化工原理学习指导
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第一章 流体流动1-17如图所示,水以20/h m 3的流量流经一扩大管段,已知d 1=50mm ,d 2=80mm, 水流经扩大段的阻力系数ζ=(1-A 1/A 2)2,式中A (1) 倒U 形压差计读数R ;(2) 如将粗管一端抬高,流量不变,则读数R 解:(1)在1-2间列柏努利方程,则:∑+++=++f 2222211122h u p gz u p gz ρρ∵ 21z z =,m/s 83.205.0785.03600/204221s 1=⨯==d V u π,m/s 10.183.2)8050()(212212=⨯=⋅=u d d u又 371.0))8050(1()1(22221=-=-=A A ζ ∴ J/kg 49.1283.2371.02221f =⨯=⋅=∑u h ζJ/kg 91.149.1210.183.2222f 222112=--=--=-∑h u u p p ρ 又由压差计可得(取图中3-3等压面)∴ m 195.081.991.1==R (2) 若管道倾斜,s V 不变,则u 1、u 2及又∵ +++=++2222211122u p gz u p gz ρρ∴ (p 2+ρgz 2)-(p 1+ρgz 1)=恒值=ρgR ∴ R 相同。
关。
1-18管流入另一水槽,水管内径0.08m ,管长90°弯头,一个全开球阀,如将球阀拆除, 摩擦系数λ=0.023,90°弯头阻力系数ζ=0.75能增加百分之几?解:在1-1与2-2截面间列柏努力方程:∑+++=++f 2222211122h u p gz u p gz ρρ∵ 0212112====-u u p p H z z ,, ∴ gH h =∑f 恒定(1)拆除球阀之前,设管内流速为u ,则:222f 2.162)15.04.675.0208.080023.0(2)(u u u d l h =⨯+++⨯+⨯=+=∑∑ζλ (2)拆除球阀之后,管内流速为u ',则:222f 132)15.075.0208.080023.0(2)(u u u d l h '='⨯++⨯+⨯=''+='∑∑ζλd 1d 2R112233水空气又 ∵ ∑∑'=f f h h ∴16.1 16.1132.16s s ='='=='uu V V u u 即管路中的流量增加16%。
流体流动1.2习题1.某流体的相对密度(又称为比重)为0.7,用SI单位制表示,其密度为__,重度为__。
2.(1)1atm=__mH2O=__N·m-2;1Cp=__P=__Pa·s(2)当理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时,在管子直径缩小的地方,其静压力___。
3.当地大气压为745mmHg,测得一容器内的绝对压强为350mmHg,则真空度为__;测得另一容器内的表压强为1360mmHg,则绝对压强为__。
4.(1)粘度因不同流体而异,是流体的__;粘度值随温度变化而变,当液体温度升高,粘度一般__;而气体温度升高,粘度一般__。
(2)牛顿型流体与非牛顿型流体的主要区别是__。
5.不同管径的管子串联,其中大管内径为d1=45mm,小管内径为d2=19mm,若大管管内流速为0.5m/s,则小管管内流速为__,这是根据__得来的。
6.理想流体波努利方程,如衡算基准以J·kg-1表示,则可表示为__,若用Pa(或J·m-3)表示,则可表示为__,若用m(J·N-1)表示,则可表示为__。
7.将波努利方程不加修改地应用于管流时,需具备的条件是:__,__,__。
8.流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失h f所损失的是机械能中的__项。
9.减少流体在管路中机械能损失∑f h的措施有:___,___,___。
10.水由敞口恒液位高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管路上阀门开度减小时,水流量__,摩擦系数__,管路总阻力损失__。
