1、第一章流体流动第一章流体流动连续介质模型连续介质模型一、静力学一、静力学1、密度：、密度：流体的可压缩性流体的可压缩性2、压力：、压力：绝压、表压、真空度绝压、表压、真空度单位及换算单位及换算3、静力学方程式：、静力学方程式：应用条件：应用条件：同一、静止、连续不可压缩流体同一、静止、连续不可压缩流体静力学方程式应用：静力学方程式应用：U管压差计：广义压差管压差计：广义压差双液双液U管压差计：特点、要求、作指示液条件管压差计：特点、要求、作指示液条件 2112zzgpp 等压面概念等压面概念第一章流体流动第一章流体流动二、动力学二、动力学基本概念：基本概念：1、流速：、流速：点速、平均速度、质
2、量流速点速、平均速度、质量流速Guu 常用流速范围、管内速度分布常用流速范围、管内速度分布 2、流量、流量：体积流量、质量流量：体积流量、质量流量3、稳定流动与不稳定流动、稳定流动与不稳定流动4、粘度：、粘度：是阻力产生根本原因，影响因素是阻力产生根本原因，影响因素牛顿粘性定律牛顿粘性定律5、层流与湍流的本质区别：、层流与湍流的本质区别：质点运动方式不同，不是雷诺数质点运动方式不同，不是雷诺数6、边界层厚度、边界层的形成和发展、边界层分离、边界层厚度、边界层的形成和发展、边界层分离7、湍流的脉动速度湍流的脉动速度 8、阻力系数：、阻力系数：突然扩大、突然缩小，以小管流计算阻力损失突然扩大、突然
3、缩小，以小管流计算阻力损失第一章流体流动第一章流体流动动力学应用：动力学应用：流速测量：流速测量：恒截面、变压差恒截面、变压差1、皮托管：测点速、安装要求、皮托管：测点速、安装要求2、孔板流量计、孔板流量计3、文丘里管、文丘里管变截面、恒流速变截面、恒流速4、转子流量计、转子流量计各自优缺点各自优缺点三、管路计算三、管路计算1、简单管路、简单管路2、复杂管路：特点、复杂管路：特点 管管路路计计算算 公公式式 静力学方程式：2112zzgpp 连续性方程：222111AuAu （稳定流动）2211AuAu（不可压缩流体）222211dudu（圆管内）机械能衡算方程：fewpugzwpugz 22
4、22121122 阻力计算式：直管 dfudlwf Re,Re6422湍湍流流：层层流流：局部 22udlwef 或 15.022出出入入 uwf 要求能够进行 管路计算及分析：简单管路 复杂管路 设计型、操作型问题 第二章流体输送机械第二章流体输送机械一、离心泵操作原理及基本部件一、离心泵操作原理及基本部件叶轮：叶轮：将原动机能量传递给液体将原动机能量传递给液体泵壳：泵壳：汇集液体、能量转换汇集液体、能量转换平衡孔：平衡孔：减小轴向推动力减小轴向推动力二、离心泵特性曲线二、离心泵特性曲线设计点、三条特性曲线、扬程与升举高度的区别、设计点、三条特性曲线、扬程与升举高度的区别、泵特性曲线的测定、
5、影响泵特性曲线的因素、轴功泵特性曲线的测定、影响泵特性曲线的因素、轴功率、有效功率、效率、能量损失分类率、有效功率、效率、能量损失分类三、离心泵工作点三、离心泵工作点管路特性曲线与泵特性曲线的交点管路特性曲线与泵特性曲线的交点工作点的调节：阀门调节、转速调节、泵的串并联等工作点的调节：阀门调节、转速调节、泵的串并联等第二章流体输送机械第二章流体输送机械四、两个现象四、两个现象气缚：气缚：无自吸能力无自吸能力汽蚀：汽蚀：确定安装高度确定安装高度五、选泵五、选泵六、离心泵的安装与操作六、离心泵的安装与操作七、其它类型泵七、其它类型泵适用场合、流量调节适用场合、流量调节八、气体输送机械八、气体输送机
