南京工业大学答题班2013化原答疑.ppt

1.弄清基本概念弄清基本概念2.熟悉基本公式推导过程熟悉基本公式推导过程3.掌握解题思路和方法掌握解题思路和方法要求：要求：什么叫流体？流体不同于固体的特征是什么？什么叫流体？流体不同于固体的特征是什么？流体具有粘性的原因是什么？流体粘度是衡量粘性大小流体具有粘性的原因是什么？流体粘度是衡量粘性大小的物理量，流体静止时是否具有粘度？的物理量，流体静止时是否具有粘度？第一章第一章 流体流动流体流动1.1 基本概念基本概念流体是由大量分子组成，而每个分子行为千差万别，且流体是由大量分子组成，而每个分子行为千差万别，且分子间是不连续的。因此，提出连续介质模型的意义是分子间是不连续的。因此，提出连续介质模型的意义是什么？什么？1.流体定义和特征流体定义和特征2.连续介质模型连续介质模型3.牛顿粘性定律牛顿粘性定律p7p7P15 p16P15 p16局部阻力产生的原因和实质局部阻力产生的原因和实质分析分析U形管压差计受力平衡的重要依据形管压差计受力平衡的重要依据速度边界层的定义及速度边界层形成的原因速度边界层的定义及速度边界层形成的原因5.速度边界层速度边界层4.U形压差计形压差计6.局部阻力局部阻力7.流体流速测定流体流速测定8.流量测量流量测量毕托管测速特点毕托管测速特点孔板流量计、转子流量计的特点孔板流量计、转子流量计的特点p11P28-29P34-35边界层分离边界层分离P47-48P49-511.U形压差计形压差计 2.机械能守恒方程机械能守恒方程 1.2 基本公式基本公式3.层流速度分布及层流阻力计算层流速度分布及层流阻力计算(海根海根泊稷叶方程泊稷叶方程)5.Re计算计算 4.阻力计算阻力计算(Fanning公式公式)管轴心处管轴心处 1.用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为 38.4t/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高20m,管路总管路总长长(包括局部阻力包括局部阻力)430m，进出口阻力不计。管径为，进出口阻力不计。管径为108 4mm，油的粘度为，油的粘度为3430cP，密度为，密度为960kg/m3,泵泵的效率为的效率为50%，求泵的实际功率。，求泵的实际功率。11220m21.3 计算举例计算举例解解:(1)摩擦系数摩擦系数层流层流(2)有效扬程有效扬程He 在在12截面间列机械能守恒方程截面间列机械能守恒方程11220m2(3)求泵的实际功率求泵的实际功率Na第二章第二章 流体输送机械流体输送机械2.1 基本概念基本概念2.离心泵中，叶轮和泵壳在流体输送中分别所起作用离心泵中，叶轮和泵壳在流体输送中分别所起作用1.离心泵叶轮的类型离心泵叶轮的类型3.离心泵出厂时三条性能曲线的测定条件离心泵出厂时三条性能曲线的测定条件5.离心泵扬程的定义离心泵扬程的定义6.离心泵产生气蚀现象过程，产生的原因，如何避免气离心泵产生气蚀现象过程，产生的原因，如何避免气蚀现象产生蚀现象产生4.流体性质对离心泵性能曲线影响因素流体性质对离心泵性能曲线影响因素p62叶轮按其结构形状分有三种：叶轮按其结构形状分有三种：闭式闭式 半闭式半闭式敞式板敞式板叶轮：原动机的机械能叶轮：原动机的机械能液体液体静压能静压能和动能和动能泵壳泵壳:汇集由叶轮抛出的液体汇集由叶轮抛出的液体;部分动能部分动能静压能。静压能。一定转速一定转速p70p68p72P76 安装高度安装高度1.管路特性曲线管路特性曲线泵特性曲线泵特性曲线2.泵的最安装高度泵的最安装高度环环境境大大气气压压工工质质温温度度由由流流量量查查附附录录吸吸入入管管路路阻阻力力2.2 基本公式基本公式以允许吸上真空高度以允许吸上真空高度HS计算计算Hg,max3.3.比例定律比例定律 1.用离心泵输水。在用离心泵输水。在n1=2900 r/min时的特性为时的特性为He=300.01V 2，阀全开时管路特性为，阀全开时管路特性为 He=100.04V 2(二式二式中中He、He-m,V-m3/h)。试求：。试求：(1)泵的最大输水量。泵的最大输水量。(2)要求输水量为最大输水量的要求输水量为最大输水量的75%，且采用调速方法，且采用调速方法，泵的转速泵的转速n2为多少？为多少？