11.当流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是__型曲线,其管中心最大流速为平均流速的__倍,摩擦系数λ与Re的关系为__。
12.(1)流体在圆形管中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为愿来的__倍;如果只将管径增加一倍、流速不变,则阻力损失为愿来的__倍;(2)流体在等径直管中作稳定流动,流体由于流动产生阻力损失,此时流体流动沿管程__。
化工原理学习指导化工原理是化学工程专业的重要基础课程,它涉及到化学工程领域的基本理论、基本知识和基本技能。
学好化工原理对于提高化学工程专业学生的专业素养和综合素质具有重要意义。
下面,我们将从几个方面来介绍化工原理的学习指导,希望能够对同学们的学习有所帮助。
首先,化工原理学习的基本内容包括热力学、传热学、传质学和流体力学等。
在学习这些内容时,同学们要注重理论与实践相结合,既要掌握基本理论知识,又要注重实际应用。
在学习热力学时,要深入理解热力学基本定律,掌握热力学分析方法,能够应用热力学知识解决实际工程问题。
在学习传热学和传质学时,要了解传热传质的基本规律,熟练掌握传热传质的计算方法,能够分析和解决传热传质问题。
在学习流体力学时,要理解流体的基本性质,掌握流体的运动规律,能够分析和解决流体力学问题。
其次,化工原理学习需要注重实践操作能力的培养。
化工原理不仅仅是理论知识的学习,更重要的是要能够将理论知识应用到实际工程中。
因此,同学们在学习化工原理的过程中,要注重实验操作能力的培养。
要多参加实验课,认真进行实验操作,掌握实验技能,培养实际动手能力。
只有通过实践操作,才能更好地理解和掌握化工原理的知识,提高解决实际问题的能力。
再次,化工原理学习需要注重理论与实践相结合。
化工原理是一个理论性和实践性都很强的学科,理论知识只有结合实际才能够更好地理解和掌握。
因此,同学们在学习化工原理的过程中,要注重理论与实践相结合,既要掌握理论知识,又要注重实际应用。
要多参加工程实践,了解工程实际,结合理论知识解决实际问题,提高综合素质。
最后,化工原理学习需要注重综合能力的培养。
化工原理是一个综合性很强的学科,它需要学生具备较强的综合能力。
在学习化工原理的过程中,同学们要注重综合能力的培养,要善于思考,善于分析,善于解决问题。
要多进行课外阅读,了解最新的科技发展动态,提高自己的综合素质。
综上所述,化工原理学习是一个系统性、综合性很强的学习过程,需要同学们注重理论与实践相结合,注重实践操作能力的培养,注重综合能力的培养。
化工原理学习指导
化工原理是化学工程专业中的一门重要课程,主要涉及化学反应原理、热力学、质量平衡、流体力学等内容。
为了帮助学生更好地学习化工原理,以下提供一些学习指导:
1. 理解化学反应原理:化工原理中涉及到许多化学反应的原理。
学生需要掌握基本的化学反应类型,了解反应的平衡条件和速率方程,并能够根据给定的反应条件进行计算和预测。
2. 掌握热力学知识:热力学是化工原理的基础,包括热力学定律、热力学平衡和热力学循环等内容。
学生需要学习热力学的基本原理,理解热力学参数的物理意义,并能够应用到化学工程实际问题的计算和分析中。
3. 学好质量平衡:质量平衡是化工过程中的重要环节,涵盖了物质输入、输出和转化的平衡关系。
学生需要学会建立化工系统的质量平衡方程,了解不同操作条件对平衡的影响,并能够进行质量平衡计算和优化设计。
4. 熟悉流体力学原理:化工过程中的流体行为是化工原理的核心内容,涉及流体流动的基本方程、流体动力学、传热和传质等。
学生需要熟悉流体力学的基本原理,掌握流体行为的定量描述方法,并能够进行流体流动的计算和分析。
5. 多做练习题和案例分析:化工原理是一门理论与实践相结合的课程,通过做练习题和案例分析可以帮助学生巩固理论知识,提高问题解决能力。
学生可以选择一些经典教材中的习题进行
练习,并尝试做一些实际工程案例的分析。
总之,化工原理学习需要掌握基本的化学、物理和数学知识,理解化工过程中的基本原理和规律。
通过理论学习和实践操作相结合,才能真正掌握化工原理,并能够应用到实际工程问题中。
