《化工原理》公式总结(共36页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 流体流动与输送机械1. 流体静力学基本方程:2. 双液位U型压差计的指示: )3. 伯努力方程:4. 实际流体机械能衡算方程:+5. 雷诺数:6. 范宁公式:7. 哈根-泊谡叶方程: 8. 局部阻力计算:流道突然扩大:流产突然缩小:9. 混合液体密度的计算:液体混合物中个组分得密度, 10. Kg/m3,x-液体混合物中各组分的质量分数。10 。表压强=绝对压强-大气压强 真空度=大气压强-绝对压强11. 体积流量和质量流量的关系:ws=vs m3/s kg/s 整个管横截面上的平均流速: A-与流动方向垂直管道的横截面积,m2 流量与流速的关系: 质量流量:
2、G的单位为:kg/(m2.s)12. 一般圆形管道内径:13. 管内定态流动的连续性方程:表示在定态流动系统中,流体流经各截面的质量流量不变,而流速u随管道截面积A及流体的密度而变化。对于不可压缩流体的连续性方程:体积流量一定时流速与管径的平方成反比:14.牛顿黏性定律表达式: 为液体的黏度1Pa.s=1000cP15平板上边界层的厚度可用下式进行评估: 对于滞留边界层 湍流边界层 式中Rex为以距平板前缘距离x作为几何尺寸的雷诺数,即,us为主流区的流 速 16 对于滞流流动,稳定段长度x。与圆管直径d及雷诺数Re的关系: 式中。17. 流体在光滑管中做湍流流动,滞留内层厚度可用下式估算,即
3、: 式中系数在不同的文献中会有所不同,主要是因公式推导过程中,所假设截面平均流速u与管中心最大流速umax的比值不同而引起的。当时,系数为61.5.18. 湍流时,在不同的Re值 范围内,对不同的管材,的表达式不相同:光滑管:A:柏拉修斯公式: 适用范围Re=3000B:顾毓珍等公式: 适用范围 Re=30001*106粗糙管A:柯尔不鲁克公式: 上式适用于B:尼库拉则与卡门公式: 上式适用于19.rH 水力半径的定义是流体在管道里的流通截面A与润湿边长之比,即; 对于圆形管子 d=4rH20对于流体流经直径不变的管路时,如果把局部阻力都按照当量长度的概念来表示,则管路的总能量损失为: hf的
4、单位J/kg21. 测速管又称皮托管 ur-流体在测量点处的局部流速。 h-测量点处 冲压能与静压能之差 对于标准的测速管,C=1:通常取C=0.98122. 孔板流量计 式中的(Pa-Pb)可由孔板前后测压口所连接的压力差计测得。A1、A2分别代表管道与孔板小孔的截面积 C0查图获得一般在0.60.723. 文丘里流量计 Cv-流量系数 实验测定或从仪表手册中查的 A0-喉管的截面积,m224.转子流量计 AR-转子与玻璃管的环形截面积 CR转子流量计的流量系数 Vf 、Af 、f 分别为转子的体积 大部分的截面积 材质密度25.离心泵的性能参数:流量、压头、效率、轴功率。 能量损失:容积v
5、、机械m、水力h损失 总效率:=vmh轴功率: N-轴功率,w Ne-有效功率,w Q-流量,m3/s H-压头,m若离心泵的轴功率用kw来计量:26. 离心泵转速的影响: Q1、H1、N1-转速为n1时泵的性能 Q2、H2、N2-转速为n2时泵的性能27. 离心泵叶轮直径的影响: 、-=叶轮直径为时泵的性能 、-=叶轮直径为时泵的性能28. 离心泵的气蚀余量,m: pv-操作温度下液体的饱和蒸汽压,pa29. 临界气蚀余量,m: 1-k 截面30. 离心泵的允许吸上真空度,m液柱: pa-大气压强,pa p1-泵吸入口处允许的最低绝对压强,pa测定允许吸上真空度实验是在大气压为98.1Kpa
