.流体流动
知识点
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一、流体静力学基本方程式p2p1g(z1z2)或pp0gh注意：1、应用条件：静止的连通着的同一种连续的流体。2、压强的表示方法：绝压—大气压=表压表压常由压强表来测量；大气压—绝压=真空度真空度常由真空表来测量。3、压强单位的换算：1atm=760mmHg=10.33mH2O=101.33kPa=1.033kgf/cm2=1.033at4、应用：水平管路上两点间压强差与U型管压差计读数R的关系：p1p2(AgR)处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须时静止、连续和同一种液体二、定态流动系统的连续性方程式––––物料衡算式AAA常数,wsu1A11u2A22uA常数常数,Vsu1A1u2A2uA常数常数,圆形管中流动u1/u2A2/A1d22/d12二、定态流动的柏努利方程式––––能量衡算式以单位质量流体（1kg流体）为基准的伯努利方程：Pu2WegZ2Pu2hf1122gZ122讨论点：1、流体的流动满足连续性假设。可编辑文本.2、理想流体，无外功输入时，机械能守恒式：P1u12P2u22gZ12gZ223、可压缩流体,当p/p1<20%,仍可用上式，且ρ=ρm。4、注意运用柏努利方程式解
题
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时的一般步骤，截面与基准面选取的原则。5、流体密度ρ的计算：理想气体ρ=PM/RT混合气体m1xv12xv2nxvn混合液体1xw1xw2xwnmm2n上式中：xvi––––体积分率；xwi––––质量分率。6、gz、u2/2、p/ρ三项表示流体本身具有的能量，即位能、动能和静压能。∑hf为流经系统的能量损失。We为流体在两截面间所获得的有效功，是决定流体输送设备重要参数。输送设备有效功率Ne=We·ws，轴功率N=Ne/η（W）7、以单位重量流体为基准的伯努利方程,各项的单位为m：HeZpu2[m]g2gHfP1u12HeP2u22Z12gZ2Hfgg2g以单位体积流体为基准的伯努利方程,各项的单位为：PaWeghpu2hfpa而pfhf2可编辑文本.u2u2gZ1P11WegZ2P22hf223、流型的比较：①质点的运动方式；②速度分布，层流：抛物线型，平均速度为最大速度的0.5倍；湍流：碰撞和混和使速度平均化。③阻力---层流：粘度内摩擦力，湍流：粘度内摩擦力+湍流切应力。四、柏努利式中的∑hf（一）流动类型：1、雷诺准数Re及流型Re=duρ/μ=du/ν，μ为动力粘度，单位为[Pa·S]；ν=μ/ρ为运动粘度，单位[m2/s]。层流：Re≤2000，湍流：Re≥4000；2000
公式
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层流、湍流均适用d2层流：f(Re)即64或hf32lu哈根—泊稷叶公式。Red2可编辑文本.湍流区（非阻力平方区）：f(Re,d)高度湍流区（阻力平方区）：f()d具体的定性关系参见摩擦因数图，并定量
分析
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hf与u之间的关系推广到非圆型管dde4rH4流通截面积润湿周边长注：不能用de来计算截面积、流速等物理量。2、局部阻力损失h'f①阻力系数法，hf'u2出口1.0进口0.52②当量长度法，'leu2hfd2注意：截面取管出口内外侧，对动能项及出口阻力损失项的计算有所不同。当管径不变时，(lle)u2hf()d2在变径管中作稳定流动时，不同管径的管路加和，hf(i(ll)u2ideii)i2流体在水平变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。流体在水平等径管中作稳定流动流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长不变。流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的静压能项。完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数数值只取决于相对粗糙度。