化工原理复习指导化工原理是化学工程专业的基础课程,是学生打好专业基础的重要一环。
在学习化工原理的过程中,我们需要掌握一些基本的知识和技能,以便能够更好地理解和应用这门课程。
本文将对化工原理的复习进行指导,希望能够帮助大家更好地复习和掌握这门课程。
一、基本概念的复习。
在复习化工原理的过程中,首先要复习和掌握一些基本的概念,比如物质的性质、化学反应的基本规律、热力学基本概念等。
这些基本概念是化工原理的基础,对于理解和应用后续的知识都非常重要。
二、常见的化工过程。
化工原理涉及到很多常见的化工过程,比如蒸馏、萃取、结晶、干燥等。
在复习的过程中,要对这些常见的化工过程进行梳理和总结,掌握它们的基本原理和应用场景,以便能够在实际工程中灵活运用。
三、化工设备的原理和操作。
化工原理还涉及到很多化工设备,比如反应釜、塔式设备、换热设备等。
在复习的过程中,要对这些化工设备的原理和操作进行深入的了解,掌握它们的结构特点、工作原理和操作技巧,以便能够在实际工程中熟练操作和维护这些设备。
四、安全环保知识的复习。
在化工生产过程中,安全环保问题是非常重要的。
复习化工原理的过程中,要重点复习和掌握安全环保知识,包括化工生产中常见的安全事故原因、预防措施、环保政策等内容,以便能够在实际工程中做好安全生产和环保工作。
五、案例分析与实际应用。
最后,在复习化工原理的过程中,要结合一些实际的案例进行分析和应用。
通过对实际案例的分析,可以更好地理解和应用化工原理的知识,提高解决实际工程问题的能力。
综上所述,化工原理是化学工程专业的基础课程,对于学生打好专业基础非常重要。
在复习化工原理的过程中,要重点复习和掌握基本概念、常见的化工过程、化工设备的原理和操作、安全环保知识,并结合实际案例进行分析和应用。
希望本文对大家复习化工原理有所帮助,祝大家学习进步!。
化工原理学习指导与习题精解1. 引言化工原理是化工专业学习的重点和基础课程之一,它为学生打下了深入学习和研究化工领域的基础。
本文旨在提供化工原理学习的指导方针,并提供习题的精解,以帮助读者更好地掌握和应用化工原理知识。
2. 学习指导在学习化工原理的过程中,需要注重以下几个方面的内容:2.1 理论基础的学习化工原理的学习需要有一定的理论基础,包括物理学、化学、数学等方面的知识。
在学习过程中,要理解各个概念的定义和原理,并能够应用数学方法解决相关问题。
2.2 实验操作的掌握化工原理的学习离不开实验操作的实践,需要通过实验来验证理论知识的正确性,并掌握实验操作的基本技能。
2.3 多媒体教学的应用化工原理的学习可以借助多媒体教学的手段,如视频、动画、模拟实验等,可以更直观地理解复杂的原理和过程,并提高学习效果。
2.4 足够的练习与习题解析化工原理是一门理论与实践相结合的课程,需要通过大量的练习来巩固和加深理解。
在学习过程中,可以参考相关习题的解析,帮助理解和掌握解题方法和技巧。
3. 习题精解以下是一些常见的化工原理习题,通过详细解析和讲解,帮助读者更好地理解和应用化工原理的知识:3.1 质量守恒习题问题描述:一个装有500kg水的容器,加入了100kg的盐溶液,混合后浓度为20%。
问加入了多少盐溶液后,浓度可以达到25%?解析:根据质量守恒定律,初始质量等于最终质量。
设加入的盐溶液质量为x,则有:500 + 100 = 500 + x(0.25)。
解得x = 100kg。
3.2 能量守恒习题问题描述:一个体积为1L的容器内有2mol的气体,温度为300K。
如果体积保持不变,温度升高50K,需要吸收多少热量?解析:根据理想气体状态方程PV = nRT,我可以知道气体体积和温度成正比。
由于体积不变,所以根据能量守恒定律,温度升高所需要的热量等于气体内能的增加,即ΔQ = nCΔT,其中C为气体的摩尔定容热容量。
化工原理学习指导与习题精解1. 引言化工原理是化学工程专业中的一门基础课程,涵盖了化学、物理、数学等多个学科领域。
它主要研究化学工程过程中的基本原理、基本方法和基本计算,是理论与实践相结合的重要课程。
本文将为化工原理学习者提供相关的学习指导和习题精解,帮助读者加深对化工原理的理解和应用能力。