6、(10mH2O)下,用20清水为介质进行的。其他条件需进行换算,即Hs-操作条件下输送液体时的允许吸上真空度,m液柱-实验条件下输送水时的允许吸上真空度,即在水泵性能表上查的数值,mH2OHa-泵安装地区的大气压强,mH2O,其值随海拔高度的不同而异Pv-操作温度下液体的饱和蒸汽压,Pa10-实验条件下大气压强,mH2O0.24-20下水的饱和蒸汽压,mH2O1000-实验温度下水的密度,Kg/m3-操作温度下液体的密度,kg/m331. 离心泵的允许吸上真空度与气蚀余量的关系为:32. 离心泵的允许安装(吸上)高度: Hg-泵的允许安装高度,m; Hf,0-1-液体流经吸入管路的压头损失,m
7、; P1-泵入口处允许的最低压强,pa若贮槽上方与大气相通,则p0即为大气压强pa,上式可表示为:若已知离心泵的必须气蚀余量则:若已知离心泵的允许吸上真空度则:离心泵的实际安装高度应比允许安装高度低0.51m33. 离心泵的流量调节方法:A:改变阀门的开度;B:改变泵的转速 在同一压头下,两台并联泵的流量等于单台泵的两倍;而两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍第二章 非均相物系分离1. 恒压过滤 对于一定的悬浮液,若、r及v皆可视为常数,则令 k-表征过滤物料特性的常数,m4/(N*s)恒压过滤方程- -过滤时间,s; K-过滤常熟,m2/s q-介质常数,m3/m2当过滤介质阻力可以
8、忽略时,Ve=0,e=0,则恒压过滤方程可简化为:令,则此方程为: 2. 非球形颗粒当量直径的计算 de-体积当量直径,m Vp-非球形颗粒的实际体积,m33. 形状系数又称球形度,他表征颗粒的形状与球形的差异情况。 -颗粒的形状系数或球形度 S-与该颗粒体积相等的圆球的表面积,m2 Sp-颗粒的表面积,m24. 对于非球形颗粒,通常选用体积当量直径和形状系数来表征颗粒的体积、表面积、比表面积: 5. 等速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut称为沉降速度。 -阻力系数 ut-颗粒的自由沉降速度,m/s d-颗粒直径,m , s-分别为流体和颗粒的密度,kg/m36.滞流区或斯托克斯定律区(10-
9、4Ret1) 其中 -流体的黏度,pa.s 过渡区或艾伦定律区(1Ret103) 湍流区或牛顿定律区(103Ret10000,0.7Pr60。若小于60,可将算得的乘以(1+(di/L)0.7)进行校正特征尺寸 Nu、Re数中的取为管内径di定性温度 取为流体进、出口温度的算术平均值B:高黏度液体,可应用西德尔和塔特关系式,即;令 (考虑热流方向的校正项) 则应用范围 Re10000,0.7Pr60特征尺寸 取为管内径di定性温度 除w取壁温外,均取为流体进、出口温度的算术平均值。流体在圆形直管内作强制滞留 应用范围 Re2300, 0.6Pr10特征尺寸 管内径di定性温度 除w取壁温外,均
10、取为流体进、出口温度的算术平均值。 流体在圆形直管中作过渡流:当Re=230010000时,对流传热系数可先用湍流时的公式计算,然后把算得的结果乘以校正系数,即得到过渡流下的对流传热系数。流体在弯管内作强制对流:a-弯管中的对流传热系数,W/(m2*) a-直管中的对流传热系数,W/(m2*) R-弯管轴的弯曲半径,m流体在非圆形管中作强制对流:此时,仍可采用上述各关联式,只要将管内径改为当量直径即可。例如,在套管换热器环形截面内传热当量直径为: d1、d2-套管换热器外、内径,m套管环隙,用水和空气进行实验,可得a关联式为:应用范围 Re=12000,特征尺寸 流动当量直径de定性温度 流体
