化工原理上册总复习.docx

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化工原理上册总复习

流体流动现象：

1、牛顿粘性定律：

——粘度Pa·scpp

2、层流、湍流：

层流：

流体的质点作平行运动，速度的大小和方向均不变。

湍流：

流体的质点不断相互混杂，有大大小小漩涡；并且，在某一点上，速度的大小和方向均发生脉动。

层流：

，湍流：

，

速度分布，

平均速度：

截面上每一点的速度对整个截面积分求得，也等于流量除以截面积。

层流：

平均速度

，湍流：

平均速度

3、边界层：

4、管内阻力损失：

直管阻力损失

，

的确定见Moody图，P43，图1-28。

局部阻力损失

，用当量长度

表示。

5、管路计算：

管路计算和离心泵联系在一起，见习题。

流量测量：

1、测速管（皮托管）：

原理：

动压头转变成静压头。

所测的是管道截面上某一点的轴向速度。

2、孔板流量计：

原理：

流体通过孔板产生压降。

孔板截面不变，压降发生变化。

3、文丘里管流量计：

优点：

阻力小，永久压降小。

缺点：

加工较难，精度要求高

4、转子流量计：

原理：

流体通过转子与管壁之间的环隙产生压降。

环隙截面发生变化，压降不变。

2）B截面的压强（绝对压强）

即

由于

A截面的压强（绝对压强）为

（1）对0—0′和3—3′截面

，

，

∴

（*）

对0—0′和1—1′截面,

∴

，即

，

（2）把

代入（*）式，得

。

对1—1′和2—2′截面，

，

，

∴

，

（ψ－校正系数）

2、有一列管式换热器，装有φ25×2.5mm钢管300根，管长2m。

要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝。

若水蒸汽的冷凝传热系数为1×104W/m2K，管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计，并且不计热损失。

已知空气在平均温度下的物性常数为cp=1kJ/kgK，λ=2.85×10-2W/mK，μ＝1.98×10-5Pas，Pr＝0.7，求：

（1）气在管内的对流传热系数；

（2）求换热管的总传热系数；

（3）过计算说明该换热器能否满足要求？

（4）算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度/

解：

（1）定性温度＝（20+85）/2＝52.5℃，ρ＝1.085kg/m3，定性尺寸d=0.02m。

，即

，则

（2）

3、热空气在套管换热器中用冷水冷却，内管为φ25×2.5mm钢管，导热系数为45W/mK。

冷水在管内湍流流动，传热系数α2＝2000W/m2K。

热气在环隙中湍流流动，α1＝50W/m2K。

不计污垢热阻，求

（1）管壁热阻占总热阻的百分数。

（2）内管中冷水流速提高一倍，总传热系数有何变化？

（3）环隙中热空气流速提高一倍，总传热系数有何变化？

解：

（1）

得

（2）

，u提高一倍，即

，则

（3）

热气体u提高一倍，即

，

则

4、用不同的水流速度对某列管式冷凝器作了两次实验，第一次冷凝器是新的，第二次冷凝器已使用过一段时期之后。

试验结果如表所示：

试验次数

第一次

第二次

流速m/s

1.0

2.0

1.0

传热系数KW/m2K

1200

1860

1100

上表中传热系数均以外表面为基准。

管子尺寸为φ28×2.5mm，导热系数为45W/mK。

水在管内流动是高度湍流，饱和蒸汽在管外冷凝。

两次实验条件相同。

求：

（1）一次试验中，管外传热系数α1，以及当水速为2m/s时管内传热系数α2。

（2）分析在相同的水流速下，两次实验的传热系数数值不同的原因，并得出定量计算的结果。

解：

（1）污垢热阻为0，则

（1）－

（2），得（水的流速

提高一倍，则

）

，即

∴

（水流速为1.0m/s）

当水流速为2.0m/s，管内传热系数

。

∴

（1）

（2）

（2）产生污垢热阻