2. 学习指导2.1 学习目标在学习化工原理的过程中,我们的学习目标主要包括以下几个方面:•掌握化工过程中的基本原理和基本计算方法;•理解化工过程中的物理和化学现象,并能够应用所学知识解决实际问题;•培养分析和解决问题的能力,提高实际工程中的应用能力;•培养团队合作和沟通交流能力,能够与他人共同完成化工工程项目。
2.2 学习方法在学习化工原理的过程中,我们可以采用以下学习方法:2.2.1 理论学习首先,我们应该认真学习教材中的理论知识,掌握化工原理的基本概念、基本原理和基本计算方法。
可以通过阅读教材、听课、做笔记等方式进行学习。
2.2.2 实践操作其次,我们还应该进行实践操作,通过实验和实际操作来巩固所学知识。
可以参加化工实验课程或者实习实训,亲自操作设备、进行实验,加深对化工原理的理解和应用能力。
2.2.3 讨论交流此外,我们还可以通过讨论和交流来加深对化工原理的理解。
可以与同学一起组队讨论习题,互相借鉴和思考,共同解决问题。
还可以参加学术交流会议、课程讨论等活动,与他人分享自己的心得和体会。
2.3 学习资料推荐以下是一些适合化工原理学习的优秀资料推荐:•《化工原理》(张燕主编)•《化工原理与计算》(黄林涛等编著)•化学工程学术期刊(如《化工学报》、《化学工程师》等)3. 习题精解为了帮助读者更好地学习化工原理,我们提供一些习题,并给出详细的精解,供读者参考。
3.1 题目一题目描述:一个反应器中进行了乙烯的氧化反应,产生乙醛。
反应的产物乙醛质量分数为60%,若反应器中同时存在1mol的乙烯和3mol的氧气,计算反应的限制因素。
《化工原理学习指导》丁忠伟主编 吸收-蒸馏-干燥答案气体吸收5-26. 在25℃下,用C O2浓度为0.01kmol /m 3和0.05kmol/m3的CO2水溶液分别与CO 2分压为50.65k Pa 的混合气接触,操作条件下相平衡关系为p A *=1.66×105x (kPa ),试说明上述两种情况下的传质方向,并用气相分压差和液相摩尔浓度差分别表示两种情况下的传质推动力。
解:4108.11000/1801.0-⨯=⨯==SSAM c x ρp A*=1.66×105×1.8×10-4=29.9(kPa )pA=50.65 kPa> p A * 所以传质方向为溶质由气相到液相(吸收过程)以气相分压差表示的传质推动力为kPa 8.209.2965.50*A A A =-=-=∆p p p与C O2分压为50.65kPa 的气相呈相平衡的液相摩尔浓度35*kmol/m 017.01066.11865.501000=⨯⨯⨯==Ep M c AS S A ρ 以液相摩尔浓度差表示的传质推动力为3A *A A km ol/m 007.001.0017.0=-=-=∆c c c4''100.91000/1805.0-⨯=⨯==SSAM c x ρP’A*=1.66×105×9.0×10-4=149.4(kP a)p A =50.65 k Pa < pA * 所以传质方向为溶质由液相到气相(解吸过程)以气相分压差表示的传质推动力为kPa 8.9865.504.149A *A A =-=-=∆p p p 以液相摩尔浓度差表示的传质推动力为3*A A A km ol/m 033.0017.005.0=-=-=∆c c c5-27.在一填料塔内用清水逆流吸收某二元混合气体中的溶质A 。
已知进塔气体中溶质的浓度为0.03(摩尔比,下同),出塔液体浓度为0.0003,总压为101kPa ,温度为 40℃,问:(1)压力不变,温度降为20℃时,塔底推动力(Y-Y *)变为原来的多少倍? (2)温度不变,压力达到202 kP a,塔底推动力(Y-Y *)变为原来的多少倍?已知:总压为101k Pa,温度为 40℃时,物系气液相平衡关系为Y *=50X 。
实验一 干燥特性曲线测定实验一、实验目的1. 了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。
2. 学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法。
3. 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水量、平衡含水量的实验分析方法。