可编辑文本.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小时，水流量将减小，摩擦系数增大，管道总阻力不变。五、管路计算I.并联管路：1、VV1V2V32、hfhf1hf2hf3各支路阻力损失相等。即并联管路的特点是：1）并联管段的压强降相等；2）主管流量等于并联的各管段流量之和；3）并联各管段中管子长、直径小的管段通过的流量小。II．分支管路：1、VV1V2V32、分支点处至各支管终了时的总机械能和能量损失之和相等。六、柏努利方程式在流量测量中的运用1、毕托管用来测量管道中流体的点速度。2、孔板流量计为定截面变压差流量计，用来测量管道中流体的流量。随着Re增大其孔流系数C0先减小，后保持为定值。3、转子流量计为定压差变截面流量计。注意：转子流量计的校正。测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。习题一、填空1、边长为a的正方形管道，其当量直径de为。（a）可编辑文本.2、在定态流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。则细管内水的流速为粗管内流速的___________倍。（4）3、流体在圆管内流动时的摩擦阻力可分为__和___两种。局部阻力的计算方法有___________法和_________法。（直管阻力，局部阻力，阻力系数，当量长度）4、在静止的同一种连续流体的内部，各截面上___能与____能之和为常数。（位，静压）5、开口U型管压差计是基于____原理的测压装置，它可以测量管路中________上的_________或__________。（流体静力学任意截面表压强真空度）6、流体在管内作湍流流动时，在紧贴管壁处速度为______,邻近管壁处存在____层，且Re值越大，则该层厚度越____。（零，滞流（或层流）内薄（或小）7、实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能___守恒。因实际流体流动时有_________。（不，摩擦阻力）8、流体在一段装有若干个管件的等径直管中流过的总能量损失的通式为________，它的单位为______。（(lle)u2，J/kg）hf()d29、定态流动时，不可压缩理想流体在管道中流过时各截面上____相等。它们是_____________之和，每一种能量____________，但可以互相转换。（总机械能；位能、动能和静压能、不一定相等）10、某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境大气压强为640mmHg，则它的绝对压强为_________Pa。（640-500=140mmHg＝140×133.32＝1.866×104Pa。）11、流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_________形曲线，中心最大速度为平均速度的_____倍。此时摩擦系数λ与_____无关，只随________加大而____。（抛物线，2，ε/d，Re，减小）可编辑文本.12、流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数λ与__及___有关。在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于_____线。（Re，ε/d，水平）二、选择题1、判断流体流动类型的是（B）（A）Eu准数（B）Re准数（C）ε/d（D）pf2、流体在圆形直管内作定态流动，雷诺准数Re=1500，则其摩擦系数应为（B）A）0.032(B)0.0427(C)0.0267(D)无法确定3、在法定单位制中，粘度的单位为（D）（A）cp（B）p（C）g/(cm.s)（D）Pas4、在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（D）（A）同一种流体内部（B）连通着的两种流体（C）同一种连续流体（D）同一水平面上，同一种连续的流体5、在一水平变径管道，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时，U管压差计测量的是（C）（A）A、B两截面间的总能量损失（B）A、B两截面间的动能差（C）A、B两截面间的压强差（D）A、B两截面间的局部阻力5、管路由直径为Φ57×3.5mm的细管，逐渐扩大到Φ108×4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s。