6、械风机：全风压风机：全风压1.1.过滤重要概念过滤重要概念 滤浆、滤饼、过滤介质、滤液、过滤推动力与阻力滤浆、滤饼、过滤介质、滤液、过滤推动力与阻力过滤速率、滤饼可压缩与不可压缩、压缩指数、助滤剂、过滤速率、滤饼可压缩与不可压缩、压缩指数、助滤剂、过滤常数及特性、空隙率、生产能力过滤常数及特性、空隙率、生产能力 QnnKAnVTVQDwVQQQwDeV ，连连续续式式时时当当，间间歇歇式式：，max02、设设备备：板框机、叶滤机、转筒真空过滤机的结构、特点 第三章机械分离与固体流态化第三章机械分离与固体流态化第三章机械分离与固体流态化第三章机械分离与固体流态化 3.3.过滤公式：过滤公式：过过
7、滤滤阻阻力力过过滤滤推推动动力力 AddVuLrp eVVKA 2r 与与滤滤饼饼的的结结构构、性性质质（比比表表面面积积 a、空空隙隙率率）有有关关与与滤滤饼饼性性质质有有关关（比比阻阻 r0、比比表表面面积积 a、空空隙隙率率、压压缩缩指指数数 s）、与与滤滤浆浆的的性性质质（浓浓度度、密密度度、粘粘度度）有有关关。与与推推动动力力有有关关spK 1Ve 与与过过滤滤介介质质的的性性质质有有关关恒恒压压过过滤滤方方程程 222KAVVVe Kqqqe 22wwwewLALAddVddV wwwddVV w 41 w （板框）（叶滤机、转筒真空机）洗洗涤涤：222AKVVVe 恒恒速速过过滤
8、滤方方程程 22Kqqqe 常常数数 AddVu第三章机械分离与固体流态化第三章机械分离与固体流态化重要概念：自由沉降、沉降速度、影响沉降速度的因素、离心分离因素 本质上是颗粒与流体的相对运动速度设备：降尘室结构沉沉降降 公式：斯托克斯公式 182gduppt （Re蒸汽冷凝蒸汽冷凝 液体强制对流液体强制对流 气体强制对流气体强制对流 辐射辐射概念：概念：黑体、灰体、吸收率、黑度、角系数黑体、灰体、吸收率、黑度、角系数公式：公式：440100669.5 TTEb-斯蒂芬玻尔兹曼定律bEE -可可希希霍霍夫夫定定律律a 2221112112121111AAFAEEQbb -两灰体组成的两灰体组成
9、的封闭体系封闭体系 换热器换热器*概念概念：传热的三个环节（间壁式）、传热单元传热的三个环节（间壁式）、传热单元公式：公式：LMTD法：法：QKAttm m 设计型、操作型问题计算、分析设计型、操作型问题计算、分析 设备设备：列管式换热器的结构、热补偿方法、列管式换热器的结构、热补偿方法、流程选择原则、壁温流程选择原则、壁温 强化传热措施强化传热措施强化传热措施强化传热措施1、单位体积内的传热面积、单位体积内的传热面积A：改进传热面结构，在管子的外表面增设各种形状的翅片；改进传热面结构，在管子的外表面增设各种形状的翅片；以螺纹管代替光管，从而增加以螺纹管代替光管，从而增加A。2、平均温度差、平
10、均温度差tm：尽量采用逆流尽量采用逆流3、传热系数、传热系数K：无相变无相变a)降低污垢热阻降低污垢热阻 b)增大增大有相变传热：有相变传热：蒸汽冷凝：蒸汽冷凝：滴状冷凝；滴状冷凝；不凝性气体的排放；不凝性气体的排放；在表面开沟、槽。在表面开沟、槽。液体沸腾：核状沸腾。液体沸腾：核状沸腾。摩尔分率摩尔分率 nnyxAAA)(或或 质量分率质量分率 mmaAA 摩尔比摩尔比 BAAAnnYX）或或(质量比质量比 BAAmma 摩尔浓度摩尔浓度 VnCAA ，kmol/m3 质量浓度质量浓度 VmAA ，kg/m3混混合合物物总总摩摩尔尔浓浓度度VnC 混混合合物物总总质质量量浓浓度度Vm 对对气
11、气体体，还还可可以以用用Ap表表示示浓浓度度一、相组成的表示方法一、相组成的表示方法dzdCDJAABzA ,相相界界面面 气气相相 液液相相 传传质质方方向向 扩扩散散通通量量，kmol/m2 s表示扩散方向与浓度梯度方向相反表示扩散方向与浓度梯度方向相反A 在在 B 中中的的扩扩散散系系数数 m2/s 二、费克定律二、费克定律 费克定律的其它表达形式：费克定律的其它表达形式：dzdpRTDdzRTpdDdzdxCDJAABAABAABzA ,说明：说明：（1）JA,z是相对扩散通量是相对扩散通量（绝对扩散通量用（绝对扩散通量用NA,z表示）表示）（2）DA,B是物性之一是物性之一),(,x