解解:(1)求输水量求输水量V泵：泵：He=300.01V 2管路：管路：He=10+0.04V 2 He=He，解得，解得 V1=20m3/h(n1)2.3 计算举例计算举例(2)输水量为最大输水量的输水量为最大输水量的75%时的转速时的转速n2 V2=0.75 V=15 m3/h(n2)离心泵的比例定律为：离心泵的比例定律为：V 2/V1=n2/n1，He2/He1=(n2/n1)2 若转速若转速n1时，泵的特性：时，泵的特性：He1=30-0.01V1 2 则则 转速转速n2时，泵的特性：时，泵的特性：He2(n1/n2)2=30-0.01V22(n1/n2)2 He2=30(n2/n1)20.01V2 2 又，管路又，管路 He=10+0.04V 2=10+0.04152=19 m He2=He，He 2=30(n2/n1)20.0115 2=19 m n2/n1=0.842 n2=0.8422900=2442 rpm第三章第三章 过滤过滤 沉降沉降 流态化流态化3.1 基本概念基本概念1.颗粒的比表面积颗粒的比表面积a,床层的孔隙率为床层的孔隙率为,则床层的比表面积则床层的比表面积是多少？是多少？2.固定床结构的一维简化模型有特点固定床结构的一维简化模型有特点3.颗粒的沉降速度的定义颗粒的沉降速度的定义6.降尘室气体处理能力的影响因素降尘室气体处理能力的影响因素5.在固流态化中在固流态化中,固体颗粒床层有固定床、流化床和输送固体颗粒床层有固定床、流化床和输送床床3种类型，各种床层流体真正流速与颗粒沉降速度分种类型，各种床层流体真正流速与颗粒沉降速度分别有何变化？别有何变化？4.板框压滤机过滤与洗涤时的滤布阻力特点板框压滤机过滤与洗涤时的滤布阻力特点P99aB=(1-)aP99P116P125-126P119P107-1081.过滤速率计算式过滤速率计算式2.恒压过滤方程恒压过滤方程3.2 基本公式基本公式1.用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液。滤叶机每只滤用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液。滤叶机每只滤叶的过滤面积为叶的过滤面积为1.312m2,共共10只滤叶。测得只滤叶。测得:过滤过滤10min得滤液得滤液1.31m3；再过滤；再过滤10min共得滤液共得滤液1.905m3。已知滤饼与滤液体积比已知滤饼与滤液体积比n=0.1。试问。试问:(1)过滤至滤液量为过滤至滤液量为2.755m3即停止即停止,过滤时间是多少过滤时间是多少?滤饼厚度是多少滤饼厚度是多少mm?(2)若滤饼洗涤与辅助时间共若滤饼洗涤与辅助时间共45min,滤饼生产能力是多滤饼生产能力是多 少少?（m3/h）3.3 计算举例计算举例解解:求求K、qe G饼饼=VF/(t3+tw+t辅辅)=0.2755/(40.2+45)=3.2310-3 m3/min=0.194 m3/h(滤饼滤饼)由由 0.212+20.210.01048=0.001206t3,t3=40.2 min求过滤时间求过滤时间 求滤饼厚度求滤饼厚度 过滤终了时过滤终了时,共得滤饼量共得滤饼量V饼饼=2.7550.1=0.2755 m3滤饼厚度滤饼厚度L=0.2755m3/13.12m2=0.021m=21mm,L q q滤饼滤饼生产能力生产能力3.钢、不锈钢、水、空气在同温度下的导热系数钢、不锈钢、水、空气在同温度下的导热系数(热导率热导率)的大小比较。它们随温度如何变化的大小比较。它们随温度如何变化1.传热的三种基本方式传热的三种基本方式2.对流传热的特点对流传热的特点第四章第四章 传热与换热器传热与换热器4.1 基本概念基本概念p137传导、对流、辐射传导、对流、辐射p137p139 金属固体金属固体 非金属固体非金属固体 液体液体 气体气体p140纯金属纯金属t非金属非金属t 液体液体t （除水和甘油）（除水和甘油）气体气体t 5.冷热流体换热时冷热流体换热时,逆流与并流的优缺点比较逆流与并流的优缺点比较4.影响蒸汽冷凝给热的因素影响蒸汽冷凝给热的因素6.折流板有哪两种类型？折流板的作用折流板有哪两种类型？折流板的作用p181冷热流体充分接触；冷热流体充分接触；Re100时就可能达到湍流，时就可能达到湍流，提高对流传热系数提高对流传热系数,但是流动阻力增大但是流动阻力增大P172-173P1581.流体在管内强制对流给热流体在管内强制对流给热流速或流量加倍流速或流量加倍2.串联传热串联传热4.2 基本公式基本公式3.