则在粗管内的流速为（B）（A）2m/s（B）1m/s（C）0.5m/s（D）0.25m/s6、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（D）A）速度相等（B）体积流量相等（C）速度逐渐减小（D）质量流速相等可编辑文本.7、湍流与滞流的本质区别是（C）(A)湍流的流速大于滞流的(B)湍流的Re值大于滞流的(C)滞流无径向脉动，湍流有径向脉动(D)湍流时边界层较薄8、在阻力平方区内，摩擦系数λ（C）（A）为常数，与Re，ε/d均无关（B）随Re值加大而减小（C）与Re值无关，是ε/d的函数（D）是Re值与ε/d的函数9、流体在圆形直管中作滞流流动时，其直管阻力损失与流速u的关系为（B）A、与u2成正比B、与u成正比C、与u1.75成正比D、与u0.55成正比三、判断题1、在计算突然扩大及突然缩小的局部阻力时，公式中的流速应该用小管中的流速。（√）2、不可压缩的理想流体在管道内作定态流动，若无外功加入时，则流体在任一截面上的总压头为一常数。（√）3、流体在管道任意截面径向上各点的速度都是相同的，我们把它称为平均流速。（×）4、在同一种连续流体内，处于同一水平面上各点的压强都相等。（×）5、某定态流动系统中，若管路上安装有若干个管件、阀门和若干台泵，则此管路就不能运用连续性方程式进行计算。（×）6、用U管压力计测量管路中两点的压强差，其压差值只与读数R和两流体的密度差有关，而与U管的粗细、长短无关。（√）可编辑文本.流体输送机械知识点一、工作原理基本部件：叶轮（6~12片后弯叶片）；泵壳（蜗壳）（集液和能量转换装置）；轴封装置（填料函、机械端面密封）。原理：借助高速旋转的叶轮不断吸入、排出液体。注意：离心泵无自吸能力，因此在启动前必须先灌泵，且吸入管路必须有底阀，否则将发生“气缚”现象。某离心泵运行一年后如发现有气缚现象，则应检查进口管路是否有泄漏现象。1、压头H，又称扬程HZpHfg、有效功率NeWewsHgQ轴功率HQ(kw)2N1023、离心泵的特性曲线通常包括H-Q，N-Q，η-Q曲线，这些曲线表示在一定转速下输送某种定的液体时泵的性能。由N-Q线上可看出：Q=0时，N=Nmin所以启动泵和停泵都应关闭泵的出口阀。离心泵特性曲线测定实验，泵启动后,开启离心泵出口阀，出水管不出水，而泵进口处真空表指示真空度很高，可能出现的故障原因是吸入管路堵塞。若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头减少，流量减少，效率减少，轴功率增大。三、离心泵的工作点1、泵在管路中的工作点为离心泵特性曲线（H-Q）与管路特性曲线（He-Qe）的可编辑文本.交点。管路特性曲线为：He=K+BQe22、工作点的调节：既可改变He-Qe来实现（改变阀门的开度），又可通过改变H-Q来实现（改变泵的转速，叶轮的直径及泵的串、并联操作）。具体措施有改变阀门的开度，改变泵的转速，叶轮的直径及泵的串、并联操作。两台同样的离心泵并联压头不变而流量加倍，串联则流量不变压头加倍。四、离心泵的安装高度Hg为避免气蚀现象的发生，离心泵的安装高度小于等于允许按安装高度Hg，注意气蚀现象产生的原因。离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生气蚀现象。习题一、填空1、离心泵的主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。2、离心泵的泵壳制成蜗壳形，其作用有二：A、汇集液体；B、转能装置，即是使部分动能转换为静压能。3、离心泵的主要性能参数有流量、轴功率、压头、效率、气蚀余量等。4、离心泵特性曲线包括H-Q、N-Q、和η-Q三条曲线。它们是在一定转速下，用常温清水为介质，通过实验测得的。5、离心泵的压头（又称扬程）指是泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量，它的单位是m。6、离心泵安装在一定管路上，其工作点是泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。