第一篇：顆粒與流體之間的相對(duì)流動(dòng).總結(jié)

第4章 顆粒與流體之間的相對(duì)流動(dòng)

4.1 流體繞過顆粒及顆粒床層的流動(dòng) 4.1.1 顆粒床層的特性 4.1.1.1 單個(gè)顆粒的特性

球形顆粒是最簡(jiǎn)單的一種顆粒，它的各有關(guān)特性均可用單一參數(shù)—直徑d全面表示。

體積

V?6；

2S??d表面積

；

?d3比表面積

S6a?? Vd（單位體積固體顆粒所具有的表面積稱為顆粒的比表面積）

對(duì)非球形顆粒，以當(dāng)量直徑de來(lái)表征其與球形顆粒在某些特性方面的等效。(1)體積等效直徑dev

使當(dāng)量球形顆粒的體積等于真實(shí)顆粒的體積VP。

VP?6 或

dev?3?dev36VP?

(2)表面積等效直徑des

使當(dāng)量球形顆粒的表面積等于真實(shí)顆粒的表面積SP。

SP??des 或

des?SP2?

(3)比表面積等效直徑dea

使當(dāng)量球形顆粒的比表面積等于真實(shí)顆粒的比表面積a。

SP6a??VPdea 或

6VP

dea?S

P球形度φS：

體積相同時(shí)球形顆粒的表面積與實(shí)際顆粒的表面積之比。

S?S?()V相同

SP0≤φs≤1。4.1.1.2 顆粒群的特性

由大量單個(gè)顆粒組成的集合—顆粒群。(1)粒度分布

不同粒徑范圍內(nèi)所含粒子的個(gè)數(shù)或質(zhì)量稱為粒度分布。

一般用粒度表征顆粒的大小，球形顆粒的粒度就是其直徑。顆粒粒度的測(cè)量方法有篩分法、顯微鏡法、沉降法等。

篩分法通常采用一套標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行測(cè)量。常用的泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩以篩號(hào)（目數(shù)）表示篩孔的大小。

目數(shù)：每英寸長(zhǎng)度上的孔數(shù)。

（2）顆粒群的平均直徑dpm：

以比表面積相等為原則的球形顆粒群的平均直徑dpm：

dPm?1xi?dPi

式中：xi—第i篩號(hào)上的篩余量質(zhì)量分?jǐn)?shù)； dPi?dpi?1?dPi2。

4.1.1.3 床層特性(1)床層的空隙率ε: 床層中空隙的體積與床層總體積之比。ε=床層空隙體積/床層總體積

=（床層體積-顆粒所占體積）/床層總體積

(2)床層的各向同性

各向同性的一個(gè)重要特點(diǎn)：床層橫截面上可供流體通過的空隙面積（即自由截面）與床層截面之比在數(shù)值上等于空隙率ε。4.1.2 流體繞球形顆粒的流動(dòng)阻力（曳力）流體對(duì)顆粒的作用力（阻力）FD可用下式表示：

FD??AP?u22

式中：AP-顆粒在流體流動(dòng)方向上的投影面積，m2 ；

ρ為流體密度，kg/m3； ξ為曳力系數(shù)(或阻力系數(shù))；

u為顆粒與流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，m/s。實(shí)驗(yàn)證明，ξ是雷諾數(shù)的函數(shù)，即：

ξ=f(ReP)

ReP??

式中dP為顆粒直徑（對(duì)非球形顆粒而言，則取等體積球形顆粒的當(dāng)量直徑），μ、ρ為流體的物性。

ξ－ReP間的關(guān)系，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定如圖4-1所示，圖中φs≠1的曲線為非球形顆粒的情況。在不同雷諾數(shù)范圍內(nèi)可用公式表示如下：（1）滯流區(qū)（ReP≤1）

ξ=24/ReP

（2）過渡區(qū)（1

dPu?ξ=18.5/ReP0.6

（3）湍流區(qū)（500

ξ=0.44

4.1.3 流體通過顆粒床層的壓降 流體通過固定床的壓降由下式給出： 球形顆粒：

?P(1??)2(1??)2?15032?u?1.753?u L?dP?dP非球形顆粒用φSdP代替dP即可。式中u為流體的空床流速，m/s。當(dāng)ReP＜20時(shí)，等式右方第二項(xiàng)可略去，即此時(shí)粘滯力起主導(dǎo)作用；當(dāng) ReP＞1000時(shí)，右方第一項(xiàng)可略去，即此時(shí)慣性力起主導(dǎo) 作用。

4.2 顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng) 4.2.1固體顆粒沉降過程的作用力

顆粒在流體中沉降時(shí)，受到的作用力有三個(gè)：①場(chǎng)力；②浮力；③阻力。4.2.2.1重力沉降

重力沉降：在重力場(chǎng)中發(fā)生的沉降過程。密度為ρp，表面光滑的球形顆粒在密度為ρ（設(shè)ρp>ρ）的流體中發(fā)生自由沉降，受力情況：

（1）場(chǎng)力Fg↓

Fg??PVPg??dP36?Pg

（2）浮力Fb↑

Fb??VPg??dP63?g 3）阻力FD↑

FD??AP?u22??(?dP42)?u22

由牛頓第二定律，有： Fg?Fb?FD?ma

或

?dP36(?P??)g???dP2?u24du??P26d?

（1）

?dP3顆粒沉降的兩階段： ①加速階段：

從τ=0→τt，a=amax→0，u=0→umax（ut）； ②等（勻）速階段： 當(dāng)τ≥τt，a=0，u=ut。

沉降速度ut：在等速階段里顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度；或在加速階段終了時(shí)顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度，也稱終端速度。當(dāng)a=0時(shí)，由（1）可解得：

4dP(?P??)gut?

（2）3??將前面ξ的表達(dá)式代入，得：（1）滯流區(qū)（ReP≤1）

dP(?P??)gut? 18?2此式稱為斯托克斯公式。（2）過渡區(qū)（1

?dP1.6(?P??)g?ut?0.154?? 0.40.6????57此式稱為阿侖公式。（3）湍流區(qū)（500

ut?1.74dP(?P??)g?

此式稱為牛頓公式。ut的計(jì)算方法：試差法。

①假定流型，用相應(yīng)的公式計(jì)算ut； ②計(jì)算Ret??，檢驗(yàn)Ret是否符合假定流型。符合，ut正確，否則，重復(fù)步驟①，②。對(duì)于以μm計(jì)的小顆粒，常在滯流區(qū)沉降。［例4-1］ 玉米淀粉水懸浮液在20 ℃時(shí)，顆粒的直徑為6～21 μm，其平均值為15 μm，求沉降速度。假定吸水后淀粉顆粒的相對(duì)密度為1.02。

解：水在20 ℃時(shí)，μ=10-3 Pa·s,ρ=1000 kg/m3;ρP=1020 kg/m3。

假定在滯流區(qū)沉降，則按斯托克斯公式：

dP(?P??)gut?18?(15?10?6)2?(1020?1000)?9.81?6??2.45?10m/s?318?102dPut?15?10?6?2.45?10?6?1000?5Ret??3.68?10?1 ?310∴ut正確，即

ut=2.45×10-6 m/s。

［例4-2］ 一直徑為15 μm，相對(duì)密度為0.9的油滴，在21 ℃，0.1 MPa的空氣中沉降分離。若沉降時(shí)間為2 min，試求該油滴沉降分離的高度。

解：查附錄，得在題設(shè)條件下空氣的物性為： μ=1.8×10-5 Pa·s，ρ=1.20 kg/m

3假定沉降滿足斯托克斯公式：

dP(?P??)gut?18?(15?10?6)2?(900?1.2)?9.81?3??6.12?10m/s?518?1.8?1015?10?6?6.12?10?3?1.2?3Ret??6.12?10?1 ?51.8?102∴ut正確，即

ut=6.12×10-3 m/s。沉降高度：

H=utτ=6.12×10-3×2×60=0.734m 說(shuō)明：對(duì)于微米級(jí)顆粒的沉降，一般在極短的時(shí)間內(nèi)（以毫秒計(jì)）就可達(dá)到沉降速度，因此可認(rèn)為，顆粒從一開始就以沉降速度沉降。