4. 实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。
二、基本原理在设计干燥器的尺寸或确定干燥器的生产能力时,被干燥物料在给定干燥条件下的干燥速率、临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性数据是最基本的技术依据参数。
由于实际生产中的被干燥物料的性质千变万化,因此对于大多数具体的被干燥物料而言,其干燥特性数据常常需要通过实验测定。
按干燥过程中空气状态参数是否变化,可将干燥过程分为恒定干燥条件操作和非恒定干燥条件操作两大类。
若用大量空气干燥少量物料,则可以认为湿空气在干燥过程中温度、湿度均不变,再加上气流速度、与物料的接触方式不变,则称这种操作为恒定干燥条件下的干燥操作。
1. 干燥速率的定义干燥速率的定义为单位干燥面积(提供湿分汽化的面积)、单位时间内所除去的湿分质量。
即CG dX dWU Ad Ad ττ==- (1)式中,U -干燥速率,又称干燥通量,kg/(m 2s );A -干燥表面积,m 2; W -汽化的湿分量,kg ;τ -干燥时间,s ;Gc -绝干物料的质量,kg ;X -物料湿含量,kg 湿分/kg 干物料,负号表示X 随干燥时间的增加而减少。
2. 干燥速率的测定方法将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验,随着干燥时间的延长,水分不断汽化,湿物料质量减少。
若记录物料不同时间下质量G ,直到物料质量不变为止,也就是物料在该条件下达到干燥极限为止,此时留在物料中的水分就是平衡水分X *。
再将物料烘干后称重得到绝干物料重Gc ,则物料中瞬间含水率X 为G GcX Gc-=(2) 计算出每一时刻的瞬间含水率X ,然后将X 对干燥时间τ作图,如图4-1,即为干燥曲线。
《化工原理》实验指导书冯治宇编沈阳大学生物与环境工程学院目录实验一:雷诺实验实验二:流体沿程阻力损失的测定实验三:流体局部阻力损失的测定实验四:孔板流量计流量系数的测定实验五:离心泵特性曲线的测定课程编号:1414341课程类别:学科必修课程适用层次:本科适用专业:环境工程课程总学时:64 适用学期:第四学期实验学时:10 开设实验项目数:5撰写人:冯治宇审核人:王英刚教学院长:马德顺实验一:雷诺实验一、实验目的与要求观察层流和紊流的物理现象以及相互转换的特征,了解雷诺数的测定和计算。
实验前认真预习;实验中严格按照规定操作;实验后认真总结。
二、实验类型验证型。
三、实验原理及说明在管流动的问题中,流体的流动常受到压力、重力、粘滞力、弹性力和表面张力等各种力的影响,其中与流体关系最大的是粘滞力,即由真实流体所具有的粘性而产生的力,使得流体的流动呈现两种差异性较大的流态—层流和紊流,这两种流动现象的区别可由惯性力与粘滞力的比值体现出来。
实验中可发现,当玻璃管内流体的流动速度较小时,可以看到颜色水呈明显的直线形状(层流);当节流阀逐渐开大颜色水开始抖动,断断续续,最后染色线扩散到整个玻璃管中。
染色线开始扩散时的流体平均速度,称为临界速度。
当流体速度超过临界速度时,流体分子的动量增加,使惯性力大于粘滞力,流体分子发生上下左右不规则的混合,这种流动称为紊流。
雷诺数计算公式:式中l为特征尺寸(m);u为流体的平均速度(m/s);ρ为流体密度(kg/m3);μ为流体动力粘度(Pa﹒s);q v为流量(m3/s);A为管路截面积(m2)。
流态稳定性的根据雷诺数判定:R e < 2000, 层流;2000<R e < 4000, 过渡流;R e > 4000紊流。
图1 实验原理示意图当流速小时,染料自始自终均呈一直线,且不向周围扩散,称为层流;而当速度很大时,管内染料则将整支管子染色,且向周围扩散,称为紊流。
黄捷化工原理学习指导电子版第四版一、流体静力学:压力的表征:静止流体中,在某一点单位面积上所受的压力,称为静压力,简称压力,俗称压强。
