化工原理(第一章第三节)

《化工原理》教学大纲

课程编号：13ZJ091408

课程名称：化工原理

总学时：54

一、说明

（一）《化工原理》的课程性质：化工原理是应用化学专业的必修课程。化工原理是化学化工类专业的一门紧密联系化工生产实际的课程，是一门重要的工程技术基础课程。

（二）《化工原理》教材及授课对象：

教材：化工原理 编者：王志魁等

授课对象：化学工程与工艺

（三）《化工原理》的课程目标（教学目标）：开设本课程之目的是使学生了解化工生产中的基础知识、工艺原理、从化学到化工生产所涉及的有关问题和解决问题的途径，以及运用经济技术观点综合处理问题的方法，从而达到综合分析和解决问题的能力。为学生在今后的工作中正确地联系化工生产实际打下基础。

（四）《化工原理》课程授课计划（包括学时分配）：

章 次 讲授 实践

一 绪论 2

二 流体的流动 10

三 流体输送机械 8

四 沉降与过滤 6

五 传热 8

六 吸收 6

七 蒸馏 8

八 干燥 6

总学时 54 （五）考核要求：

本课程的考试重点是流体动力学、传热、吸收、精馏等基础理论知识及应用。考试要求分二个层次：掌握、了解。

成绩评定：成绩评定严格按平时占30%（包括学习态度和平时作业）；期末成绩占70%。

二、教学内容

第一章 绪 论

主要教学目标：掌握物料衡算的概念；掌握压强各种单位之间的换算

教学方法及教学手段：板书与多媒体结合 讲授与自学结合

教学重点及难点：单位换算

一、化工原理课程研究内容、特点和学习要求

二、单位制度及单位换算

第二章 流体流动

主要教学目标：掌握流体静力学；掌握理想流体和实际流体稳定流动时的；伯努利方程及其应用。

教学方法及教学手段：启发式 板书与多媒体结合 讲授与自学结合

教学重点及难点：能量衡算；伯努利方程及其应用

第一节 流体静力学

一、流体的压力

二、流体的密度与比体积

《化工原理》重要公式

第一章 流体流动

牛顿粘性定律 dydu

静力学方程 gzpgzp2211

机械能守恒式 fehugzphugzp2222222111

动量守恒 )(12XXmXuuqF

雷诺数 dGduRe

阻力损失 22udlhf ????dqduhVf

层流 Re64 或 232dulhf

局部阻力 22uhf

当量直径 Ade4

孔板流量计 P200ACqV ， gRi)(P

第二章 流体输送机械

管路特性 242)(8VeqgddlzgpH

泵的有效功率 eVeHgqP

泵效率

aePP

最大允许安装高度 100][fVgHgpgpH]5.0)[(rNPSH

风机全压换算 ''TTpp

第四章 流体通过颗粒层的流动

物料衡算： 三个去向： 滤液V，滤饼中固体）（饼1V，滤饼中液体饼V

过滤速率基本方程 )(22eVVKAddV ， 其中 012rKSP

恒速过滤 222KAVVVe

恒压过滤 222KAVVVe

生产能力 VQ

回转真空过滤 eeqqnKq2

板框压滤机洗涤时间(0eq,0S) VVWWWW8PP

第五章 颗粒的沉降和流态化

斯托克斯沉降公式 18)(2gduppt， 2Rep

重力降尘室生产能力 tVuAq底

除尘效率

进出进CCC

流化床压降 gAmpp)(P

第六章 传热

傅立叶定律 dndtq

牛顿冷却定律 )(WTTq

学习文档 仅供参考 第一章、流体流动

一、 流体静力学

二、 流体动力学

三、 流体流动现象

四、 流动阻力、复杂管路、流量计

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

大气压力、绝对压力、表压力〔或真空度〕之间的关系

 流体静力学方程式及应用：

压力形式 )(2112zzgpp 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一

能量形式 gzpgzp2211 水平面上各点压力都相等。

此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。

应用：

U型压差计 gRpp)(021

倾斜液柱压差计

微差压差计

二、流体动力学

 流量

质量流量 mS kg/s mS=VSρ

体积流量 VS m3/s

质量流速 G kg/m2s

(平均)流速 u m/s G=uρ

 连续性方程及重要引论：

22112)(dduu mS=GA=π/4d2G

VS=uA=π/4d2u 学习文档 仅供参考  一实际流体的柏努利方程及应用〔例题作业题〕

以单位质量流体为基准：feWpugzWpugz222212112121 J/kg

以单位重量流体为基准：fehgpugzHgpugz222212112121 J/N=m

输送机械的有效功率： eseWmN

输送机械的轴功率： eNN 〔运算效率进行简单数学变换〕

学 海 无 涯

1 第一章 流体流动与输送机械

1. 流体静力学基本方程：ghpp+=

02

2. 双液位U型压差计的指示: )21(

21−=−Rgpp)

3. 伯努力方程：

22

2212

1121

21p

ugzp

ugz++=++

4. 实际流体机械能衡算方程：fWp

ugzp

ugz+++=++

22

2212

1121

21

+

5. 雷诺数：

du

=Re

6. 范宁公式：



fp

dluu

dl

Wf

===

2232

2

7. 哈根-泊谡叶方程：

232

dlu

p

f

=

8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2

21

1





−=

AA流产突然缩小：





−=

21

15.0

AA

第二章 非均相物系分离

1. 恒压过滤方程：tKAVVV

e2

22=+

令AVq/=，AVeq

e/=则此方程为：ktqqq

e=+22

第三章 传热

1. 傅立叶定律：

nt

dAdQ



−=，

dxdt

AQ−=

2. 热导率与温度的线性关系：)1(

0t+=

3. 单层壁的定态热导率：

btt

AQ21−

=，或

mAbt

Q



=

4. 单层圆筒壁的定态热传导方程： )

ln1(2

1221

rrttl

Q

−

=或

mAbtt

Q

21−

=

5. 单层圆筒壁内的温度分布方程：Cr

lQ

t+−=ln

2（由公式4推导）

6. 三层圆筒壁定态热传导方程：

34

123

212

141

ln1

ln1

ln1(2

rr

rr

rrttl

Q



++−

=

7. 牛顿冷却定律：)(ttAQ

w−=，)(TTAQ

w−=

8. 努塞尔数

l

Nu=普朗克数

Cp

=Pr 格拉晓夫数

223

tlg

Gr

=

9. 流体在圆形管内做强制对流：

学 海 无 涯

2 10000Re，1600Pr6.0，50/dl

kNuPrRe023.08.0=，或kCpdu

d















=





8.0

023.0，其中当加热时，k=0.4，冷却时k=0.3