4.2.2.2 實(shí)際沉降速度ut，實(shí)際的顆粒沉降一般不是自由沉降，且形狀也不一定為球形，這時(shí)需對(duì)ut進(jìn)行校正。

ut，=λput

λp為校正系數(shù)，可參閱式（4-34）～（4-37）。

4.3 固體流態(tài)化與氣力輸送簡(jiǎn)介 流態(tài)化：在流化床中，床層所具有的類似流體性質(zhì)的現(xiàn)象。

4.3.1 固體流態(tài)化

4.3.1.1 固體流態(tài)化的基本概念

流體經(jīng)過固體顆粒床層流動(dòng)時(shí)的3種狀態(tài)：

固定床階段

流化床階段

氣（液）力輸送階段

（1）固定床階段

流體以低流速向上流過顆粒床層時(shí)，流體只是通過靜止固體顆粒間的空隙流動(dòng)，這時(shí)的床層稱為固定床。（2）流化床階段

流體的流速逐步增大，乃至流體通過床層的壓力降大致等于床層的凈重力時(shí)，固體顆粒剛好懸浮在向上流動(dòng)的流體中，床層開始流化，這時(shí)的床層稱為臨界流化床，流化以后的床層就稱為流化床。

臨界流化速度umf：使床層開始流化時(shí)的流體速度。

（3）氣力輸送階段

流體流速增大到顆粒的沉降速度時(shí)，將有固體顆粒隨流體夾帶流出。這時(shí)的流體流速稱為帶出速度。

4.3.1.2 流化床的流體力學(xué)（1）流化床的壓力降

忽略床層與器壁的摩擦阻力，在垂直方向上，作用在床層上有三個(gè)力： ① 重力↓，②浮力↑，③推力↑。三力平衡：

LA(1??)?Pg?LA(1??)?g??PA

式中：L，A分別為床層的高度和截面積； ε為床層空隙率。床層壓降為：

mg?P?L(1??)(?P??)g?(1??/?P)

A若流化介質(zhì)為氣體，則?/?P≈0，即對(duì)氣體流化床有：

mg ?P?L(1??)?Pg?A

式中：m-床中固體顆粒的總質(zhì)量，kg。顯然，在流化床階段，流體通過床層的壓降為定值。

流體通過床層的壓降(壓力降)ΔP與空塔速度u的關(guān)系如下圖所示：

AB段為固定床階段，Δp與u在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上成直線關(guān)系；

BC段為流化床階段，Δp基本不變； CD段為氣力輸送階段，氣體流速到達(dá)帶出速度時(shí)，顆粒被帶走，床層的空隙率快速增大，因而氣體流動(dòng)的壓降隨之驟然下降。如果床內(nèi)出現(xiàn)不良現(xiàn)象（節(jié)涌、溝流），通過床的壓降將會(huì)波動(dòng)。

（2）臨界流化速度（最小流化速度）umf

臨界流化速度與空床雷諾數(shù)等有關(guān)。下面介紹幾個(gè)umf的計(jì)算式： ①當(dāng) ReP≤20時(shí)

umfdP(?P??)g? 1650?2②當(dāng) ReP≥1000時(shí)

umf?0.202dP(?P??)g?

③ 0

dPumf?3?dP?(?P??)g?2??33.7?0.0408??33.7 2???12?式中：dP為顆粒的平均粒徑，m； ρ，μ為流體的物性。注意，求umf最可靠的方法是實(shí)驗(yàn)的方法，見下例題。

［例4-3］ 某氣、固流化床反應(yīng)器在350℃、壓強(qiáng)1.52×105 Pa條件下操作。此時(shí)氣體的粘度為μ=3.13×10-5 Pa.s，密度=0.85kg/m3，催化劑顆粒直徑為0.45 mm，密度為1200 kg/m3。為確定其臨界流化速度，現(xiàn)用該催化劑顆粒及30 ℃、常壓下的空氣進(jìn)行流化實(shí)驗(yàn)，測(cè)得臨界流化速度為0.049 m/s，求操作狀態(tài)下的臨界流化速度。

解：查得30 ℃、常壓下的空氣的粘度和密度分別為：

μ，=1.86×10-5 Pa·s，密度ρ，=1.17 kg/m3 實(shí)驗(yàn)條件下的雷諾數(shù) ReP?dPumf?''?'0.45?10?3?0.049?1.17??1.39?20?51.86?102u由

mfumfumf'dP(?P??)g?

得： 1650?''(?P??)????'(?P??)??'?umf?umf?'1.86?10?5 ?0.049??0.029m/s?5?3.13?10（3）最大流化速度和流化操作速度 最大流化速度=顆粒的沉降速度ut 一般食品的懸浮速度（顆粒的沉降速度）見表4-1。

下面介紹幾個(gè)ut的計(jì)算式： ①球形顆粒，且RePt <0.4時(shí)

dP(?P??)gut? 18?2當(dāng)RePt>0.4，則應(yīng)對(duì)ut校正，校正系數(shù)ft可由圖4-10查出。②球形顆粒，且0.4

?4(?P??)2g2?ut???dP ?225???13③對(duì)于非球形顆粒的ut，乘以一個(gè)系數(shù)c：

ut，=cut

c=0.834×lg（φs/0.065）

注意：在計(jì)算umf 時(shí)，顆粒直徑取床層中實(shí)際顆粒粒度分布的平均直徑，而計(jì)算ut時(shí)須用具有相當(dāng)數(shù)量的最小顆粒的粒度。操作彈性： ut/umf 比值的大小。對(duì)于細(xì)顆粒，RePt<0.4，有

ut/umf =91.6 對(duì)于大顆粒，RePt>1 000，有

ut/umf =8.61 可見，小顆粒比大顆粒的操作彈性大。一般 ut/umf值在10～90之間。

流化數(shù)K：操作速度u與臨界流化速度umf之比。

K= u/umf

為提高操作速度，可采取的措施： ①床層中設(shè)擋板、擋網(wǎng)；

②改進(jìn)粉塵回收系統(tǒng)（使用旋風(fēng)分離器）。4.3.1.3 流化床的結(jié)構(gòu)形式

流化床的結(jié)構(gòu)主要包括殼體、床內(nèi)分布板、粉狀固體回收系統(tǒng)、擋板及擋網(wǎng)、內(nèi)換熱器等，又有單、多層流化床之分。氣體分布板作用：支承物料、均勻分布?xì)怏w、創(chuàng)造良好的流化條件。

擋板和擋網(wǎng)作用：擋板或擋網(wǎng)能夠破壞氣泡的生成和長(zhǎng)大，改善氣體在床內(nèi)停留時(shí)間的分布和兩相的接觸，減輕氣體的返混現(xiàn)象，提高流化效果。4.3.2 氣力輸送 4.3.2.1 概述

當(dāng)流體速度增大至等于或大于固體顆粒的帶出速度時(shí)，則顆粒在流體中形成懸浮狀態(tài)的稀相，并隨流體一起帶出，稱為氣（液）力輸送。

氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)：①可進(jìn)行長(zhǎng)距離、任意方向的連續(xù)輸送，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，占地小，使用、維修方便。②輸送對(duì)象物料范圍廣，粉狀、顆粒狀、塊狀、片狀等均可，且溫度可高達(dá)500 ℃。③輸送過程中，可同時(shí)進(jìn)行混合、粉碎、分級(jí)、干燥、加熱、冷卻等。④輸送中，可防止物料受潮、污染或混入雜質(zhì)，保持質(zhì)量和衛(wèi)生，且沒有粉塵飛揚(yáng)，保持操作環(huán)境良好。

氣力輸送的缺點(diǎn)：①動(dòng)力消耗大（不僅輸送物料，還必須輸送大量空氣）；②易磨損物料；③易使含油物料分離；④潮濕易結(jié)塊和粘結(jié)性物料不適用。

輸送時(shí)，顆粒的輸送松密度ρ，與顆粒的真密度ρP的關(guān)系為 ρ，=ρP(1-ε)式中ε為空隙率。

混合比R：氣力輸送中，單位時(shí)間被輸送物料的質(zhì)量與輸送空氣的質(zhì)量之比。

R=Gs/Ga 式中：Gs為被輸送物料的質(zhì)量流量，kg/s；Ga為輸送空氣的質(zhì)量流量，kg/s。通常，稀相輸送松密度 ρ，<100 kg/m3，混合比R=0.1～25 kg固/kg氣（一般 R=0.1～5）;密相輸送松密度ρ，>100 kg/m3，混合比R=25至數(shù)百。4.3.2.2 氣力輸送系統(tǒng)