7、若被输送的粘度大于常温下清水的粘度时，则离心泵的压头减少，流量减少，效率下降，轴功率增大。可编辑文本.8、离心泵将低位敝口水池的水送到高位敝口水槽中，若改送密度为1200Kg/m3，而其他性质与水相同的液体，则泵的流量不变，压头不变，轴功率增大。10、离心泵通常采用出口阀门调节流量：二、选择14、当其他条件不变，仅液体的密度改变时，离心泵的压头H和轴功率N的变化为（B）A、H、N均不变B、H不变，N改变C、H改变，N不变D、H、N均改变15、离心泵的轴功率是（C）A、在流量为零时最大B、在压头最大时最大C、在流量为零时最小D、在工作点处最小18、离心泵的效率η与流量Q的关系为（B）A、Q增大则η增大B、Q增大，η先增大后减小C、Q增大则η减小D、Q增大，η先减小后增大19、离心泵的轴功率N与流量Q的关系为（A）A、Q增大，N增大B、Q增大，N先增大后减小C、Q增大，N减小D、Q增大，N先减小后增大21、离心泵停止操作时，应（A）A、先关出口阀后停电B、先停电后关出口阀C、先关出口阀或先停电均可D、单机泵先停电，多级泵先关出口阀22、离心泵的工作点是指（D）可编辑文本.A、与泵最高效率时对应的点B、由泵的特性曲线所决定的点C、由管路特性所决定的点D、泵的特性曲线与管路特性曲线的交点三、判断1、离心泵的效率不随所输送液体的密度变化而变化。（√）2、离心泵启动前需要向泵充满被输送的液体，否则将可能发生气蚀现象。（×）3、离心泵的安装高度超过允许吸上高度时，将可能发生气缚现象。（×）4、离心泵的铭牌上标出的性能参数是指该泵在运行时效率最高点的性能参数。（√）5、离心泵的工作点是泵的特性曲线H-Q与其所在的管路特性曲线He-Qe的交点。（√）7、离心泵通常采用改变泵的转速方法来调节流量。（×）四、计算题1、如图所示，某车间要将地面敞口贮槽内密度为1120Kg/m3的溶液送至高位槽内，槽内表压强为3.92×104Pa，需要的送液量为120m3/h，输送管路为φ140×4.5mm的钢管，其计算总长度为140m（包括直管长度和所有局部阻力的当量长度），两液面高度差z＝11m，摩擦系数λ为0.03。试问能否送用n＝2900r/min、Q＝132m3/h、H＝30m的离心水泵？（溶液性质与水相近）解：（1）（必须计算出输送系统所需的流量、压头与离心泵的Q、H进行比较后才能确定能否选用该泵。）可编辑文本.在图中两液面间列伯努利方程得HeZpu2gHf2g式：z＝11m，u＝0，p3.92?10403.92?104Pa120/3600管内流速：u2.474m/s(0.131)24Hflleu2140(2.474)2.0.030.13129.97md2g9.81把以上各值代入，可得：He3.921049.9724.54m119.811120（确定能否选用）输送系统所需的流量Qe＝120m3/h，压头He＝24.54m，而离心泵能提供的流量Q＝132m3/h>Qe，提供的压头30m>He；且溶液的性质与水相近，故能选用该水泵。2、离心泵在一定输送流量范围和转速下，压头和流量间关系可表示为H＝25－2.0Q2（式中H单位为m，Q单位为m3/min）。若将该泵安装在特定管路内，该管路特性方程可表示为He201.86Qe2（式中He单位为m，Qe为m3/min）。试求：1）输送常温下清水时，该泵的流量、压头和轴功率。2）输送密度为1200Kg/m3的水溶液时，该泵的流量、压头和轴功率。假设该泵的效率为60％。解：根据离心泵的工作点定义可得：Q=QeH=He1、求输送常温下清水时，该泵的性能。由H=He可得：252.0Q2201.86Qe2可编辑文本.解出Q＝1.138m3/min=68.3m3/h=0.019m3/sH252.0Q2252(1.138)222.4mQHP1.13822.41000N606.942kW1021020.62、求输送密度为1200Kg/m3的水溶液时，该泵的性能。当输送液体的密度改变时，泵的流量和压头不变。故Q'Q0.019m3/sH'H22.4m而轴功率发生变化QH0.01922.41200N'1028.345Kw1020.6非均相分离知识点四、重力沉降设备降尘室的生产能力：Vsutbl含尘气体的最大处理量为降尘室底面积bl与沉降速度ut的乘积，与降尘室的高度无关。