T V 2 2
A2 sin 2
2.2.1.4 理论压头的影响因素 (1)叶片弯角β2和流量qV
(2)叶轮转速n u2=nπD2 如果qV∝n，那么HT∝n2 (3)液体密度不出现 Δp∝ρgHT , 气缚现象(录像) 灌泵——吸入管装单向阀， 泵启动前:灌泵排气
2.2.1.3 理论压头 P c2 以静止系考察：势能 ，动能 g 2g c绝对速度 总机械能变化
2 2 2 2 P2 P1 c2 c12 u2 c2 w2 u12 c12 w12 HT g 2g 2g 2g u2 c2 cos 2 u1 c1 cos 1 g
w Xdx Ydy Zdz d( ) 2
2
dp
X 2x ,Y 2 y , Z g u r
得 或
2 2 p1 u12 w12 p2 u2 w2 z1 z2 g 2 g 2 g g 2g 2g 2 2 P2 P1 u2 u12 w12 w2 g 2g 2g
②管路特性曲线下移，
2.2.3.2 流量调节 (1)出口阀开度 优点：调节简便、灵活 缺点：能耗 (2)改变转速n 节能，但不方便
新老泵特性曲线关系 2 2 q'V n' H ' n' q'V 时，
qV n
H n qV
H 2 H ' 2 q'V ∴ qV
(等效率点)
2.1.3 流体输送机械分类 按作用原理分： 动力式(叶轮式)：离心式，轴流式； 容积式(正位移式)：往复式，旋转式； 其它类型：喷射式，流体作用式等。 按流体可压缩性分： 液体输送机械：统称为泵； 气体输送机械：通风机 鼓风机 压缩机 真空泵