氣力輸送系統(tǒng)一般由供料裝置、輸料管路、卸料裝置、閉風(fēng)器、除塵裝置和氣力輸送機(jī)械等組成。

輸送流程主要有吸引式（真空式）和壓送式兩種： ①吸引式

低真空吸引

氣源真空度<13 kPa 高真空吸引

氣源真空度<60kPa ②壓送式

低壓壓送式

氣源表壓0.05～0.2 MPa 高壓壓送式

氣源表壓0.2～0.7 MPa 吸引式多用于短距離的輸送，壓送式多用于長(zhǎng)距離的輸送。

吸引式輸送系統(tǒng)如下圖所示：

壓送式輸送系統(tǒng)如下圖所示：

4．4 非均相混合物的分離

均相混合物(物系)：物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而不存在相界面的物系。

非均相混合物：物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在，而界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同的物系。

分散質(zhì)(分散相)：非均相混合物中，處于分散狀態(tài)的物質(zhì)；

分散介質(zhì)（連續(xù)相）：包圍著分散質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)。

對(duì)于乳濁液，一般混合的兩液體中體積分率大的為連續(xù)相。

非均相混合物的分離一般用機(jī)械分離方法。分離的依據(jù)：密度不同（沉降），或篩分原理（過濾）。4.4.1 沉降

4.4.1.1 重力沉降設(shè)備

(1)降塵室

如下圖所示。

顆粒被分離下來(lái)的條件：

顆粒通過降塵室的時(shí)間τr要等于或大于顆粒沉至器底所需的時(shí)間τt，即：

τr≥τt

設(shè)：L—降塵室的長(zhǎng)度，m；

H—降塵室的高度，m； B—降塵室寬度，m； ut —顆粒的沉降速度，m/s；

u—流體在降塵室中的水平流速，m/s。顆粒在降塵室中的停留時(shí)間為：

τr=L/u 顆粒沉降時(shí)間為：τt=H/ut 由分離條件，得：

L/u≥H/ut 將u=qv/（HB），可得：

qv≤BLut=A0ut 式中：qv為流體的體積流量，m3/s；

A0=BL降塵室的沉降面積，m2。由此可知：降塵室的生產(chǎn)能力只與沉降面積A0及顆粒的沉降速度ut有關(guān)，而與降塵室的高度無(wú)關(guān)，因此，可將降塵室制成多層。注意：在計(jì)算ut時(shí)，要以要求全部被除去的最小顆粒直徑計(jì)算，且流體速度u要處于滯流范圍。

（2）連續(xù)式沉降器(多爾增濃器)

顆粒被分離下來(lái)的條件：

顆粒在沉降器中的沉降速度ut要等于或大于液體的上（或下）流速度u，即：

ut≥u 設(shè)：G—料液中連續(xù)相的質(zhì)量流量，kg/s；

Gd—分散相夾帶的連續(xù)相的質(zhì)量，kg/s；

A0—沉降面積，m2； ρ—連續(xù)相的密度，kg/m3。則連續(xù)相向上（或下）的流速為：

G?Gd?GQu????A0?A0A0

由沉降條件，得： A0≥ΔG/（ρut）=Q/ut 或

Q≤A0ut 式中Q為連續(xù)相的體積流量，m3/s。4.4.1.2 離心沉降

依靠慣性離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降。分離因數(shù)Kc：同一顆粒所受的離心力與重力之比，即：

uTKc??ggr ?r22Kc的大小是反映離心分離設(shè)備性能的重要指標(biāo)。Kc越大，設(shè)備分離效率越高。1 離心沉降設(shè)備

(1)旋風(fēng)分離器

① 旋風(fēng)分離器的操作原理

旋風(fēng)分離器是利用慣性離心力的作用進(jìn)行的氣溶膠分離。一般用來(lái)除去氣流中直徑5 μm以上的顆粒。上圖為標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器。

氣流在器內(nèi)主要作螺旋運(yùn)動(dòng)。② 旋風(fēng)分離器的性能

主要指標(biāo)有兩個(gè)：分離效率和氣體經(jīng)過旋風(fēng)分離器的壓降。

臨界粒徑dc：理論上在旋風(fēng)分離器中能被完全分離下來(lái)的最小顆粒直徑，計(jì)算式如下：

9?Bd?c ?Neui?P

式中：ui為進(jìn)口處的平均氣速，m/s；Ne為氣流旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，一般為0.5～3.0，但對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)分離器，Ne=5；B為進(jìn)氣口寬度，m； ρP為固相密度，kg/m3。

一般B∝D，故dc∝D，D↑，dc↑，η↓ 分離效率η有兩種表示方法： ① 總效率η0：

旋風(fēng)分離器的全部顆粒中被分離出來(lái)的質(zhì)量分率，即：

C1?C2?0?C1

式中：C1，C2分別為旋風(fēng)分離器進(jìn)、出口氣體含塵質(zhì)量濃度，kg/m3。②分效率（粒級(jí)效率）ηPi：

不同粒度的顆粒被分離下來(lái)的質(zhì)量分率，即：

C1i?C2i?Pi?C1i

式中：C1i，C2i分別為進(jìn)、出口氣體中粒徑為dPi的顆粒質(zhì)量濃度，kg/m3，實(shí)用時(shí)，一般取進(jìn)、出口氣流中的粒徑在第i小段范圍內(nèi)的顆粒質(zhì)量濃度，kg/m3。

分割粒徑d50：粒級(jí)效率為50%時(shí)顆粒的直徑，計(jì)算式如下：

?Dd50?0.27ui(?P??)

標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器的ηPi～d/d50的關(guān)系曲線如下圖所示：

總效率η0與粒級(jí)效率ηPi的關(guān)系：

η0=∑ηPixi

式中xi為進(jìn)口氣體中粒徑為dPi顆粒的質(zhì)量分率。壓強(qiáng)降ΔP：

氣體流經(jīng)旋風(fēng)分離器時(shí)所產(chǎn)生的能量損失。

?P??2

式中ξ為阻力系數(shù)，對(duì)于同一結(jié)構(gòu)形式及尺寸比例的旋風(fēng)分離器，ξ為常數(shù)。一般 ξ=5～8(標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器ξ=8)，ΔP=500～2 000 Pa。

影響旋風(fēng)分離器分離效率的因素： 1）顆粒的性質(zhì)

顆粒密度越大、粒徑越大，分離效率越高； 2）進(jìn)口氣速

進(jìn)口氣速越高，分離效率越高，但要保證氣流在器內(nèi)為層流，一般ui= 15～25 m/s。3）旋風(fēng)分離器的直徑 ?ui2直徑越大，分離效率越低。③旋風(fēng)分離器的選用

由氣體處理量、分離效率和允許的壓降來(lái)選擇旋風(fēng)分離器的尺寸和個(gè)數(shù)。(2)離心機(jī)

4.4.2過濾

過濾是以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)來(lái)處理懸浮液的操作。

過濾分為濾餅過濾和深層（床）過濾兩種： 1）濾餅過濾

過濾過程中，濾餅層逐漸增厚，真正起過濾作用的是濾餅。2）深層過濾

過濾過程中，基本上無(wú)濾餅形成，微粒主要沉積在過濾介質(zhì)內(nèi)部的孔道內(nèi)。本節(jié)僅介紹濾餅過濾。4.4.2.1 過濾操作的基本概念

（1）幾個(gè)名詞： ①過濾介質(zhì)

過濾操作所使用的多孔介質(zhì)。②濾漿

過濾操作所處理的懸浮液。③濾餅

被截留在過濾介質(zhì)上的固體顆粒層。④濾液

過濾操作所得到的清液。

(2)濾餅的壓縮性和助濾劑

①不可壓縮濾餅與可壓縮濾餅：

當(dāng)壓強(qiáng)差增大時(shí)，濾餅的空隙結(jié)構(gòu)不發(fā)生明顯變化，單位厚度濾餅層的阻力基本不變，則稱為不可壓縮濾餅；反之，則稱為可壓縮濾餅。② 助濾劑：

為提高過濾速度，在過濾前預(yù)先覆蓋在濾布上或添加于濾漿中的物質(zhì)。

但使用助濾劑一般只限于以獲得清凈的濾液為目的的場(chǎng)合。(3)典型過濾操作的程序 一般包括如下4個(gè)階段： ①過濾：有恒速過濾和恒壓過濾兩種方式。②濾餅洗滌：洗去濾餅孔隙中積存的濾液。③濾餅干燥：洗滌完畢后，利用熱空氣吹過濾餅以將空隙中留存的洗液排出。④濾餅卸除：將濾餅從濾布上卸除。(4)過濾速度u：

單位時(shí)間、單位過濾面積所得到的濾液體積，即：

dVdqu??Ad?d?