12、TPfDBA DA,B（气）（气）10-5m2/sDA,B（液）（液）10-9m2/s DA,B（固）（固）NB=oNB=0 NA A相相界界面面 单向扩散对对照照：等等摩摩尔尔相相互互扩扩散散 2112,AAzACCzzDN NB BNAA相相界界面面等摩尔相互扩散 2112,AABzACCCCzzDNm 漂流因数漂流因数（1）代表总体流动的影响代表总体流动的影响引引入入截截面面 1、2 上上 CB的的对对数数平平均均值值1212lnBBBBBCCCCCm ，得得：一概念一概念吸收推动力（总的、气相侧、液相侧）、吸收推动力（总的、气相侧、液相侧）、吸收阻力（气相侧、液相侧、总的）吸收阻力（气
13、相侧、液相侧、总的）影响吸收阻力的因素、影响吸收阻力的因素、传质单元、传质单元高度、传质单元数、影响传质单元、传质单元高度、传质单元数、影响HTU的因素、的因素、回收率回收率二相平衡关系二相平衡关系亨利定律的三种形式亨利定律的三种形式 AAAAAAmxyExpHpC mPmTmETEHTH，；，相平衡常数，相平衡常数，亨利系数，亨利系数，溶解度系数，溶解度系数，说明：（1 1）不同气体的溶解度差异很大）不同气体的溶解度差异很大AApHC 溶解度系数，kmol/(m3Pa)（2）对于稀溶液，有）对于稀溶液，有亨利定律是物性，通常由实验测定。可从有关手册中查得。是物性，通常由实验测定。可从有关手册
14、中查得。H越大，表明溶解度越大，越易溶越大，表明溶解度越大，越易溶H随温度变化而变化，一般地随温度变化而变化，一般地，T，H CCHCpAAAEx 亨利系数，PaAAAxPEPpy Amx 相平衡常数，无因次亨利定律的其他形式：亨利定律的其他形式：E越大，表明溶解度越小；越大，表明溶解度越小；E随温度变化而变化，随温度变化而变化，T，E，m越大，表明溶解度越小；越大，表明溶解度越小；m随温度、总压变化而变随温度、总压变化而变化，化，T，m，P，m AApHC 气膜气膜 液膜液膜 pG pi 传质方向传质方向 Ci 气相主体气相主体 液相主体液相主体 CL G L z 距离距离 双膜模型双膜模型
15、组成 GiGiGGAGkppppkN1 LLiLiLALkCCCCkN1 速率方程速率方程 LLiGiGAkCCkppN11 xiyiAkxxkyyN11 类似地：类似地：-分吸收速率方程 分分传传质质阻阻力力分分推推动动力力 NAGNALNAG=NAL假假设设气气液液相相平平衡衡关关系系满满足足亨亨利利定定律律，则则 LLHpC又又根根据据膜膜模模型型的的假假定定，可可知知 iiHpC LLiGiGAkCCkppN11 LLiHkpp1 LGLGHkkpp11 GLGKpp1 -以分压差为推动力的以分压差为推动力的气相总吸收速率方程气相总吸收速率方程 气膜气膜 液膜液膜 pG pi 传质方向
16、传质方向 Ci 气相主体气相主体 液相主体液相主体 CL G L z 距离距离 双膜模型双膜模型组成总总传传质质阻阻力力总总推推动动力力 LGGHkkK111 Lp类类似似地地，LGLGAkkHCCN1 LLGKCC1 xyAkmkyyN 1xyAkmkxxN11 yKyy1 xKxx1 气膜气膜 液膜液膜 pG pi 传质方向传质方向 Ci 气相主体气相主体 液相主体液相主体 CL G L z 距离距离 双膜模型双膜模型组成-以摩尔浓度差为推动以摩尔浓度差为推动力的力的气相总吸收速率方程气相总吸收速率方程-以摩尔分率差为推动以摩尔分率差为推动力的力的气相总吸收速率方程气相总吸收速率方程GGH