五、恒压过滤基本方程式2KA2(e)qqe2e)VVe或K(22e或2KeeKAqeVV22VVeKA2或q22qqeKK2kp1s可编辑文本k.1rv六、滤饼的洗涤1、洗涤速率洗涤速率指单位时间内消耗的洗水体积即dVuw()w①横穿洗法：uw(dV)w1(dV)Ed4d②置换洗法：dV(dVuw()w)Edd2、洗涤时间以Vw的洗水洗涤滤饼，洗涤时间Vw:wuw七、间隙过滤机的生产能力操作周期：TwDV生产能力：QT习题一、填空4、在规定的沉降速度条件下，降尘室的生产能力只取决于_____________而与其__________________无关。（降尘室底面积；高度）VsAut5、过滤常数是K由__________及___________决定的常数；而介质常数与是反映________________的常数。（物料特性过滤压强差可编辑文本.qe或Vee过滤介质阻力大小）6、过滤操作有_____和______两种典型方式。（恒压过滤恒速过滤）9、沉降操作是指在某种中利用分散相和连续相之间的差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。沉降过程有沉降和沉降两种方式。（力场；密度；重力；离心）13、实现过滤操作的外力可以是、或。（重力；压强差；惯性离心力）17、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量，生产能力。(增加；不变)VV分析：由恒压过滤方程QTWD可知滤液量随过滤时间的增大而增加。而间歇过滤机的生产能力。可知生产能力只与操作周期有关。二、选择题3、某粒径的颗粒在降尘室中沉降，若降尘室的高度增加一倍，则该降尘室的生产能力将（C）。（A）增加一倍（B）为原来的1/2（C）不变（D）不确定5、以下表达式中正确的是（A）。dVA2pdr(VVe)A、过滤速率与过滤面积的平方成正比可编辑文本.B、过滤速率与过滤面积成正比C、过滤速率与所得滤液体积成正比D、过滤速率与虚拟滤液体积成正比判断题2、过滤操作属于定态操作。（×）8、连续过滤机中进行的过滤都是恒压过滤，间歇过滤机中也多为恒压过滤。（√）传热基本知识一、传热速率QtRt为传热温差，R为整个传热面的热阻平壁导热的热阻：bRs圆筒壁导热热阻：bbr2r1为圆筒壁的厚度；Rsmsm2rmL为圆筒壁的对数平均面积；rmr2r1为圆筒壁的对数平均半径。lnr2r1对流传热热阻：R1s二、热量衡算若忽略热损失时，热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量可编辑文本.QWh(Ih1Ih2)Wc(Ic2Ic1)流体无相变：ICptc三、总传热速率方程Qkstm传热面积：s02r0L（我国以外表面积为准）总传热系数：11b1ks00s0smisi总热阻由热阻大的那一侧的对流传热所控制，当两个流体的对流传热系数相差较大时，要提高k，关键在于提高对流传热系数较小一侧的α。平均温差：tmt2t1t2lnt1逆流有利于增大传热温差、减小传热面积、节省加热剂或冷却剂用量、减小传热面积；并流有利于控制流体的出口温度。蒸馏---------基本概念和基本原理利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。两组分溶液的气液平衡拉乌尔定律理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律：pA=pA0xApB=pB0xB=pB0（1-xA）可编辑文本.根据道尔顿分压定律：pA=PyA而P=pA+pB则两组分理想物系的气液相平衡关系：xA=（P-pB0）/（pA0—pB0）———泡点方程yA=pA0xA/P———露点方程对于任一理想溶液，利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成；反之，已知一相组成，可求得与之平衡的另一相组成和温度（试差法）。用相对挥发度表示气液平衡关系溶液中各组分的挥发度v可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示，即vA=pA/xAvB=pB/xB溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。