式中q=V/A為通過單位過濾面積的濾液總量，m3/m2=m。

4．4.2.2過濾設(shè)備

按操作方式不同分為連續(xù)過濾機(jī)(真空轉(zhuǎn)筒過濾機(jī))和間歇過濾機(jī)(板框過濾機(jī)、葉濾 機(jī)等)。(1)板框壓濾機(jī)

主要由濾板和濾框組成。

濾板的作用：一是支撐濾布，二是提供濾液的通道。

濾板又分為非洗滌板和洗滌板兩種，分別以1鈕和3鈕表示。

濾框的作用：容納形成的濾餅。濾框以2鈕表示。濾板和濾框的組裝順序：1-2-3-2-1-2……。過濾和洗滌的情況見下：

(2)葉濾機(jī)

以濾葉為基本過濾元件，濾葉由金屬絲網(wǎng)為框架并在其上覆蓋濾布而成。葉濾機(jī)過濾時(shí)濾液通過的路徑與洗滌時(shí)洗液的路徑相同。(3)轉(zhuǎn)鼓(筒)真空過濾機(jī) 可同時(shí)完成4個(gè)操作。4.4.2.3過濾基本方程 1）濾液在濾餅層中的流動(dòng)

過濾速度（即濾液的空床流速）可表示為：

dV?3?Pc u?Ad??4.17a2(1??)2?L

2）濾餅阻力R 對(duì)于不可壓縮濾餅，ε，a為常數(shù)，令

r? 4.17a(1??)22?3?常數(shù)

但物料不同，r值也不同。

r稱為單位厚度床層的阻力（濾餅的比阻），1/m2。R=rL稱為濾餅阻力，1/m。

?Pc?PcdV???Ad??rL?R

3）過濾介質(zhì)阻力Rm 一般過濾介質(zhì)阻力可視為常數(shù)，則

?PmdV?Ad??Rm

濾液通過濾餅和過濾介質(zhì)為串聯(lián)過程，dV?Pc?Pm?Pc??Pm????Ad??R?Rm?(R?Rm)

或

dV?P?Ad??(R?Rm)

假定 Rm=rLe，即假設(shè)用一層厚度為L(zhǎng)e的濾餅層代替過濾介質(zhì)，Le稱為過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度。4）過濾基本方程式 設(shè)每獲得1m3濾液得到的濾餅體積為υm3，則有

L A=υV 及LeA=υVe 式中Ve為當(dāng)量濾液體積。

dV?PA?P???Ad??r(L?Le)?r?(V?Ve)

或

dVA2?P??d??r?(V?Ve)

當(dāng)濾餅可壓縮時(shí)，有： r=r，（ΔP）s

式中：r，為單位壓強(qiáng)差下濾餅的比阻；s為濾餅的壓縮性指數(shù)，0≤s＜1，由實(shí)驗(yàn)確定。對(duì)不可壓縮濾餅，s=0。

將r的表達(dá)式代入可得過濾基本方程： dVA2?P1?S?'d??r?(V?Ve)

4.4.2.4間歇過濾操作的計(jì)算

對(duì)于一定的懸浮液，μr，υ為一常數(shù)，令

1k?

?r'?，則有

dVkA2?P1?S?d?V?Ve

（*）

(1)恒壓過濾（ΔP=常數(shù)）將（*）式積分，有：

Ve?V21?se???e?(V?V)dV?kA?P?d?

00或（V+Ve）2=2kA2ΔP1-s(τ+τe)令

K=2kΔP1-s（稱為過濾常數(shù)），則得：（V+Ve）2=KA2(τ+τe)

（1）

當(dāng)τ=0時(shí)，V=0 ∴

Ve2=KA2τe 又代回（1）式，得：

V2+2VeV=KA2τ

（2）若令q=V/A,qe=Ve/A，則上式為：

(q+qe)2=K(τ+τe)

（3）

和

q2+2qeq=Kτ

（4）（1）～（4）式均稱為恒壓過濾方程。當(dāng)過濾介質(zhì)的阻力忽略不計(jì)時(shí)：Ve=τe=0 有

V2 =KA2τ

q2=Kτ

(2)恒速過濾（q/τ=uR=常數(shù)）（*）式變?yōu)椋?/p>

dVVkA?P1?S???uR Ad?A?V?Ve或

k?Pk?P???uR?q?qeuR??uR?e??P1?sq1?S1?S??r?uR???r?uR?e2'2'2'2

令?r?uR?a,?r?uR?e?b 則

ΔP1-s=aτ+b 對(duì)不可壓縮濾餅過濾，s=0，則

ΔP=aτ+b 即過濾壓強(qiáng)差與過濾時(shí)間呈線性關(guān)系。另一方面，可得：

V2+VeV=kΔP1-sA2τ

（5）及 V=uR Aτ

可見，V與τ也呈線性關(guān)系。

（3）先恒速后恒壓的過濾 基本情況：

恒速 恒壓 '過濾時(shí)間τ：

τ=0→τR→τ 濾液體積V：

V=0→VR →V 過濾壓強(qiáng)差ΔP：ΔP=0→ΔP R=ΔP 恒速段：當(dāng)τ=τR時(shí)，ΔP R=ΔP=常數(shù)，此即恒壓階段過濾壓強(qiáng)差，設(shè)恒壓段的過濾常數(shù)為K，則由（5）式可得：

K2VR?VeVR?A?R

（6）

22上式稱為恒速過濾方程。

恒壓段：仍對(duì)（*）式積分，但要注意積分限。

V?VR21?s(V?V)dV?kA?Pe??d??R

2(V?VR)?2Ve(V?VR)?KA(???R)

(7)22或(q?qR)?2qe(q?qR)?K(???R)

(8)(7)和(8)式稱為先恒速后恒壓過濾方程。事實(shí)上，對(duì)于前面已有一段過濾(不論是否恒速)的操作，只要后一段為恒壓，就可用上式計(jì)算。

注意：式中V為過濾時(shí)間從0到τ所獲得的累計(jì)濾液總量，而不是恒壓階段獲得的濾液 量。(4)濾餅洗滌

洗滌速率(dV/dτ)w：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過的洗液體積。

洗滌所需時(shí)間τw為：

Vw?w?dV()wd?22

洗滌時(shí),濾餅厚度不再發(fā)生變化,但洗滌速率

第二篇：流體流動(dòng)與傳熱教學(xué)大綱

《化工原理》教材編寫大綱

總體要求

1、要反映工科教育的特點(diǎn)，突出實(shí)用性和實(shí)踐性的原則，強(qiáng)化工程觀念，以有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的形成和科學(xué)思想方法與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2、要以整體培養(yǎng)規(guī)格為目標(biāo)，優(yōu)化內(nèi)容體系，貫徹以必須、夠用為度的原則，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和可持續(xù)教育打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3、要注意前后知識(shí)的連貫性、邏輯性，力求深入淺出，圖文并茂并在可用圖示說(shuō)明的前提下直接用圖說(shuō)明教學(xué)內(nèi)容，以有利于學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解。

4、要體現(xiàn)新知識(shí)、新技術(shù)、新方法，適當(dāng)留有供自學(xué)和拓寬專業(yè)的知識(shí)內(nèi)容。

5、每學(xué)時(shí)按4000～5000字編寫。內(nèi)容安排

1、編委會(huì)統(tǒng)一前言

2、作者前言

3、目錄---列至三級(jí)標(biāo)題（即章、節(jié)、一、二、三等）。

4、每章前要列出“學(xué)習(xí)目的及要求”，對(duì)于理論性較強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容在“章”的末尾需附有“單元小結(jié)”及“參考文獻(xiàn)”（參考文獻(xiàn)必須是1995年以后出版的書籍和刊物），以便自學(xué)。

5、正文中例題及章末思考題和習(xí)題應(yīng)貼近生活和生產(chǎn)實(shí)際，并占有一定的比例，例題以[例題x-x]的格式按章——例題流水號(hào)形式給出。