传热系数传热系数1.欲设计一列管式换热器欲设计一列管式换热器,用用110的饱和水蒸气将的饱和水蒸气将1400kg/h的常压空气由的常压空气由20预热到预热到95。(1)若初步选定采用单管程换热器若初步选定采用单管程换热器,空气走管程空气走管程,管束由管束由120根根252.5mm的铜管组成。试确定所需的管束长的铜管组成。试确定所需的管束长度。度。(2)若选用双管程浮头式列管换热器。管子总数、管长若选用双管程浮头式列管换热器。管子总数、管长及直径同上。空气流量及进口温度不变。则空气的及直径同上。空气流量及进口温度不变。则空气的出口温度有无变化出口温度有无变化?试计算之。试计算之。在计算中在计算中,冷凝液膜的热阻、管壁及其两侧污垢热阻冷凝液膜的热阻、管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计可忽略不计,其空气平均温度下的物性可取其空气平均温度下的物性可取:粘度粘度=0.02cP,比热比热:Cp=1.0kJ/(kg),导热率导热率 =0.029W/(m),密度密度=1.076kg/m3。4.3 计算举例计算举例解解：(1)L=?Gi=(1400/3600)/(120/4)0.022=10.32 kg/(m2s)Re=di Gi/=0.0210.32/(0.0210-3)=1.032104 104Pr=Cp/=10000.0210-3/0.029=0.69i=0.023Re0.8 Pr0.4/d i =0.0230.029(1.032104)0.8 0.690.4/0.02 =46.7W/(m2K)Ki=i(冷凝液膜的热阻冷凝液膜的热阻,管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计)Q=WC CPCt=Aiitm Ai=WCCPC(t2 t1)/(itm)1109520tm=(90-15)/Ln(90/15)=41.86Ai=1400103(95-20)/3600/(46.741.86)=14.92m2 Ai=ndiLL=Ai/(ndi)=14.92/(1200.02)=1.98 m 2 m(2)改为双管程改为双管程,管子总数不变管子总数不变,t2=?Ln(T-t1)/(T-t2)=KiAi/(WC CpC)(1)Ln(T-t1)/(T-t2)=KiAi/(WC CpC)(2)K/K=/=(u/u)0.8=20.8(双管程双管程,管束分二管束分二,流速加倍流速加倍)由由(1)/(2)Ln(T-t1)/(T-t2)=20.8 Ln(T-t1)/(T-t2)Ln(110-20)/(110-t2)=20.8 Ln(110-20)/(110-95)t2=1061.分子扩散速率即菲克定律只适用于什么体系？分子扩散速率即菲克定律只适用于什么体系？第五章第五章 气体吸收气体吸收5.1 基本概念基本概念2.双膜理论的要点是什么？双膜理论的要点是什么？4.用水吸收空气的用水吸收空气的CO2属于气膜控制还是液膜控制？属于气膜控制还是液膜控制？3.表面更新模型对溶质渗透模型作了哪些修正？表面更新模型对溶质渗透模型作了哪些修正？6.降低体系的压力、升高操作温度有利于解吸还是吸收？降低体系的压力、升高操作温度有利于解吸还是吸收？5.影响影响ky和和kx的因素有哪些？的因素有哪些？P231p237p238液膜控制液膜控制kG/kL和和ky/kx的关系的关系低温高压有利于吸收低温高压有利于吸收5.2 基本公式基本公式1.拟在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气拟在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分体中的可溶组分A。入塔气体中。入塔气体中A的摩尔分率的摩尔分率y1=0.03，要求其回收率要求其回收率=95%。已知操作条件下解吸因数。已知操作条件下解吸因数1A0.8，平衡关系为，平衡关系为y=x，试计算：，试计算：(1)操作液气比为最小液气比的倍数；操作液气比为最小液气比的倍数；(2)吸收液的浓度吸收液的浓度x1;完成上述分离任务所需的气相总传完成上述分离任务所需的气相总传质单元数质单元数NOG。