化工原理习题课43页PPT

（5）旋风分离器的性能参数
气体处理量 分离效率 气体通过旋风分离器的压强降。
重点三：
过滤操作的基本概念 过滤基本方程式 恒压恒速过滤方程式
1. 过滤的基本概念
以多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的液体 通过介质的孔道，固体颗粒被截留在多孔介质上，从而实 现固液分离的操作。
2. 过滤基本方程式
2.旋风分离器
1、离心沉降速度ur
惯性离心力=
dd33
66
ss
uu22 TtTt RR
向心力=
d3

u2 Tt
6R
阻力=
d2

u
2 r
42
三力达到平衡，则：
d3
6
s
u2 tT R

d3

u2 Tt
d 2
u
2 r
0
6 R 42
（1）离心沉降速度的通式
ur
4d
⑨连接SF并延长至E’得脱溶剂后的量
E
M
S
③萃取剂极限用量 ：
原料量F及组成一定，增大S，M向S点靠近。
D点：最小溶剂用量，Smin
FD Smin F DS0
G点：最大溶剂用量，Smax
S max

F
GF GS 0
萃取操作S应满足下列条件：
Smin S Smax
A
FD M E
R
G S0
溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发，所用的设备称为蒸
发器。
2.加热蒸气和二次蒸气
蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸 气，而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸气也是水蒸
气。为了易于区别，前者称为加热蒸气或生蒸气，后者称为二 次蒸气。

1、并联
H
泵并联时，在相同H下，Q并 2Q单
请思考：
若单台泵的特性曲线方程为
H单
A
BQ
2 单
则并联泵组的特性曲线方程表达
式如何？ 请思考：
H并
A
B
Q并 2
2
并联泵 单台泵
在输送系统中，将单台泵用并联泵组替代，则管路 中的流量是否能达到原来的两倍？为什么？
六、离心泵的组合操作——串、并联
2、串联
泵串联时，在相同Q下，H串 2H 单
请思考：
H
若单台泵的特性曲线方程为
H单
A
BQ
2 单
则串联泵组的特性曲线方程表达 式如何？
H串 2A 2BQ串2
请思考： 在输送系统中，将单台泵用串联泵组替
代，则管路中的压头是否能达到原来的两 0 倍？为什么？
串联泵
单台泵
Q
习题课
设 计 型 ----选泵时，将流量、压头裕量控制在10%左右。
0
p2
12 2
1
0
H p2 p1 (真)
g
p（1 真）
H
0
Q
操作性问题分析 举例
练习1
图示为离心泵性能测定装置。若水槽液面上升，则 Q、H、N、hf 、p1和p2（均为读数）如何变化？
答：Q不变，H不变，N不变，hf不变
p（1 真 ） p2
0
P2 P1
0
操作性问题计算 举例
例2 某离心泵工作转速为n=2900r.p.m.（转/min），其特
hfse
z s,m ax
ps
g
pe,min
g
ue2 2g
h
f

P0
gZ0
0
∴3-3’截面的总势能大于2-2’截面的总势能，水能被
吸入管路中。 求每小时从池中吸入的水量 柏努利方程
求管中流速u
在池面与玻璃管出口内侧间列柏努利方程式：
34
gZ3
u3 2 2
P3
gZ 2
P2
u22 2
式中：
Z3 0m， Z2 3m
u3 0
P3
0(表压） P2
57.08J
/ kg
2
)
130.8 - 9.81 3 - 9.871000
91560Pa
从计算结果可见：P2>P3>P4 ，而P4<P5<P6，这是由于流 体在管内流动时，位能和静压能相互转换的结果。
30
5）流向的判断 在φ45×3mm的管路上装一文丘里管，文丘里管
上游接一压强表，其读数为137.5kPa，管内水的流速 u1=1.3m/s，文丘里管的喉径为10mm，文丘里管喉部 一内径为15mm的玻璃管，玻璃管下端插入水池中，池 内水面到管中心线的垂直距离为3m，若将水视为理想 流体，试判断池中水能否被吸入管中？若能吸入，再求 每小时吸入的水量为多少m3/h？
gZ1
u2 1 2
P1
gZ 2
u2 2 2
P2
式中： Z1=Z2=0
P1=3335Pa（表压） ，P2= - 4905Pa（表压 ）
m
M T0 Pm 22.4 TP0
10
29 273[101330 1/ 2(3335 4905)]
22.4
293101330
1.20kg / m3
u12
3335
P1 P 水 gh
P2 P 水g(h R)