6、根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的要求可適當(dāng)插入與新技術(shù)、新工藝、新信息相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，以豐富教材內(nèi)容，增進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

7、根據(jù)需要書末附 “附錄”；附錄內(nèi)容應(yīng)與正文內(nèi)容相關(guān)，引用列出的數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)等要準(zhǔn)確無(wú)誤。

8、物理量、計(jì)量單位、圖、表、公式編排要求

①物理量名稱、符號(hào)和計(jì)量單位執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3100-3102-93《量和單位》予以統(tǒng)一，其中組合計(jì)量單位中除的關(guān)系用斜線表，不用負(fù)指數(shù)形式（如mol/L）。有關(guān)計(jì)量單位的使用詳見華東理工大學(xué)出版社《著譯者須知》9～10頁(yè)。

②公式中物理量的說(shuō)明格式采用《須知》28頁(yè)中介紹的第二種形式。如果說(shuō)明中又套有公式時(shí)，其格式采用《須知》中28-29頁(yè)中的第一種形式。

③圖、表、公式編號(hào)均以章——流水號(hào)編排（中間用半字線“-”連接）。物理量與計(jì)量單位之間用斜線“/”隔開的形式編排。有附加條件時(shí)，應(yīng)對(duì)物理量進(jìn)行說(shuō)明，而不修飾計(jì)量單位。④其它具體要求詳見《須知》。版面布置要求

1.紙張為B5規(guī)格---字距為35行；A4規(guī)格---字距為40行。全文統(tǒng)一采用小4號(hào)字體、同規(guī)格紙。2.體例

第**章 ****（居中）第**節(jié) ****（居中）

一、****（前空兩格，獨(dú)占一行）

**************************************************（下文另行，前空兩格，另行頂格排）

（一）****（前空兩格，獨(dú)占一行）

**************************************************（下文另行，前空兩格，另行頂格排）1.****（前空兩格，獨(dú)占一行，另行頂格排）

**************************************************（下文另行，前空兩格，另行頂格排）（1）**** ***********************（標(biāo)題后空一格，接下文，另行頂格排）**************** ①*********************************（正文接標(biāo)題號(hào)，另行頂格排）

交稿要求

1、主編負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)一整理工作，全書按流水號(hào)統(tǒng)一編排頁(yè)碼，包括扉頁(yè)（作者署名）、前言、目錄、內(nèi)容提要、正文、本章小結(jié)、思考題和習(xí)題、參考資料、附錄等。交稿要求達(dá)到“齊、清、定”，具體要求見《須知》第1頁(yè)。

2、交磁盤稿并附打印稿一份，兩稿內(nèi)容要求一致，以打印稿為準(zhǔn)。

3、交稿時(shí)另附一份復(fù)印圖，圖的內(nèi)容、編號(hào)與正文中的圖一致，并且圖中線條清晰，大小適宜。如果采用圖文混排稿，須保證圖中的內(nèi)容清晰、明確，達(dá)到出版要求。

4、交稿時(shí)間由合同確定。

編寫內(nèi)容（總計(jì)按148學(xué)時(shí)編寫，各?？梢愿鶕?jù)自己學(xué)校的用人方向選講教學(xué)內(nèi)容）

1.混合液的密度；

《化工原理》（上冊(cè)）（按70學(xué)時(shí)編寫）

2.氣體密度計(jì)算

二、壓力（壓強(qiáng)）緒論（按2學(xué)時(shí)編寫）1.流體靜壓強(qiáng)的定義、特性 教學(xué)目的及要求 2.壓強(qiáng)的計(jì)量與測(cè)量

一、本課程的起源與發(fā)展

三、流量與流速

二、本課程的性質(zhì)與任務(wù) 1.流量

三、單位及單位制 2.流速

四、基本概念

四、黏度

（一）穩(wěn)定系統(tǒng)與不穩(wěn)定系統(tǒng) 1.牛頓黏性定律 1.穩(wěn)定系統(tǒng)與不穩(wěn)定系統(tǒng) 2.黏度與黏度的計(jì)量單位 2.穩(wěn)定系統(tǒng)的特性 3.黏度計(jì)及其應(yīng)用（1）連續(xù)性與連續(xù)性方程（2）穩(wěn)定系統(tǒng)的守衡第二節(jié) 流體靜力學(xué)（按3學(xué)時(shí)編寫）性

一、靜力學(xué)基本方程及其結(jié)論 ①質(zhì)量守恒

（一）靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo) ②能量守恒

（二）討論

（二）平衡與過程速率

二、靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用 1.平衡過程

（一）系統(tǒng)壓差及表壓強(qiáng)的測(cè)量——液柱壓差計(jì) 2.過程速率

（二）液位的測(cè)量（近程、遠(yuǎn)程測(cè)量）

（三）經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式

（三）液封高度的計(jì)算（含氣柜衡壓原理）1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法

（四）液下物體受力計(jì)算 2.對(duì)數(shù)坐標(biāo)系 第三節(jié) 流體動(dòng)力學(xué)（按4學(xué)時(shí)編寫）3.準(zhǔn)數(shù)與因次

一、穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量類型 復(fù)習(xí)思考題

（一）流體本身攜帶的能量類型

（二）系統(tǒng)與環(huán)境交換的能量類型 第一章 流體力學(xué)（按20學(xué)時(shí)編寫）

二、穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量衡算方程——柏努利方程 教學(xué)目的及要求

（一）拓展的柏努利方程推導(dǎo) 引言

（二）柏努利方程討論及變形 第一節(jié) 基本物理量（按3學(xué)時(shí)編寫）

三、柏努利方程式的應(yīng)用

一、密度

（一）計(jì)算截面與水平基準(zhǔn)面的選取原則

（一）密度、相對(duì)密度（比重）、比熱容的定義及1.計(jì)算截面的選取原則 換算 2.水平基準(zhǔn)面的選取原則

（二）密度計(jì)算

（二）柏努利方程式的應(yīng)用示例

1.高位槽

⑴ 高位槽的作用 ⑵ 高位槽面高度計(jì)算 ⑶ 高位槽輸液系統(tǒng)流量的確定

2.確定的輸送設(shè)備有效功率

⑴ 輸送設(shè)備的有效功率 ⑵ 輸送設(shè)備有效功率的確定

3.確定送液氣體的壓力 4.確定端面壓力 5.流量測(cè)量

第四節(jié) 管流過程（按2學(xué)時(shí)編寫）

一、阻力的表現(xiàn)與形成原因

（一）流體阻力的表現(xiàn)

（二）形成原因

二、流體的流動(dòng)型態(tài)及其判定――雷諾演示實(shí)驗(yàn)

（一）兩種典型的流動(dòng)型態(tài)――雷諾演示實(shí)驗(yàn)

（二）雷諾準(zhǔn)數(shù)與流動(dòng)型態(tài)的判定

（三）非圓管系統(tǒng)中流動(dòng)型態(tài)的判定

三、圓管中的速度分布與流動(dòng)邊界層概念

（一）層流過程的速度分布函數(shù)推導(dǎo)

（二）湍流過程的速度分布

（三）流動(dòng)邊界層 1.流動(dòng)邊界層概念 2.邊界層的形成與分離

第五節(jié) 化工管路基礎(chǔ)（自學(xué)內(nèi)容）

一、化工管路的分類(一)分支管路(二)并聯(lián)管路(三)串聯(lián)管路(四)單一管路

二、化工管路的基本構(gòu)成

（一）管材

（二）管件與閥件

三、管子的選用

第六節(jié) 管路系統(tǒng)的能量損失（按4學(xué)時(shí)編寫）

一、直管阻力（沿程阻力）

（一）直管阻力損失計(jì)算通式――范寧公式的推導(dǎo)

（二）摩擦因數(shù)

1.層流過程的摩擦因數(shù) 2.湍流過程的摩擦因數(shù)

（1）湍流過程摩擦因數(shù)的影響因素（2）絕對(duì)粗糙度與相對(duì)粗糙度（3）莫狄圖及其討論

（三）直管阻力損失及壓降計(jì)算

二、局部阻力

（一）當(dāng)量長(zhǎng)度法 1.當(dāng)量長(zhǎng)度的概念

2.局部障礙物的當(dāng)量長(zhǎng)度

（二）阻力系數(shù)法 1.阻力系數(shù)的概念

2.局部障礙物的阻力系數(shù)