17、pC mxy myx 吸吸收收速速率率方方程程的的分分析析:1 关关于于传传质质推推动动力力 P E pG P O CL C 传传质质推推动动力力的的图图示示 操作点操操作作点点 P 离离平平衡衡线线越越近近，则则总总推推动动力力就就越越小小速率方程速率方程 ipic液相总传质推动力气相总传质推动力气相分传质推动力液相分传质推动力 Lp GcLLiGiGAkCCkppN11 GLGKpp1 LLGKCC1 气膜气膜 液膜液膜 pG pi 传质方向传质方向 Ci 气相主体气相主体 液相主体液相主体 CL G L z 距离距离 双膜模型双膜模型组成2关关于于传传质质阻阻力力 气膜气膜 液膜液膜 p
18、G pi 传质方向传质方向 Ci 气相主体气相主体 液相主体液相主体 CL G L z 距离距离 双膜模型双膜模型 组成 xyykmkK 11mkkKyxx111 LGGHkkK111 LGLkkHK11 xykmk 1LGHkk11 气膜控制（易溶体系）：气膜控制（易溶体系）：故故 GGkK11 yykK11 气膜气膜 液膜液膜 pG pi 传质方向传质方向 Ci 气相主体气相主体 液相主体液相主体 CL L G z 距离距离 双膜模型双膜模型 组成 yxmkk11 GLkHk 1液膜控制（难溶体系）：液膜控制（难溶体系）：故故 LLkK11 xxkK11 xyykmkK 11mkkKyxx
19、111 LGGHkkK111 LGLkkHK11 双膜控制：双膜控制：气膜阻力和液膜阻力均不气膜阻力和液膜阻力均不可忽略，称其为可忽略，称其为双膜控制双膜控制。气膜气膜 液膜液膜 pG pi 传质方向传质方向 Ci 气相主体气相主体 液相主体液相主体 CL G L z 距离距离 双膜模型双膜模型组成xyykmkK 11mkkKyxx111 LGGHkkK111 LGLkkHK11 三吸收塔计算（低浓时）三吸收塔计算（低浓时）全塔物料衡算式：全塔物料衡算式：aabbyxxGLy bababyyyyy 1 操作线方程：操作线方程：aayxxGLy min).(GLGL0221 ababxxyyGL
20、 min 填料层高度计算式：填料层高度计算式：OLOLOGOGNHNHH aKGHyOG mabOGyyyN SyyyySSNaaabOG1ln11 LmGS OGOLSNN 解吸解吸 升温、减压升温、减压 有利于解吸有利于解吸其它类型吸收其它类型吸收 多组分吸收多组分吸收 化学吸收化学吸收 非等温吸收非等温吸收传质理论传质理论 双模论双模论 19231923年年 WhitmanWhitman 溶质渗透理论溶质渗透理论 19351935年年 HigbieHigbie 表面更新理论表面更新理论 19511951年年 DanckwertsDanckwerts一一 概念概念理想溶液理想溶液理想物系理
21、想物系挥发度挥发度iiixpv 相对挥发度相对挥发度BAvv BBAAxpxp BBAAxyxy 平衡级平衡级理论板理论板恒摩尔流假定恒摩尔流假定精馏原理精馏原理梯级的物理含义梯级的物理含义最佳位置进料最佳位置进料易挥发组分回收率易挥发组分回收率%1001 FDFxDx 难挥发组分回收率难挥发组分回收率%100)1()1(2 FWxFxW 五种进料状态五种进料状态回流比回流比DLR 单板效率单板效率 11*)(nnnnmVyyyynE*)(11nnnnmLxxxxnE 、全塔效率全塔效率eNNE 0等板高度等板高度有分凝器的流程有分凝器的流程直接蒸汽加热流程直接蒸汽加热流程多股进料流程多股进料
22、流程水蒸汽蒸馏水蒸汽蒸馏间歇精馏间歇精馏特殊精馏特殊精馏二二 公式公式 1 理想物系的相平衡关系理想物系的相平衡关系 拉乌尔定律拉乌尔定律 BBBAAAxppxpp00 xxy)1(1 txy 相图、相图、yx 相图相图 2 流程、特点、计算流程、特点、计算平衡蒸馏平衡蒸馏简单蒸馏简单蒸馏 3 精馏计算精馏计算全全塔塔：WDFWxDxFxWDF精精：111 RxxRRyDnn，DRVRDL)1(min)21.1(RR eeeDxyyxR minq：11 qxxqqyF LVFVhhhhq 01qqq饱和蒸汽时：饱和蒸汽时：液相分率液相分率饱和液、汽混合物时：饱和液、汽混合物时：饱和液体时：饱和