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。

3、在一填料层高度为6m的吸收塔中，用清 水逆流吸收混合气中的丙酮。已知进塔气体流
率90kmol/h，丙酮体积分数5%，丙酮回收 率可达90%，平衡关系y*=2.0x，操作液气 比是最小液气比的1.5倍，塔径800mm。试 求：(1)NOG；(2) Kya； (3)其他条件不变， 填料层高度增加3m,丙酮回收率变为多少
包括所有局部阻力的当量长度)。，摩擦系数取0.025。试求：
（1）管路特性方程；（2）离心泵工作扬程和流量；（3）
离心泵入口真空表读数。
2
2’
8m
2m
1
1’
如图示一输水系统，管路直径为Φ80×2mm, 当流量为
36m3/h时，吸入管路的总压头损失为0.6m，排出管路的
总压头损失为0.8m，吸入管轴线到U型管左侧汞面的垂直
用离心泵把密度为1000kg/m3的水从开口贮槽送至表压为
19.62 kPa密闭容器，贮槽和容器的水位差保持8m恒定，泵
安装高度2m，如图所示。离心泵特性曲线方 H251800qV20
程 q V m3 / s
，（ ， ），管道均为Φ108×4mm
的钢管，阀门全开，吸入管路长20m，排出管路长80m (均
有一套管式换热器，管径为Φ89×3.5 mm，流量为 2000 Kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在 环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数α1为230 W/(m2·K)，平均比热容Cp1为1.86 kJ/(kg·℃)；水的 对流传热系数α2为290 W/(m2·K)，平均比热容Cp2为 4.178 kJ/(kg·℃)。忽略污垢阻力，碳钢热导率λ＝45 W/(m2·K)。试求：(1)冷却水消耗量qm2；(2) 总传热 系数K；(3)逆流操作时所需要的管长。

以气相分压力和液相浓度差表示），并说明CO2在两种情况下属于吸收还 是解吸。
解
x1
0.01 0.011997 /18
1.8 104
p1 1.662 105 1.8104 29.92kPa
气相分压力表示的推动力为： p p1 50 29.92 20.08kPa
吸收
12
5-12 用清水在吸收塔中吸收混合气体中的溶质A，吸收塔某截面上，气相
0.12
1.06m / s
4
1
1-15. 常温的水在管路中流动。在截面1处的流速为0.5m/s，管内径为 200mm，截面2处的管内径为100mm。由于水的压力，截面1处产生1m高 的水柱。试计算在截面1与截面2之间所产生的水柱高度差h为多少？（忽 略从1到2处的压头损失）
2
1-28. 水的温度为10 oC，流量为330L/h，在直径φ57mmX3.5mm、长度 100m的直管中流动。此管为光滑管。（1）试计算此管路的摩擦损失； （2）若流量增加到990L/h，试计算其摩擦损失。
qv qm / 30000 / 998 .2 30.05m3 / h 流速为 v 1.0m / s
d 4qv 4 30.05 0.103 m 103 mm
v 3600 1.0
选择 108mm 4mm 无缝钢管，内径 d 100mm
此时，主管内流速为
v
qv A
30.05/ 3600
主体中溶质A的分压为5kPa，液相中溶质的摩尔分数为0.015。气膜传质系
数 kY 1.5105 kmol /(m2 • s液) 膜传质系数 kX 3.5103 kmol /(m2 • s气) 液平衡
关系可用亨利定律表示，相平衡常数m=0.7。总压为101.325kPa。试求：