三、系統(tǒng)總阻力損失計(jì)算

第七節(jié) 管路計(jì)算（按2學(xué)時(shí)編寫）

一、簡(jiǎn)單管路計(jì)算所研究解決的問題

二、簡(jiǎn)單管路計(jì)算常用計(jì)算方法――試差法

三、簡(jiǎn)單管路計(jì)算示例

（一）確定輸送系統(tǒng)動(dòng)力消耗

（二）確定輸送系統(tǒng)的理論工作流量

（三）配管計(jì)算

四、復(fù)雜管路計(jì)算原則

（一）并聯(lián)管路

（二）分支管路

第八節(jié) 流量測(cè)量（按2學(xué)時(shí)編寫）

一、測(cè)速管（皮托管）(一)構(gòu)造(二)測(cè)量原理(三)討論

二、孔板流量計(jì)(一)構(gòu)造(二)測(cè)量原理(三)討論

三、文氏流量計(jì)(一)構(gòu)造(二)測(cè)量原理(三)討論

四、轉(zhuǎn)子流量計(jì)(一)構(gòu)造(二)測(cè)量原理(三)討論 單元小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題習(xí)題 參考文獻(xiàn)

第二章 流體輸送（按12學(xué)時(shí)編寫）教學(xué)目的及要求 引言

第一節(jié) 離心泵（按6學(xué)時(shí)編寫）

一、離心泵的構(gòu)造與工作原理

（一）主要構(gòu)造

（二）配套裝置

二、離心泵的主要性能與特性曲線

（一）離心泵的主要性能 1.流量 2.揚(yáng)程 3.軸功率 4.機(jī)械效率

（二）離心泵的特性曲線 1.離心泵的特性曲線 2.特性曲線的應(yīng)用

（三）離心泵的安裝高度（吸上高度）1.離心泵的氣蝕現(xiàn)象 2.離心泵安裝高度

（1）允許氣蝕雨量法（2）允許吸上真空高度法

（四）離心泵的型號(hào)及選用 1.離心泵的型號(hào)

⑴ 清水泵 ⑵ 油泵 ⑶ 耐腐蝕泵 2.選用方法

（五）離心泵的操作

1.離心泵的工作點(diǎn)及確定 2.離心泵的串、并聯(lián)操作 3.離心泵的操作方法

第二節(jié) 其它化工生產(chǎn)用泵（按２學(xué)時(shí)編寫）

一、往復(fù)泵

（一）往復(fù)泵的構(gòu)造與工作原理

（二）往復(fù)泵的特性曲線

（三）恒壓裝置

（四）正位移系統(tǒng)

二、比例泵

三、旋液泵

四、齒輪、蝸桿泵

五、化工生產(chǎn)用泵性能比較

第三節(jié) 氣體輸送設(shè)備（按4學(xué)時(shí)編寫）

一、通風(fēng)機(jī)

二、鼓風(fēng)機(jī)

（一）離心式鼓風(fēng)機(jī)

（二）蘿茨鼓風(fēng)機(jī)

三、壓縮機(jī)

（一）往復(fù)式壓縮機(jī) 1.構(gòu)造與工作原理 2.配套設(shè)置

3.往復(fù)式壓縮機(jī)的吸氣能力與影響因素

（二）離心式壓縮機(jī)

1.構(gòu)造與工作原理 2.特性曲線

四、氣體輸送設(shè)備性能比較 單元小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題習(xí)題 參考文獻(xiàn)

第三章 非均相系統(tǒng)的分離（按12學(xué)時(shí)編寫）教學(xué)目的及要求 引言

第一節(jié) 重力沉降及設(shè)備（按3學(xué)時(shí)編寫）

一、自由沉降

（一）自由沉降

（二）自由沉降速度

二、重力沉降設(shè)備

（一）多層隔板式降塵室

（二）連續(xù)沉降槽（增稠器）

第二節(jié) 離心沉降及設(shè)備（按2學(xué)時(shí)編寫）

一、離心沉降與離心沉降速度

二、離心沉降設(shè)備

（一）旋風(fēng)分離器 1.構(gòu)造與工作原理 2.分離能力與臨界直徑

（二）旋液分離器

第三節(jié) 過濾（按4學(xué)時(shí)編寫）

一、過濾基本原理

（一）分類

（二）過濾介質(zhì)

（三）助濾劑

（四）過濾名詞術(shù)語(yǔ)

二、過濾基本方程式

（一）過濾基本方程式

（二）恒壓過濾基本方程式

三、恒壓過濾基本方程式的應(yīng)用

四、過濾設(shè)備

（一）板框壓濾機(jī) 1.構(gòu)造 2.工作原理

（二）葉濾機(jī)

1.構(gòu)造 2.工作原理

（三）真空過濾機(jī) 1.構(gòu)造 2.工作原理

第四節(jié) 離心機(jī)（按1學(xué)時(shí)編寫）

一、分類

二、常速離心機(jī)

三、高速離心機(jī)

四、超速離心機(jī)

五、離心機(jī)的性能及選用

第五節(jié) 其它氣體分離設(shè)備（按1學(xué)時(shí)編寫）

一、慣性分離器

二、袋濾器

三、靜電除塵器

四、文丘里除塵器

五、泡沫除塵器

第六節(jié) 分離設(shè)備的選擇（按1學(xué)時(shí)編寫）

一、氣－固混合物的分離方案及設(shè)備選擇

二、液－固混合物的分離方案及設(shè)備選擇 單元小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題習(xí)題 參考文獻(xiàn)

第四章 傳熱（按18學(xué)時(shí)編寫）教學(xué)目的及要求

第一節(jié) 概述（按1學(xué)時(shí)編寫）

一、傳熱學(xué)研究解決的問題

二、傳熱的基本方式

（一）熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）

（二）對(duì)流 1.自然對(duì)流 2.強(qiáng)制對(duì)流

（三）輻射

三、工業(yè)換熱方式

（一）混合式

（二）間壁式

（三）蓄熱式

四、傳熱名詞術(shù)語(yǔ)

（一）載熱體、熱載熱體、冷載熱體

（二）加熱劑、冷卻劑、冷凝劑

（三）加熱器、冷卻器、冷凝器

第二節(jié) 傳熱基本方程（按1學(xué)時(shí)編寫）

一、傳熱速率

二、傳熱壁面積

三、傳熱推動(dòng)力

四、傳熱基本方程

第三節(jié) 熱負(fù)荷（按2學(xué)時(shí)編寫）

一、熱負(fù)荷

二、熱負(fù)荷與傳熱速率間的關(guān)系

三、熱負(fù)荷的計(jì)算方法

（一）焓差法

（二）顯熱法（溫差法）

（三）潛熱法

（四）兩步法

第四節(jié) 傳熱平均溫度差（按2學(xué)時(shí)編寫）

一、恒溫傳熱

二、變溫傳熱

（一）間壁兩側(cè)流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式

（二）并、逆流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的傳熱平均溫度差

（三）錯(cuò)、折流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的傳熱平均溫度差 1.計(jì)算方法 2.溫度修正系數(shù)

第五節(jié) 一維穩(wěn)定熱傳導(dǎo)（按4學(xué)時(shí)編寫）

一、熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）

二、導(dǎo)熱分類

（一）一維導(dǎo)熱與多維導(dǎo)熱

（二）穩(wěn)定熱傳導(dǎo)與不穩(wěn)定熱傳導(dǎo)

（三）一維穩(wěn)定熱傳導(dǎo)

三、傅立葉定律

（一）溫度梯度

（二）傅立葉定律

（三）導(dǎo)熱系數(shù)

四、導(dǎo)熱計(jì)算——傅立葉定律的應(yīng)用

（一）平壁導(dǎo)熱 1.單層 2.多層

（二）空心圓柱體導(dǎo)熱 1.單層 2.多層

（三）空心球體導(dǎo)熱 1.單層 2.多層

第六節(jié) 對(duì)流傳熱（按4學(xué)時(shí)編寫）

一、傳熱邊界層

二、對(duì)流傳熱基本方程式——牛頓冷卻定律

三、對(duì)流傳熱膜系數(shù)

（一）傳熱膜系數(shù)的物理意義及單位

（二）傳熱膜系數(shù)的影響因數(shù)