表压强(力)=绝对压强(力)-大气压强(力)真空度=大气压强-绝对压应用解题要点:1、作图与确定衡算范围:指明流体流动方向,定出上、下游界面;2、截面的选取:两截面均应与流动方向垂直;3、基准水平面的选取:任意选取,必须与地面平行,用于确定流体位能的大小;4、两截面上的压力:单位一致、表示方法一致;5、单位必须一致:有关物理量的单位必须一致相匹配。
二、流体流动现象:流体流动类型及雷诺准数:(1)层流区Re<2000(2)过渡区2000< Re<4000(3)湍流区Re>4000本质区别:(质点运动及能量损失区别)层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值,更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。
流体在管内作层流流动时,其质点沿管轴作有规则的平行运动,各质点互不碰撞,互不混合流体在管内作湍流流动时,其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞,产生大大小小的旋涡。
由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多,所以碰撞将使流体前进阻力急剧加大。
管截面速度大小分布:无论是层流或揣流,在管道任意截面上,流体质点的速度均沿管径而变化,管壁处速度为零,离开管壁以后速度渐增,到管中心处速度最大。
层流:1、呈抛物线分布;2、管中心最大速度为平均速度的2倍。
湍流:1、层流内层;2、过渡区或缓冲区;3、湍流主体湍流时管壁处的速度也等于零,靠近管壁的流体仍作层流流动,这作层流流动的流体薄层称为层流内层或层流底层。
自层流内层往管中心推移,速度逐渐增大,出现了既非层流流动亦非完全端流流动的区域,这区域称为缓冲层或过渡层,再往中心才是揣流主体。
层流内层的厚度随Re 值的增加而减小。
化学工程与工艺专业化工原理课程学习指导课程教学内容结构层次、学时及知识点划分说明:化工原理课程是化工专业的一门主要技术基础课程,该课程的性质就是应用物理学、化学和数学等基础知识研究分析化工单元操作的原理及设备。
教学内容所涉及的知识广泛,学习内容多。
因此,将教学内容进行结构层次划分,各层内容进行知识点划分,教学时数规划,有助于教与学。
带※符号的为理论性较强的知识,带★符号的为知识点。
但要指出,在教与学中,均应对于课程的整体进行系统性的掌握。
绪论(2学时)化工生产过程与单元操作、化学工程与化工原理等概念及关系;课程的性质和任务;※课程内容的常用研究方法;★物料衡算和热量衡算;单位制和单位换算。
第1章流体流动(14学时)第1讲:流体的考察方法、流体流动的考察方法。
流体静力学:静压强的概念及其特性;流体流动中机械能的概念;※静压强在空间的分布(流体静力学方程式的导出)。
第2讲:静压强的表示方法及测定方法。
★流体静力学方程式的应用。
流体流动中的守恒原理:质量守恒(连续性方程)、※机械能守恒(流体动力学方程式的导出)。
第3讲:★机械能守恒式的基本应用。
★流体流动中的动量守恒。
流体流动的内部结构:★流动型态;边界层的形成与脱离现象。
第4讲:★圆管内流体层流流动的数学描述(速度分布、剪应力的分布)。
阻力损失的概念;★流体层流流动时阻力损失的计算式(范宁公式)。
第5讲:※圆直管内流体湍流流动时阻力损失的实验研究方法。
局部阻力损失的计算。
第6讲:★管路(包括串联管路、并联管路)的计算:设计型管路的计算;操作型管路的计算(管路中阻力变化对流体流动的影响);举例。
第7讲:★流体流速和流量的测定:毕托管;孔板流量计;转子流量计。
第2章流体输送机械(6学时)第1讲:流体输送机械的分类。
离心泵:构造、工作原理、性能参数、★特性曲线。
★管路的特性曲线。
第2讲:★离心泵的工作点;★离心泵的串联操作;★离心泵的并联操作。
离心泵的汽蚀现象;※汽蚀余量的概念。
第一篇化工原理实验基础知识绪论化工原理实验是化工、制药、环境、食品、生物工程等院系或专业教学计划中的一门必修课程。
化工原理实验属于工程实验范畴,与一般化学实验相比,不同之处在于它具有工程特点。