化工原理

化工原理

pV Z= = nRT
def
理想气体， 理想气体， Z=1； 偏离理想气体， Z≠1 。 ； 偏离理想气体，
V V Z= = id nRT / p V
物理意义： 物理意义：实际气体与理想气体体积之比
压缩因子图 Z—p恒温线 恒温线
特点： 特点： ★ p→0，Z →1 ， ★ p很大，Z >1 (∂Z ∂p )T > 0
思考题： 思考题： （1）对 ） （2）C 钢瓶中出现液态 ） 钢瓶中出现液态CO2； B 不会出现 （3）B 高温低压 ）
气液相变
ijk－相平衡，气体凝结 相平衡，
趋势与液体挥发趋势相当
pijk－饱和蒸气的压力, 饱和蒸气的压力,
液体的饱和蒸气压 k 饱和液体 i 饱和蒸气
3. 饱和蒸气与饱和液体性质随温度变化
kci—双节线，气液共 双节线，
存区的边界线
ck—饱和液体线， 饱和液体线， p*～V m(l) ～ ci —饱和蒸气线， 饱和蒸气线， p*～V m(g) ～
∂ p =0 ∂V Tc ∂2 p =0 ∂V 2 Tc
临界点 超临界流体
液化的必要条件 T<Tc
超临界流体 温度、 温度、压力略高于临界点的流体称为 超临界流体。 超临界流体。 三个特点：（ ：（1）密度较高；（ ；（2） 三个特点：（ ）密度较高；（ ）恒 温线在c点附近相对比较平坦；（3） 点附近相对比较平坦；（ 温线在 点附近相对比较平坦；（ ）粘度较 有利于传质。 低，有利于传质。 应用举例：超临界萃取、 应用举例：超临界萃取、高分子聚合等
华东理工大学
East China University of Science And Technology
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1 12.6
U形管指示的是什么？
PA - PB= pA - pB pC = pA+ρgR pC = pB+ρigR PA - PB=R(ρi -ρ)g
指示的是虚拟压差，只有等高时才是压差
3.2 机械能守衡
z1g
p1
u12 2
z2 g
p2
u22 2
, J/kg
柏努利方程的物理意义：三项机械能之和为常数
H n
q'V qV
2
∴
H'
H qV2
q'V2
(等效率点)
3．组合操作 ①串联组合 同样流量下，两泵压头相加
H单=φ(qV)， H串=2φ(qV)
例如： H单=20-2qV2 H串=40-4qV2
工作点 H’ ≠ 2H
②并联组合 同样压头下，两泵流量相加
H单=φ(qV)， H并
(qV
2
d
) u2 2
( l
d
)
8qV2
2d
4
结论：①管路状况一定，qV↑,hf↑
②hf (ΔP)一定, ζ↑,qV↓
③qV一定, ζ↑,hf↑
图中，ζ↑,则hfAB____, pA____,pB____,为什么
6.2.1 串联管路计算
方程特点：hf总=hf1+hf2+hf3 qV=qV1=qV2=qV3
)
例如： H单=20-2qV2 H并=20-0.5qV2
工作点
qV’≠2qV
2.4 离心泵的安装高度 1．汽蚀现象(录像)
叶轮入口K处压强最低，Hg太大时，pK≤pV, 液体汽化，形成汽泡，受压缩后溃灭。 后果：叶轮受冲击而出现剥落
泵轴振动强烈，甚至振断
规定必需汽蚀余量
(NPSH)r=(NPSH)c+Δ,
同一根管子，可以既是光滑管，又是粗糙管
5.4.1 局部阻力计算式 工程上取
，ζ---阻力系数
或
，le---当量长度
实测的ζ和le已成图表，供设计使用 阻力的单位有三种：
①损失压降 Pa=N/m2 ②损失能量 J/kg ③损失压头 J/N=m
6.1.2 阻力损失压差—管路状况—流量三者关系
hf
P
( l
孔板流量计的特点：结构简单，阻力损失较大 文丘里流量计特点：阻力损失较小，造价较高
7.3 转子流量计
qV A0u0 A0CR
2V f ( f )g Af
转子流量计的特点：恒流速、恒压差
刻度换算：
qVB qVA
出厂标准：
A( f B) B( f A)
液体 1000kg / m3 气体 1.2kg / m3
注意各段阻力计算的 u、l、d、λ的不同
6.2.2 复杂管路计算 并联管路计算
分流或合流时，有能量的损失和交换，有时ζ<0
对于长管，三通处的阻力相对很小可忽略
方程特点：PA
PB
hf 1
hf 2
qV总=qV1+qV2 注意hf不要重复计算
7 流速和流量的测量 7.1 毕托管
7.2 孔板流量计
文丘里流量计
粘性的物理本质--分子间引力和分子热运动、碰撞
牛顿粘性定律
μ=f(物性，温度) t↑, μ气↑，μ液↓ 理想流体: 假定μ=0
2 流体静力学
静力学方程 p gz 常数
p1
gz1
p2
gz2
等高等压 p2 pa g(z1 z2 ) pa gh
虚拟压强
②
R= m
A.
0
；B.
1 13.6
；C.
化工原理复习 本科
第一章 流体流动
1 概述 1.1 流体流动的考察方法 质点---含有大量分子的流体微团，其尺寸
远小于设备尺寸、远大于分子平均自由程 连续性假定---流体是由无数质点组成的，彼此
间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质 拉格朗日法---选定流体质点 欧拉法---选定空间位置 化工原理较多采用欧拉法
2．2 离心泵的特性曲线 1．泵的有效压头 泵内损失： 容积损失:部分流体漏回入口处 水力损失:μ≠0,叶片数目有限 机械损失:轴承、轴封的摩擦 2．泵的有效功率
Pe=ρgqVHe Pa基本上随流量qV单调上升 泵启动时关出口阀 3．泵的效率 Pe
Pa
4．特性曲线的影响因素
①密度: ρ对He~qV,η~qV无影响;对Pa~qV有影响 ②粘度: μ对He~qV,η~qV，Pa~qV都有影响 ③转速: 当n变化<20%时，比例定律：
流量计比较 毕托管：测得点速度，流量须计算 孔板流量计：测得锐孔平均速度， A0恒定, u0变化, Δp变化, 不易阻塞 转子流量计：测得的流量读数需换算 Δp恒定, u0恒定, A0变化, 易阻塞
第二章 流体输送机械
1. 概述 目的：给流体加入机械能 1．1 管路特性
2 离心泵 2．1 离心泵的工作原理 1．主要构件 叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场 中心加入低势能、低动能液体 外缘输出高势能、高动能液体 蜗壳：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能
或
z1
p1
g
u12 2g
z2
p2
g
u22 2g
， J/N=m
几何意义：位头、压头、速度头总高为常数
3.2.4 工程应用： (1)测风量 由1-1至2-2排方程
pa p2 u22
2
压差计： pa p2 i gR
可得：
u2
2( pa p2 )
2gR i
qV A2u2
ρ,ρi,D,d, qV均相等，则R R’ A. > ；B. = ；C. <
4.1.2 流型判据 Re<2000 层流 2000<Re<4000 或为层流，或为湍流 Re>4000 湍流
4.4.2 圆管速度分布 层流条件下： 积分得
由
，得
湍流条件下：由于μ’的困难而无法解析解
实测后归纳成
n=f(Re)
5 阻力损失 本质原因：流体有粘性 直管阻力损失
5.3 摩擦系数 5.3.1 莫迪图
如果 q'V n'
qV n
则有 H'e n'2
He n
P'a Pa
n'3
n
2．3 离心泵的流量调节和组合操作 1．工作点 工程处理方法：过程分解法
2．流量调节 ①出口阀开度 优点：调节简便、灵活 缺点：能耗 ②改变转速n 节能，但不方便
新老泵特性曲线关系
q'V qV
n' n
时，H ' n'2
从1-1截面 至2-2截面 排柏努利方程ຫໍສະໝຸດ P1 u12 P2 u22
22
P2
P1
(u12
2
u22 )
R P2 P1 (u12 u22 )
(i )g 2(i )g
R与水平放、斜放、垂直放都无关
4 流体流动的内部结构 4.1 流动的型态
判断依据：雷诺数 Re du
层流和湍流的本质区别: 是否存在速度、压强的脉动性