（三）對(duì)流傳熱膜系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)

1.流體在圓直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流時(shí)的膜系數(shù)計(jì)算 2.流體在圓直管內(nèi)作強(qiáng)制過渡流時(shí)的膜系數(shù)計(jì)算 3.流體在彎管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的膜系數(shù)計(jì)算 4.流體在非圓管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的膜系數(shù)計(jì)算 ⑴ 傳熱當(dāng)量直徑 ⑵ 列管換熱器殼程流體的膜系數(shù)計(jì)算

第七節(jié) 傳熱系數(shù)與傳熱壁面積（按4學(xué)時(shí)編寫）

一、間壁式換熱過程機(jī)理

二、污垢熱阻

三、傳熱系數(shù)與傳熱壁面積

四、傳熱計(jì)算示例 單元小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題習(xí)題 參考文獻(xiàn)

第五章 換熱器（按8學(xué)時(shí)編寫）教學(xué)目的及要求

第一節(jié) 換熱器簡(jiǎn)介（按2學(xué)時(shí)編寫）

一、夾套式

二、蛇管式

（一）沉浸式

（二）噴淋式

三、套管式

四、列管式

（一）溫差應(yīng)力

（二）固定管板式

（三）浮頭式

（四）U型管式

五、螺旋板式

六、板式

七、板翅式

第二節(jié) 列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)方法（按6學(xué)時(shí)編寫）

一、非標(biāo)準(zhǔn)列管換熱器的工藝設(shè)計(jì)

（一）物性參數(shù)計(jì)算

（二）列管類型確定

（三）流動(dòng)空間確定

（四）估取傳熱系數(shù)初定傳熱壁面積

（五）管規(guī)格、長(zhǎng)度、換熱管根數(shù)

（六）管程數(shù)、殼程數(shù)

（七）換熱管的空間排列排布 1.布管方式 2.管間距、排間距

（八）布管草圖、換熱器直徑

（九）折流擋板

1.擋板類型 2.擋板間距、擋板數(shù)

（十）定距管

（十一）進(jìn)、出口接管

（十二）換熱器校核

1.傳熱性能校核 2.壓力降校核

二、標(biāo)準(zhǔn)列管換熱器的選用步驟

（一）物性參數(shù)計(jì)算

（二）列管類型確定

（三）流動(dòng)空間確定

（四）估取傳熱系數(shù)初定傳熱壁面積

（五）標(biāo)準(zhǔn)列管選型

（六）換熱器校核

1.傳熱性能校核 2.壓力降校核 單元小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻(xiàn)

《化工原理》下冊(cè)（按78學(xué)時(shí)編寫）

第六章 蒸發(fā)與結(jié)晶技術(shù)（按12學(xué)時(shí)編寫）教學(xué)目的及要求

第一節(jié) 概述（講授2學(xué)時(shí)）

一、蒸發(fā)的定義、基本原理及分類

二、蒸發(fā)專用名詞

三、典型蒸發(fā)流程簡(jiǎn)介

第二節(jié) 單效蒸發(fā)（講授4學(xué)時(shí)）

一、單效蒸發(fā)器的物料衡算與熱量衡算

二、單效蒸發(fā)器的沸點(diǎn)升高與Δtm計(jì)算

三、管內(nèi)沸騰過程的α計(jì)算

四、單效蒸發(fā)器的傳熱面積計(jì)算

五、單效蒸發(fā)器的選型設(shè)計(jì)

第三節(jié) 多效蒸發(fā)（講授2學(xué)時(shí)）

一、多效蒸發(fā)流程

二、蒸發(fā)系統(tǒng)的熱效率與節(jié)能

第四節(jié) 結(jié)晶分離技術(shù)（講授4學(xué)時(shí)）

一、結(jié)晶操作的類型

二、結(jié)晶分離的基本原理

三、結(jié)晶過程的相平衡

（一）溶解度曲線

（二）溶液的過飽和與介穩(wěn)區(qū)

四、影響結(jié)晶操作的因素

（一）結(jié)晶的生長(zhǎng)過程

（二）影響因素

五、結(jié)晶工藝計(jì)算

（一）結(jié)晶系統(tǒng)的物料衡算

（二）真空冷卻結(jié)晶過程的熱量衡算

六、結(jié)晶器

（一）冷卻結(jié)晶器

（二）移除部分溶劑的結(jié)晶器

七、其它結(jié)晶方法

（一）熔融結(jié)晶

（二）沉淀結(jié)晶

（三）升華結(jié)晶 單元小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題習(xí)題 參考文獻(xiàn)

第七章 蒸餾與精餾技術(shù)（22學(xué)時(shí)）教學(xué)目的及要求

第一節(jié) 概述（講授4學(xué)時(shí)）

一、基本概念（定義、基本原理及分類）二、二元溶液的氣液相平衡

（一）溶液的分類

（二）理想溶液的氣液相平衡

（三）非理想溶液的氣液相平衡

三、蒸餾方式（簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾、精餾原理及流程）

第二節(jié) 二元板式連續(xù)精餾塔的物料衡算（講授4學(xué)時(shí)）

一、恒摩爾流假設(shè)

二、全塔物料衡算—產(chǎn)品流量的確定

三、精餾段的物料衡算與精餾段操作線方程

四、提餾段的物料衡算與提餾段操作線方程

五、加料板的物料衡算—兩段氣液相流量的確定

六、精、提餾段操作線的交點(diǎn)軌跡方程

七、操作線的畫法

第三節(jié) 二元板式連續(xù)精餾塔的塔板數(shù)（講授4學(xué)時(shí)）

一、理論塔板數(shù)

（一）理論塔板的概念

（二）理論塔板數(shù)的確定（逐板計(jì)算法、圖解法）

二、實(shí)際塔板數(shù)

（一）板效率（單板效率、塔效率）

（二）實(shí)際塔板數(shù)的確定

第四節(jié) 操作回流比（講授2學(xué)時(shí)）

一、操作回流比對(duì)精餾操作的影響

二、全回流與最少理論塔板數(shù)

三、最小回流比及其確定

四、適宜操作回流比的確定

五、進(jìn)料狀態(tài)對(duì)精餾操作的影響 第五節(jié) 特殊精餾（講授2學(xué)時(shí)）

一、水蒸氣精餾（基本原理、流程）

二、恒沸精餾（基本原理、典型流程）

三、萃取精餾（基本原理、典型流程）第六節(jié) 多元精餾（講授2學(xué)時(shí)）

一、多元精餾的特點(diǎn)

二、多元精餾系統(tǒng)的氣液相平衡

三、多元精餾系統(tǒng)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法

四、理論塔板數(shù)的捷算法――吉利蘭關(guān)聯(lián)圖的應(yīng)用 第七節(jié) 板式塔（講授4學(xué)時(shí)）

一、板式塔簡(jiǎn)介

（一）板式塔的主要構(gòu)造

（二）塔板結(jié)構(gòu)與性能

（三）溢流方式

（四）板式塔的非正常操作現(xiàn)象

（五）板式塔的總體設(shè)計(jì)要求

二、浮閥塔的工藝設(shè)計(jì)

（一）初估塔徑

（二）溢流裝置設(shè)計(jì)

（三）浮閥數(shù)與塔板布置

（四）性能校核—負(fù)荷性能圖

（五）操作彈性及調(diào)整 單元小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題習(xí)題 參考文獻(xiàn)

第八章 氣體吸收（16學(xué)時(shí)）教學(xué)目的及要求

第一節(jié) 概述（講授2學(xué)時(shí)）

一、基本概念（吸收的定義、基本原理、分類、流程）

二、吸收系統(tǒng)的氣液相平衡

（一）溶解度曲線（溶解度曲線及討論、亨利定律與亨利系數(shù)）

（二）吸收推動(dòng)力及過程判定

第二節(jié) 吸收機(jī)理與吸收速率方程（講授2學(xué)時(shí)）

一、擴(kuò)散方式

二、雙膜理論模型

三、吸收速率與吸收速率方程 第三節(jié) 吸收系數(shù)（講授2學(xué)時(shí)）

一、吸收總系數(shù)與分系數(shù)間的關(guān)系（界面濃度的確定、總系數(shù)與分系數(shù)間的定量關(guān)系、膜控制過程）

二、吸收分系數(shù)（分系數(shù)間的換算關(guān)系、分系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式及適用范圍）