每个实验项目都相当于化工生产中的一个单元操作,通过实验能建立起一定的工程概念,同时,随着实验课的进行,会遇到大量的工程实际问题,对理工科学生来说,可以在实验过程中更实际、更有效地学到更多工程实验方面的原理及测试手段,可以发现复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系,也可以认识到对于一个看起来似乎很复杂的过程,一经了解,可以只用最基本的原理来解释和描述。
因此,在实验课的全过程中,学生在思维方法和创新能力方面都得到培养和提高,为今后的工作打下坚实的基础。
一、化工原理实验教学目的化工原理实验教学的目的主要有以下几点:1.巩固和深化理论知识在学习化工原理课程的基础上,进一步理解一些比较典型的已被或将被广泛应用的化工过程与设备的原理和操作,巩固和深化化工原理的理论知识。
2.提供一个理论联系实际的机会将所学的化工原理等化学化工的理论知识去解决实验中遇到的各种实际问题,同时学习在化工领域内如何通过实验获得新的知识和信息。
3.培养学生从事科学实验的能力实验能力主要包括:①为了完成一定的研究课题,设计实验方案的能力;②进行实验,观察和分析实验现象的能力和解决实验问题的能力;③正确选择和使用测量仪表的能力;④利用实验的原始数据进行数据处理以获得实验结果的能力;⑤运用文字表达技术报告的能力等。
学生只有通过一定数量的实验训练,才能掌握各种实验技能,为将来从事科学研究和解决工程实际问题打好坚实的基础。
4.培养科学的思维方法、严谨的科学态度和良好的科学作风,提高自身素质水平。
二、化工原理实验的特点本课程内容强调实践性和工程观念,并将能力和素质培养贯穿于实验课的全过程。
围绕《化工原理》课程中最基本的理论,开设有设计型、研究型和综合型实验,培养学生掌握实验研究方法,训练其独立思考、综合分析问题和解决问题的能力。
化工原理学习指导 第6章 蒸馏 计算题答案6-31 某二元混合物蒸汽,其中轻、重组分的摩尔分数分别为0.75和0.25,在总压为300kPa 条件下被冷凝至40℃,所得的汽、液两相到达平衡。
求其汽相摩尔数和液相摩尔数之比。
轻、重组分在40℃时的蒸汽压分别为370kPa 和120kPa 。
解:两相中,720.01203701203000B0A 0B =--=--=p p p p x 888.0300720.03700A A =⨯===x p p p p y设汽相摩尔量为V ,液相摩尔量为L ,总量为F ,那么L V F +=Lx Vy Fx F +=由以上两式可得:217.075.0888.072.075.0F F =--=--=x y x x L V 事实上,汽液平衡体系中,两相的摩尔量比值服从杆杠定律。
6-32 苯和甲苯组成的理想溶液送入精馏塔中进行别离,进料状态为汽液共存,其两相组成分别如下:5077.0F =x ,7201.0F =y 。
用于计算苯和甲苯的蒸汽压方程如下:8.2201211031.6lg 0A +-=t p5.2191345080.6lg 0B +-=t p其中压强的单位为Pa ,温度的单位为℃。
试求:〔1〕该进料中两组份的相对挥发度为多少?〔2〕进料的压强和温度各是多少?〔提示:设进料温度为92℃〕 解:〔1〕混合物中两组分的相对挥发度:49.25077.015077.07201.017201.011F F F F=--=--=x x y y α 〔2〕设进料温度为92℃,那么16.28.220921211031.6lg 0A =+-=pkPa 38.1440A =p 762.15.219921345080.6lg 0B =+-=pkPa 83.570B =p由此求得体系的相对挥发度为:496.283.5738.144'0B0A ===p p α 其值与〔1〕中所求相对挥发度足够接近,故可认为进料温度为92℃。
传热习题课一、化工原理学习指导p105 3-31在外径为120mm 的蒸汽管道外面包两层不同材料的保温层。
包在里面的保温层厚度为60mm ,两层保温材料的体积相等。
已知管内蒸汽温度为160℃,对流传热系数为10000W/m 2⋅K ;保温层外大气温度为28℃,保温层外表面与大气的自然对流传热系数为16 W/m 2⋅K 。
两种保温材料的导热系数分别为0.06 W/m ⋅K 和0.25W/m ⋅K 。
钢管管壁热阻忽略不计。