23、液体时：提提：1VWxxVLyWmm ，FqVVqFLL)1(理论板数理论板数 N：图解法图解法逐板法逐板法 精馏塔的逐板计算 yN-1 D,xD y1 y2 L,xD x1 xn yn+1 V L 1 2 n x2 yn V,y1 xN-1 xm+1 L,xN-1 V,yW ym V L xm-1 W,xW m+1 m ym+1 N-1 N xm F,xF N1+1 N1 xN1 xxy)1(1 WDFWxDxFxWDF111 RxxRRyDnn1VWxxVLyWmm 11 qxxqqyF DRVRDL)1(FqVVqFLL)1(R=L/DeeeDxyyxR min DLR11 nnnnyy
24、yyEmv%1000 eNNE实际板数实际板数理论板数理论板数h=N heN的计算的计算逐板法逐板法图解法图解法捷算法捷算法其它蒸馏方式其它蒸馏方式 水蒸汽蒸馏水蒸汽蒸馏 间歇精馏间歇精馏 特殊蒸馏（恒沸精馏、萃取精馏）特殊蒸馏（恒沸精馏、萃取精馏）反应精馏反应精馏 多元精馏多元精馏1 严重漏液严重漏液 2 过量的液沫夹带过量的液沫夹带 不不良良后后果果：降降低低板板效效，严严重重时时使使板板上上不不能能积积液液，是是塔塔 不不良良的的操操作作现现象象之之一一。产产生生的的原原因因：气气速速过过小小，或或气气体体分分布布严严重重不不均均、液液体体分分布布严严重重不不均均。不不良良后后果果：（1
25、）降降低低板板效效、（2）将将不不挥挥发发性性物物质质逐逐板板送送至至塔塔顶顶造造成成产产品品污污染染，（3）严严重重时时造造成成液液泛泛。产产生生的的原原因因：气气体体输输送送夹夹带带 飞飞溅溅夹夹带带 夹带量通常夹带量通常 eG1 yx RE斜率大于零 kA1 yx RE斜率小于零 当kA1 时，说明该萃取剂虽能将A和B分离出来，但分离效率低，不是优良萃取剂萃取设备的分类 基于传质设备 逐级接触式、连续接触式 根据构造特点和形状 组件式、塔式 根据外加能量 重力流动、输入机械能=1 Htast 1、湿空气性质及湿度图：湿空气性质及湿度图：pPpH 622.0sspPp 622.0%100
26、spp 273273244.1773.0tHH HcccvaH HcH88.101.1 HrtHccIvaH0 HtH249288.101.1 daswtttt、干燥章小结干燥章小结湿度图的应用湿度图的应用2 湿湿物物料料性性质质：XX 1 1X3 干干燥燥计计算算：概概念念：热热效效率率、理理论论干干燥燥器器、物物料料衡衡算算：12212211211HHLXXGGGGWC 12HHWL 热量衡算：热量衡算：01IILQP lMMdMMQtcGLIQtcGLI 22112211 lSMccc 1 CkgkJcl 187.4 Ql G1,1,tM1 L,H0 H1,t1 t0,I0 预热器预热器
27、 I1 干燥室干燥室 H2,t2,I2 Qd QP G2,2,tM2 空气干燥器的热量衡算空气干燥器的热量衡算4 干燥动力学：干燥动力学：概念：概念：平衡水分平衡水分 自由水分自由水分 结合水分结合水分非结合水分非结合水分 恒定干燥条件恒定干燥条件 干燥的两个阶段干燥的两个阶段（干燥机理）、（干燥机理）、临界含水率临界含水率 XC 干燥速率干燥速率影响影响 NC、XC的因素、影响降速阶段干燥速率的因素的因素、影响降速阶段干燥速率的因素公式：公式：恒速段恒速段 CACcANXXG,11 降速段降速段 CXXAcNdXAGd2202 干燥曲线可近似作为直线时，斜率干燥曲线可近似作为直线时，斜率 XXNXXNKCCAAX,5常用干燥器的结构、适用场合、优缺点。常用干燥器的结构、适用场合、优缺点。