1、支管中液体流量，m3/h; 2、泵的轴功率（η=85%），kW.。 注：计算时可忽略从贮槽液面至D截面 之间主管段的流动阻力。
8
例6
用离心泵向E、F两个敞口高位槽送水，管路系统如图所示
已知：所有管路内径均为33mm，摩擦系数为0.028，A、B管段
的长度（含所有局部阻力的当量长度）为100m，泵出口处压强表
减小。
（2）M处压力表读数变化分析
由截面1-1’ 和M点所在的截面的机械能间的机械能衡算式可知
PM
E t1
ZM g
(
L1 d
1M
1)
u2 2
(2)
当阀门关小时，式（2）中等号右边除u减小外，其余量均不变， 故PM增大。 （3）N处压力表读数变化分析 同理，由N点所在的截面和截面2-2’间的机械能衡算式可知
度范围为10~50m3/h，试计算： 1、用该转子流量计测定20℃的co2流量，其体积流量范围为 若干？ 2、用该流量计测定20 ℃的NH3流量，其体积流量范围 为若干？ 3、现欲将CO2的测量上限保持在50m3/h，应对转子作何 简单加工？ 注：当地大气压为：101.33kPa。
10
6
例4 一油田用φ600X25、长L= 100km 水平铺设的管线将原 油输送至某炼油厂油库。已知原油粘度μ= 0.187Pa.s 密度ρ=890kgm3。因油管允许承受的最高压力为6MPa
（表压），故全程需设：两个泵站，如图所示。第一个泵 站设在油田处，试问要使油管达到最大输送能力，第二 个泵站应设在何处？此时输送量为多少？假设局部阻力 损失忽略不计，管壁绝对粗糙度ε=0.1m
化的情况。
5
例3 如图所示，高位水箱下面接一φ32x2.5的水管，将水引向

煤气
孔板流量计 水封
泵 水池
水
煤气洗涤塔
填料塔
煤气
流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的 重要基础。
两类问题： 流体静力学问题 流体动力学问题
研究流体在流动和静止时的规律。
2 . 连续介质假定 假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有
间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。 质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备
设液面上方的压强为P0
p p0 gh
——静力学基本方程
讨论： （1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性 流体； （2）液体内部压强P是随P0和h的改变而改变的，即：
P f P0 , h
（3）当容器液面上方压强P0一定时，静止液体内部
的压强P仅与垂直距离h有关，即： P h
在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平面上 各点的压力处处相等。压力相等的面称为等压面。
二、静力学基本方程的应用 普通的
1. 压力及压力差的测量
起放大作用
（1）U形压差计
设指示液的密度为 a ，
复式压差计p1p2来自被测流体的密度为b 。 m
A与A′面 为等压面，即 p A p A'
而 pA p1 b g(m R)
R
A
A’
pA' p2 b gm a gR
所以
p1 b g(m R) p2 b gm a gR
整理得
p1 p2 (a b )gR
若被测流体是气体，b a ，则有 p1 p2 Rg a
讨论：
（1）U形压差计可测系统内两点的压力差，当将U形
管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测

学习化工反应器的设计原理和 步骤，了解反应条件对反应器 性能的影响。
反应器工艺控制
探讨化工反应器的工艺控制方 法和策略，以实现理想的反应 效果。
化工与环境保护
1 绿色化工的概念
了解绿色化工的原理和目标，探索可 持续发展的化工工艺。
2 废物处理与资源回收
研究废物处理方法和资源回收技术， 以实现环境友好的化工生产。
解析蒸馏的原理和操作，探讨不同类型的蒸馏 工艺。
结晶和结晶工艺
研究结晶的原理和条件，学习如何设计和控制 结晶工艺。
其他分离纯化技术
介绍其他常用的分离纯化技术，如吸附、过滤 和离心等。
化工反应器的设计与工艺
反应器的类型
研究不同类型的化工反应器， 如批量反应器、连续流动反应 器和固定床反应器。
反应器的设计原理
3 环境影响评估
探索化工工艺对环境的影响评估方法，以减少对生态系统的损害。
化工原理课件PPT
化工原理课件PPT 大纲：介绍化工原理的概念和作用，化学反应与热力学基础， 化学平衡的计算与应用，反应动力学的基本理论。
化学反应与热力学基础
1 速率与能量变化
了解化学反应速率的测量方法，并探 究能量在化学反应中的转化过程。
2 巨正则系综和简正则系综
通过统计力学的概念来研究热力学性 质和化学平衡条件。
固-液-气体系的物质传递
固-液传质
研究固-液传质过程，如溶剂浸提 和吸附等。
气体吸收
探索气体吸收的原理和机制，解 析不同条件下的吸收过程。
萃取和蒸馏
学习萃取和蒸馏的原理和应用， 研究不同类型的分离工艺。
工业材料与化学品的分离纯化
萃取工艺
介绍萃取工艺的基本原理和步骤，探讨不同类 型的萃取剂。