求(1)导热系数较小的材料放在里层,该管道每米管长的热损失为多少?此时两保温层表面处的温度各是多少?(2)导热系数较大的材料放在里层,该管道每米管长的热损失为多少?此时两保温层表面的温度各是多少? 解:r 1=60mm ,r 2=120mm 。
因两层保温材料体积相等,7.15860120222221223=-⨯=-=r r r mm (1)导热系数小的材料放在里层:W/m45.631587.01611207.158ln 25.0160120ln 06.0106.0100001)28160(14.321ln 1ln 11)(23o 2321211i 01=⨯+++⨯-⨯⨯=+++-=r r r r r r t t lQαλλαπ由W/m 45.63/1)(21i 21=-=r t t l Q απ可得管壁温度: 98.15906.01000014.3245.631602/1i 12=⨯⨯⨯-=-=r l Q t t πα℃ 由1211i 31ln 11)(2r r r t t lQλαπ+-=可得内保温层外壁温度: 3.4360120ln 06.0106.010000114.3245.63160ln 1121211i 13=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=r r r l Q t t λαπ℃ 由2321211i 41ln 1ln 11)(2r r r r r t t lQ λλαπ++-= 可得外保温层外壁温度: 0.321207.158ln 25.0160120ln 06.0106.010114.3245.63160ln 1ln 11242321211i 14=⎪⎭⎫⎝⎛++⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=r r r r r l Q t t λλαπ(2)在以上计算中,将λ1和λ2位置互换,可得导热系数较大材料放在里层的计算结果: Q ’/l =105.9W/m ;t 2=159.98℃,t 3=113.21℃;t 4=34.7℃二、化工原理学习指导p105 3-39116℃的饱和水蒸汽在一单管程列管式换热器的壳程冷凝,一定流量的空气在管程湍流流动,其温度由20℃升至80℃。
第三章传热基本要求1. 掌握的内容:(1)热传导基本原理,一维定常傅里叶定律及其应用,平壁及园筒壁一维定常热传导计算及分析;(2)对流传热基本原理,牛顿冷却定律,影响对流传热的主要因;。
(3)无相变管内强制对流传热系数关联式及其应用,Nu、Re、Pr、Gr等准数的物理意义及计算,正确选用对流传热系数计算式,注意其用法、使用条件;(4)传热计算:传热速率方程与热负荷计算,平均传热温差计算,总传热系数计算及分析,污垢热阻及壁温计算,传热面积计算,加热与冷却程度计算,强化传热途径。
2. 熟悉的内容:(1)对流传热系数经验式建立的一般方法;(2)蒸汽冷凝、液体沸腾对流传热系数计算;(3)热辐射基本概念及两灰体间辐射传热计算;(4)列管式换热器结构特点及选型计算。
3. 了解的内容:(1)加热剂、冷却剂的种类及选用;(2)各种常用换热器的结构特点及应用;(3)高温设备热损失计算。
思考题1.传热速率方程有哪几种?各有什么特点?分别写出它们的表达式并指出相应的推动力和热阻。
2.何谓热负荷与传热速率?热量衡算式与速率方程式的差别是什么?3.如图所示为冷热流体通过两层厚度相等的串联平壁进行传热时的温度分布曲线,问:(1)两平壁的导热系数1与2哪个大?(2)间壁两侧的传热膜1与2哪个大?(3)若将间壁改为单层薄金属壁,平均壁温接近哪一侧流体的温度?4.试分别用傅立叶定律、牛顿冷却定律说明导热系数及对流传热系数的物理意义,它们分别与哪些因素有关?5.在什么情况下,管道外壁设置保温层反而增大热损失?6.在包有内外两层相同厚度保温材料的圆形管道上,导热系数小的材料应包在哪一层,为什么?7.某人将一盘热水和一盘冷水同时放入冰箱,发现热水比冷水冷却速度快,如何解释这一现象?8.试述流动状态对对流传热的影响?9.分别说明强制对流和自然对流的成因,其强度用什么准数决定?10.层流及湍流流动时热量如何由管壁传向流体,试分别说明其热量传递机理。