其表达式有：α=vA/vB=（pA/xA）/（pB/xB）=yAxB/yBxA对于理想溶液：αA0/pB0=p气液平衡方程：y=αx/[1+（α—1）x]α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。α愈大，挥发度差异愈大，分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。气液平衡相图温度—组成（t-x-y）图该图由饱和蒸汽线（露点线）、饱和液体线（泡点线）组成，饱和液体线以下区域为液相区，饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区，两曲线之间区域为气液共存区。可编辑文本.气液两相呈平衡状态时，气液两相温度相同，但气相组成大于液相组成；若气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。X-y图精馏原理精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的，精馏操作的依据是混合物中各组分挥发度的差异，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽。精馏塔中各级易挥发组分浓度由上至下逐级降低；精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，原因之一是：塔顶易挥发组分浓度高于塔底，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压力高于塔顶，塔底沸点较高。当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论板。精馏过程中，再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流，冷凝器的作用是提供是提供塔顶液相产品及保证由适宜的液相回流。两组分连续精馏的计算全塔物料衡算总物料衡算：F=D+W易挥发组分：FxF=DxD+WxW塔顶易挥发组分回收率：η=（Dx/Fx）×100%DDF塔底难挥发组分回收率：ηW=[W（1-xW）/F（1-xF）]×100%精馏段物料衡算和操作线方程总物料衡算：V=L+D可编辑文本.易挥发组分：Vyn+1=Lxn+DxD操作线方程：yn+1=(L/V)xn+(D/V)xD=[R/(R+1)]xn+[1/(R+1)]xD其中：R=L/D——回流比上式表示在一定操作条件下，精馏段内自任意第n层板下降的液相组成xn与其相邻的下一层板（第n+1层板）上升蒸汽相组成yn+1之间的关系。在x—y坐标上为直线，斜率为R/R+1，截距为xD/R+1。提馏段物料衡算和操作线方程总物料衡算：L’=V’+W易挥发组分：L’xm’=V’ym+1’+WxW操作线方程：ym+1`=（L’/V’）xm’—（W/V’）xW上式表示在一定操作条件下，提馏段内自任意第m层板下降的液相组成xm’与其相邻的下一层板（第m+1层板）上升蒸汽相组成ym+1’之间的关系。L’除与L有关外，还受进料量和进料热状况的影响。进料热状况参数实际操作中，加入精馏塔的原料液可能有五种热状况：（1）温度低于泡点的冷液体；（2）泡点下的饱和液体；（3）温度介于泡点和露点的气液混合物；（4）露点下的饱和蒸汽；（5）温度高于露点的过热蒸汽。qIVIIVIFL将1kmol进料变为饱和蒸汽所需的热量原料液的千摩尔汽化潜热不同进料热状况下的q值进料热状况冷液体饱和液体气液混合物饱和蒸汽过热蒸汽可编辑文本.q值>110~10<0对于饱和液体、气液混合物和饱和蒸汽进料而言，q值等于进料中的液相分率。L’=L+qFV=V’-（q-1）Fq线方程（进料方程）为：y=[q/（q-1）]x-xF/（q-1）上式表示两操作线交点的轨迹方程。塔底再沸器相当于一层理论板（气液两相平衡），塔顶采用分凝器时，分凝器相当于一层理论板。由于冷液进料时提馏段内循环量增大，分离程度提高，冷液进料较气液混合物进料所需理论板数为少。回流比及其选择全回流R=L/D=∞，操作线与对角线重合，操作线方程yn+1=xn，达到给定分离程度所需理论板层数最少为Nmin。最小回流比当回流比逐渐减小时，精馏段操作线截距随之逐渐增大，两操作线位置将向平衡线靠近，为达到相同分离程度所需理论板层数亦逐渐增多。达到恒浓区（夹紧区）回流比最小，所需理论板无穷多。正常平衡线Rmin=（xD—q）（q—xq）y/y饱和液体进料时：xq=xFqF饱和蒸汽进料时：y=y不正常平衡线由a（xD，yD）或c（xW，yW）点向平衡线作切线，由切线斜率或截距求Rmin。适宜回流比R=（1.1~2）Rmin精馏