11、进、出温度的算术平均值。10. 热平衡方程:无相变时:,若为饱和蒸气冷凝:Q-热换器的热负荷,kJ/h或W; W-流体的质量流量,kg/h cp-流体的平均比热容,kJ/(kg*);t、T-冷热流体的温度,; Ts-冷凝液的饱和温度,c,h分别表示冷流体和热流体,下标1、2表示换热器的进口和出口11. 总传热系数: Ki、Ko、Km-基于管内表面积、外表面积和内、外表面平均面积地 总传热系数,W/(m2*)b-管壁的厚度,m; -管壁材料的导热系数,W/(m*); dm-平均直径,mi、o、m-换热器内侧、外侧流体及平均对流传热系数,W/(m2*)12. 考虑热阻的总传热系数方程:Rso、Rs
12、i-管壁外内侧表面上的污垢热阻13. 恒温传热时的平均温度差总传热速率方程:变温传热时的平均温度差总传热速率方程:14. 两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程:15. 两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程:16. 两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程:17. 有机化合物水溶液的导热系数的估算式: a-组分的质量分数 有机化合物的互溶混合液的导热系数估算式: 常压下气体混合物的导热系数可用下式估算: y-气体混合物中组分的摩尔分数 M-组分的more质量,kg/kmol 18. 保温层的最大临界直径: -对流传热系数,w/(m2*) -保温材料的 导热系数,w/(m*) 19.
13、 若传热面为平壁或薄管壁时,di、do、dm相等或近似相等, 则 在忽略管壁热阻和污垢热阻,则 20. 总传热系数K不为常数时的传热计算:21. 若K随温度呈线性变化时,使用下式计算:K1、K2-分别为换热器两端处局部总传热系数,w/(m2*) ;t1、t2-分别为换热器两端处的两流体的温度差,;若K 随温度不呈线性变化时,换热器可分段计算,将每段的K视为常量,则对每一段的总传热速率方程可写为: 或式中n为分段数,下标j为任一段的序号。若K随温度变化较大时,应采用图解积分法或数值积分法。由传热速率方程和热量衡算的微分形式可得: 或 22. 流体在管束外强制垂直流动管子的排列方方式分为正三角形、
14、转角正三角形、正方形及转角正方形。流体在管束外流过时,平均对流传热系数可用下式计算: (正三角形、转角正方形) (转角正三角形、正方形)应用范围 Re3000特征尺寸 管外径do,流速取流体通过每排管子中最狭窄通道处的速度定性温度 流体进、出口温度的算术平均值23. 换热器内装有圆形挡板(缺口面积为25%的壳体内截面积)时,壳方流体的对流传热系数的关联式:A:多诺呼法 或应用范围 Re=320000特征尺寸 管外径do,流速取流体通过每排管子中最狭窄通道处的速度定性温度 除w取壁温外,均取为流体进、出口温度的算术平均值。B: 凯恩法 或应用范围 Re=2000特征尺寸 当量直径de定性温度 除
15、w取壁温外,均取为流体进、出口温度的算术平均值。uo是根据流体流过管间最大截面积A计算的,即h-两挡板间的距离,m; D-换热器外壳内径,m若管子为正方形排列,则若管子为正三角排列,则t-相邻两管之中心距,m; do-管外径,m 24. 自然对流 Nu=c(GrPr)n c、n由实验测出,见课本上 p24725. 计算蒸汽在垂直管外或平板测冷凝时a的努塞尔特理论公式: 修正后 特征尺寸 取垂直管或板的高度。 定性温度 蒸汽冷凝热r取饱和温度ts下的值,其余物性取液膜平均温度下的值。L-垂直管或板的高度,m; -冷凝液的导热系数,w/(m.)-冷凝液的密度,kg/m3 -冷凝液的黏度,kg/(m
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