5.3 计算举例计算举例解：求液气比、最小液气比解：求液气比、最小液气比G,y1x1y2L,x2低浓度气体吸收，低浓度气体吸收，G、L不变不变求液相出塔浓度求液相出塔浓度x1求汽相总传质单元数求汽相总传质单元数NOG当操作线与平衡线平行当操作线与平衡线平行或者或者第六章第六章 流体蒸馏流体蒸馏6.1 基本概念基本概念1 精馏原理是什么？蒸馏与精馏的区别在哪里？精馏原理是什么？蒸馏与精馏的区别在哪里？2 恒摩尔流假设的要点是什么？恒摩尔流假设的要点是什么？3 在化工生产中全回流用于什么场合？全回流时操作线在化工生产中全回流用于什么场合？全回流时操作线方程是什么？方程是什么？4 冷液回流时冷液回流时,冷液回流比与第一板以下的正常用操作冷液回流比与第一板以下的正常用操作回流比有何区别与联系？回流比有何区别与联系？5 萃取精馏与共沸精馏相同点和不同点是什么？萃取精馏与共沸精馏相同点和不同点是什么？P273原理、设备上都有差别原理、设备上都有差别P276P282对角线方程对角线方程P297-299P290-2916.2 计算公式计算公式F,xFW,xWD,xDLVy1x1y2xw2.如图，在由一块理论板和塔釜组成的精馏塔中如图，在由一块理论板和塔釜组成的精馏塔中,每小时每小时向塔釜加入苯一甲苯混合液向塔釜加入苯一甲苯混合液100kmol,苯含量为苯含量为30%(摩尔摩尔%,下同下同)泡点进料泡点进料,要求塔顶产品馏出液采出率要求塔顶产品馏出液采出率D/F=0.171,塔顶采用全凝器塔顶采用全凝器,回流液为饱和液体回流液为饱和液体,回流比回流比为为3,塔釜间接蒸汽加热塔釜间接蒸汽加热,相平衡方程相平衡方程y=2.5x,求每小时获求每小时获得的顶馏出液量得的顶馏出液量D、釜排出液量、釜排出液量W及浓度及浓度xW。6.3 计算举例计算举例F,xFW,xWD,xDLVy1x1y2xw解：解：物料衡算：物料衡算：D/F=0.171,D=0.171100=17.1 kmol/hW=F-D=82.9 kmol/h逐板计算：逐板计算：y1=xD=2.5x1,x1=y1/2.5=0.4xD对轻组分衡算：对轻组分衡算：1.填料类型填料类型第七章第七章 塔设备塔设备3.影响填料塔液泛速度大小的因素影响填料塔液泛速度大小的因素4.筛板塔的塔板上液流类型筛板塔的塔板上液流类型6.筛板塔操作负荷性能图筛板塔操作负荷性能图,5条线的名称、意义和作法。条线的名称、意义和作法。液相上、下线，漏液线，过量液沫夹带线液相上、下线，漏液线，过量液沫夹带线(ev)，溢流液泛线，溢流液泛线2.填料塔操作时，哪些因素造成气液相在塔截面上分布填料塔操作时，哪些因素造成气液相在塔截面上分布不均匀？如何解决？不均匀？如何解决？5.筛板塔的结构及主要部件筛板塔的结构及主要部件P310-311P310P315填料性能、流体物性（密度粘度）、液气比填料性能、流体物性（密度粘度）、液气比P327P333P325-328第八章第八章 干燥干燥8.1 基本概念基本概念1.干燥截止经预热器预热后干燥截止经预热器预热后,湿度湿度H和温度和温度t如何变化？如何变化？3.对热敏性物料对热敏性物料,为了提高干燥速度为了提高干燥速度,可采取的方法是么？可采取的方法是么？4.“I-H”图及其应用图及其应用5.在恒定干燥条件下的恒速干燥阶段，物料表面保持完在恒定干燥条件下的恒速干燥阶段，物料表面保持完 全润湿，物料表面的稳定温度是什么温度？此阶段为全润湿，物料表面的稳定温度是什么温度？此阶段为 何称表面汽化控制阶段？何称表面汽化控制阶段？6.6.降速干燥阶段的干燥速率主要取决于哪些因素？降速干燥阶段的干燥速率主要取决于哪些因素？2.干燥必要条件是什么？干燥必要条件是什么？湿度湿度H不变，温度不变，温度t增加增加p369p369真空干燥真空干燥P374-377p386p387p3878.2 基本公式基本公式1.湿物料经过湿物料经过7小时小时的干燥，含水量由的干燥，含水量由28.6%降至降至7.4%，若在同样操作条件下，有，若在同样操作条件下，有28.6%干燥至干燥至4.8%需要多少需要多少时间？（以上均为湿基）已知物料的临界含水量时间？（以上均为湿基）已知物料的临界含水量Xo=0.15（干），平衡含水量（干），平衡含水量X*=0.04（干），降速段干（干），降速段干燥速率近似为直线。燥速率近似为直线。X3X0X1X2u0u8.3 计算举例计算举例解解:恒速段恒速段降速段降速段降速段干燥速率近似为直线降速段干燥速率近似为直线X3X0X1X2u0u设湿含量从设湿含量从X1降为降为X3=0.05时干燥时间为时干燥时间为X3X0X1X2u0u