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
中，当回流比增大时所需理论板数减少，同时蒸馏釜中所需加热可编辑文本.蒸汽消耗量增加，塔顶冷凝器中冷却介质消耗量增加，操作费用相应增加，所需塔径增大。精馏操作时，若F、D、xF、q、R、加料板位置都不变，将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成xD变大。精馏设计中，回流比愈大，操作能耗愈大，随着回流比逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现先减小后增大的过程。板效率和实际塔板数单板效率（默弗里效率）EmV=（yn-yn+1）/（yn*-yn+1）EmL=（xn-1-xn）（xn-1—xn*）全塔效率E=（NT/NP）x100%精馏塔中第n-1,n,n+1块理论板，yn+1xn-1。精馏塔中第n-1,n,n+1块实际板，xn*yn。蒸馏一、全塔物料衡算可编辑文本.总物料衡算：F=D+W易挥发组分质量衡算：FxF=DxD+WxW塔顶易挥发组分回收率：DxD/FxF塔底难挥发组分回收率：W(1-xW)/F(1-xF)二、理想体系的汽液平衡方程yx1(1)x相对挥发度α愈大，表示A较B愈易挥发，愈有利于分离，α=1时y=x，混合液不能用一般的蒸馏方法进行分离。三、操作线方程1、精馏段的操作线方程yn1Rxn1xD（RL称为回流比）R1R1D表示在一定操作条件下，由第n板下降的液相组成xn与相邻的n+1板的上可编辑文本.升蒸汽组成yn+1间的关系。2、提馏段操作线方程：ym'1L'xm'WxwL'WL'W表示在一定操作条件下，提馏段内第m板下降的液相组成与第m+1板上升的蒸汽组成间的关系。四、进料方程1、进料热状态参数L'LIVIFqIVILFq表示进料热状态参数即1kmol原料液变为饱和蒸气所需的热量/原料液的kmol汽化潜热。2、q与V、V'及L、L'的关系L'LqFV'V(q1)F3、进料方程（q线方程）yqq1xq11xF为两操作线交点的轨迹五、回流比1、全回流精馏塔塔顶上升的蒸汽经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流至塔内，在全回流下，D、W、F均为0LRD可编辑文本.2、最小回流比Rmin正常平衡曲线时最小回流比RminxDxqRmin1xDyq(xq,yq)为q线与平衡线交点的坐标六、塔高和塔径塔高：z(Np1)HtENT（NP为实际塔板数，E全塔效率，Ht板间距）Np4VsD：塔内径，u:空塔气速，Vs:塔内上升蒸汽的体积流塔径：Du量。一、填空题1、蒸馏是分离均相液体混合物的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的挥发性差异，分离的条件是造成气液两相系统。2、双组分溶液的相对挥发度α是溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比，若α=1表示不能用普通蒸馏方法分离。物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈远离对角线。3、工业生产中在精馏塔内将多次部分气化过程和多次部分冷凝过程有机结合起来而实现操作的。而回流是精馏与普通蒸馏的本质区别。4、精馏塔的作用是提供气液接触进行传热和传质的场所。5、在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为精馏段，其作用是提浓上升蒸汽中易挥发组分；加料板以下的塔段（包括加料板）称为提馏段，其作用是提浓下降液体中难挥发组分可编辑文本.6、离开理论板时，气液两相达到平衡状态，即两相温度相等，组成互成平衡。7、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1）塔顶易挥发组分含量高和（2）塔底压力高于塔顶。8、精馏过程回流比R的定义式为R=L/D；对于一定的分离任务来说，当R=∞时，所需理论板数为最少，此种操作称为全回流；而R=Rmin时，所需理论板数为∞。9、精馏塔有五种进料热状况，其中以冷液进料q值最大，进料温度小于泡点温度。10、某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于∞，馏出液流量等于零，操作线方程为yn+1=xn选择题1、精馏操作时，增大回流比R，其他操作条件不变，则精馏段液气比L/V（A），馏出液组成xD(A),釜残液组成xW(D).A增加B不变C不确定D减小2、精馏塔的设计中，若进料热状况由原来的饱和蒸汽进料改为饱和液体进料，其他条件维持不变，则所需的理论塔板数NT（A）,提馏段下降液体流量L’(C)。A、减少B、不变C、增加D、不确定3、对于饱和蒸汽进料，则有L’（A）L，V’（B）V。A等于B小于C大于D不确定4、精馏塔中由塔顶向下的第n-1，n，n+1层塔板，其气相组成关系为（C）Ayn+1>yn>yn-1Byn+1=yn=yn-1可编辑文本.Cyn+1Y*，Y-Y*就是吸收操作中的推动力；若操作线位于平衡线的下方，则进行脱吸操作。五、吸收剂用量的确定正常情况下最小液气比：(L)minY1Y2VX1*X2(L/V)min称为最小液气比，X1*表示与Y1成平衡的吸收液浓度，若平衡关系满足亨利定律X1*=Y1/m六、填料层高度HOGNOG传质单元高度：HOGVKYa传质单元数：NOG1ln[(1s)Y1Y2*s]1sYY*22NOGY1Y2(YmY1Y2YYY*,YYY*)YmY1111222lnY2mV称为脱吸因数，为平衡线的斜率m与操作线的斜率L/V的比值。S小于L有利于提高溶质的吸收率，出塔气体与进塔液体趋近平衡，需采用较大的液体可编辑文本.量使操作线斜率大于平衡线斜率（即S小于1）；若要获得最浓的吸收液，必使出塔液体与进塔气体趋近平衡，要求采用小的液体量使操作线斜率小于平衡线斜率（即S大于1）。可编辑文本.干燥一、湿空气的性质1、湿度H（湿含量）0.622pvkg水汽/kg绝干气Hpvp绝干空气，H=0去湿能力最大；饱和空气去湿能力为02、相对湿度Φpv100%ps绝干空气Φ=0，去湿能力最大；饱和空气Φ=1，无去湿能力。3、比容（湿容积υH）以1kg绝干空气为基准的湿空气的体积称为湿空气的比容，又称湿容积υH，单位为：m3湿空气/kg绝干气273t101330H(0.7721.244H)4、比热容cH273p常压下，将湿空气中1kg绝干空气及相应的Hkg水气的温度升高或降低1℃所需要或放出的热量称为比热容cH表示,单位kJ/kg绝干气·℃。CH1.011.88H5、焓I以1kg绝干空气为基准的绝干空气的焓与相应Hkg水气的焓之和为湿空气的焓I，单位，kJ/kg绝干气可编辑文本.I(1.011.88H)t2490H6、干球温度t、与湿球温度tw、绝热饱和冷却温度tas、露点td二、湿物料的性质1、湿基含水量ω2、干基含水量X：X1三、干燥过程中的物料衡算1、水分蒸发量WWL(H2H1)G(X1X2)2、空气消耗量LWG(X1X2)LH2H1H2H1湿空气的消耗量LwLwL(1H1)3、干燥产品的流量G2GG1(11)G2(12)四、干燥系统的热量衡算可编辑文本.温度为t。，湿度为H。,焓为I。的新鲜空气，经预热器后状况为t1、H1(=H。)、I1；在干燥器中与湿物料进行逆流干燥，离开干燥器时湿度增加而温度下降，状况变为t2、H2、I2，绝干空气流量为L(kg/s)。物料进、出干燥器时的干基含水量分别为X1、X2；温度为θ1、θ2；焓为I1'、I2'；绝干物料的流量为G(kg/s)。I'csXcw预热器消耗的热量为Qp(kW)；向干燥器补充的热量QD；干燥器向周围损失的热量为QL1、预热器消耗的热量QpL(I1I0)2、向干燥器补充的热量QDL(I2I1)G(I2'I1')QL3、干燥系统消耗的总热量QQpQLL(I2I0)G(I2'I1')QL4、干燥系统的热效率W(24901.88t2)Q五、干燥时间的计算1、恒速阶段干燥时间：可编辑文本.1Gg(X1XC)SUCUC：临界干燥速率kg/m2·s；X1：物料的初始含水量kg/kg绝干料；XC：物料的临界含水量；G'/S：单位干燥面积上的绝干物料量kg绝干料/m2。2、降速阶段干燥时间：Ukx(XX*)2Gg(XCX*)lnXCX*SUCX2X*可编辑文本.可编辑文本
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