第四節(jié) 單組分填料吸收塔的工藝設(shè)計(jì)（講授8學(xué)時(shí)）

一、溶劑的選擇與用量確定

（一）溶劑的選擇原則

（二）填料吸收塔的物料衡算（吸收能力計(jì)算、吸收操作線方程）

（三）操作液氣比的影響及其確定

（四）溶劑用量與出口濃度的確定

二、填料塔塔徑的確定

（一）填料類型與特性（類型、特性、裝填方式）

（二）填料的選用原則

（三）操作空塔氣速的確定－埃克特通用關(guān)聯(lián)圖

（四）塔徑的確定與校核（壓力降與潤(rùn)濕率校核）

三、填料層高度的計(jì)算

（一）填料層高度計(jì)算通式的推導(dǎo)

（二）傳質(zhì)單元的概念

（三）對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法

（四）解吸因子法

（五）圖解積分法

四、附件設(shè)計(jì)（液體分布器、再分布器、捕沫器、填料支承）

第五節(jié) 其它吸收與解吸（講授2學(xué)時(shí)）

一、高濃度氣體吸收（特點(diǎn)、簡(jiǎn)化計(jì)算方法）

二、多組分吸收（特點(diǎn)、計(jì)算方法簡(jiǎn)介）

三、化學(xué)吸收（特點(diǎn)、控制因素）

四、解吸與解吸流程（原理、流程、工藝計(jì)算方法）單元小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題習(xí)題 參考文獻(xiàn)

第九章 其它分離技術(shù)（16學(xué)時(shí)）教學(xué)目的及要求 引言

第一節(jié) 萃取分離技術(shù)（講授6學(xué)時(shí)）

一、基本概念（定義、基本原理與流程、相關(guān)名詞術(shù)語(yǔ)）

二、萃取平衡——三角相圖的應(yīng)用

（一）三元溶液組成的圖示

（二）萃取系統(tǒng)的杠桿規(guī)則

（三）萃取系統(tǒng)的溶解度曲線

（四）萃取計(jì)算

三、工業(yè)萃取設(shè)備

（一）混合澄清器

（二）萃取塔（噴灑塔、填料萃取塔、篩板萃取塔、脈沖篩板塔、往復(fù)篩板塔、轉(zhuǎn)盤萃取塔）

（三）離心萃取器

四、超臨界氣體萃取

（一）超臨界氣體萃取基礎(chǔ)

（二）典型流程及應(yīng)用

第二節(jié) 膜分離技術(shù)（講授4學(xué)時(shí)）

一、膜分離概念與分類

二、膜分離設(shè)備類型

三、膜分離指標(biāo)參數(shù)及影響

四、膜分離過程簡(jiǎn)介

（一）電滲析（原理、典型流程及應(yīng)用）

（二）反滲透（原理、典型流程及應(yīng)用）

（三）微濾（原理、典型流程及應(yīng)用）

（四）超濾（原理、典型流程及應(yīng)用）

（五）納濾（原理、典型流程及應(yīng)用）

（六）氣體膜分離（原理、典型流程及應(yīng)用）

（七）液膜分離（原理、典型流程及應(yīng)用）第三節(jié) 吸附分離技術(shù)（講授2學(xué)時(shí)）

一、基本概念（吸附原理、吸附劑）

二、吸附平衡與吸附速率

三、吸附設(shè)備（固定床、移動(dòng)床、變壓吸附）

四、吸附分離技術(shù)的應(yīng)用

第四節(jié) 生物分離及高新分離技術(shù)簡(jiǎn)介（講授4學(xué)時(shí)）

一、生物分離的特點(diǎn)與一般步驟

（一）生物分離的特點(diǎn)

（二）生物分離過程的一般步驟

二、新型分離技術(shù)簡(jiǎn)介

（一）離子交換分離技術(shù)

（二）色層分離技術(shù)

（三）反應(yīng)精餾技術(shù) 單元小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題習(xí)題 參考文獻(xiàn)

第十章 固體干燥（12學(xué)時(shí)）教學(xué)目的及要求

第一節(jié) 概述（講授4學(xué)時(shí)）

一、去濕與干燥的分類

二、干燥機(jī)理與流程

三、濕空氣的性質(zhì)

四、濕度圖及其應(yīng)用

第二節(jié) 空氣干燥器的物料衡算（講授2學(xué)時(shí)）

一、空氣干燥器的物料衡算方程

二、干燥產(chǎn)品流量的確定

三、水分蒸發(fā)量

四、干空氣的消耗量及風(fēng)機(jī)工作流量

第三節(jié) 空氣干燥器的熱量衡算（講授2學(xué)時(shí)）

一、空氣干燥器的熱量衡算方程

二、空氣干燥器的熱效率

三、空氣出口狀態(tài)的確定

第四節(jié) 恒定干燥條件下的干燥時(shí)間計(jì)算（講授2學(xué)時(shí)）

一、物料水分的性質(zhì)

二、恒定干燥條件下的干燥速率曲線

三、恒定干燥條件下的干燥時(shí)間計(jì)算 第五節(jié) 空氣干燥器簡(jiǎn)介（講授2學(xué)時(shí)）

一、盤架式干燥器

二、帶式干燥器

三、滾筒干燥器

四、氣流干燥器

五、轉(zhuǎn)筒干燥器（轉(zhuǎn)窯）

六、沸騰床干燥器

七、噴霧干燥器

八、升華干燥 單元小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題習(xí)題 參考文獻(xiàn)

第三篇：流體流動(dòng)阻力的測(cè)定(教案)

化工原理實(shí)驗(yàn)教案

實(shí)驗(yàn)二

流體流動(dòng)阻力的測(cè)定

實(shí)驗(yàn)二 流體流動(dòng)阻力的測(cè)定

難點(diǎn)：因次分析方法對(duì)工程實(shí)際問題的分析解決； 重點(diǎn)：測(cè)定流體經(jīng)直管和管件時(shí)阻力損失的實(shí)驗(yàn)組織法； 課時(shí)：4學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)講解約1學(xué)時(shí)，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)3學(xué)時(shí)；

流體流動(dòng)阻力測(cè)定是化工領(lǐng)域中最重要的實(shí)驗(yàn)之一，是運(yùn)用因次分析方法的理論來(lái)具體解決復(fù)雜工程問題的實(shí)例，通過實(shí)驗(yàn)掌握工程實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)技能。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉測(cè)定流體經(jīng)直管和管件時(shí)阻力損失的實(shí)驗(yàn)組織法及測(cè)定摩擦系數(shù)的工程意義；

2.學(xué)會(huì)用因次分析方法解決工程實(shí)際問題； 3.學(xué)會(huì)壓差計(jì)、流量計(jì)的使用方法；

4.學(xué)會(huì)識(shí)別組成管路中各個(gè)管件，閥門并了解其作用。

二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)

1.測(cè)定特定ε/ d條件下直管摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系。2.測(cè)定流體流經(jīng)閥門和彎頭時(shí)的阻力系數(shù)。

三、實(shí)驗(yàn)原理

由于流體粘性的存在，流體在流動(dòng)的過程中會(huì)發(fā)生流體間的摩擦，從而導(dǎo)致阻力損失。層流時(shí)阻力損失的計(jì)算式是由理論推導(dǎo)得到的；湍流時(shí)由于情況復(fù)雜得多，未能得出理論式，但可以通過實(shí)驗(yàn)研究，獲得經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算式。

1、直管阻力——采用因次分析法規(guī)劃實(shí)驗(yàn)：（1）影響過程的主要因素

hf =f(d, u,ρ,μ, l,ε)湍流時(shí)直管阻力損失hf與的大小取決于流體的物性（密度ρ、粘度μ）、流動(dòng)狀況（流速u）及流道的幾何尺寸和形狀（內(nèi)直徑d、長(zhǎng)度l、管壁粗糙程度ε），若每個(gè)自變量的數(shù)值變化10次，測(cè)取hf的值而其它自變量保持不變，6個(gè)自變量，根據(jù)正交網(wǎng)絡(luò)法規(guī)劃，實(shí)驗(yàn)次數(shù)將達(dá)10。

6化工原理實(shí)驗(yàn)教案

實(shí)驗(yàn)二

流體流動(dòng)阻力的測(cè)定

2、因次分析法規(guī)劃實(shí)驗(yàn)因次分析法是通過將變量組合成無(wú)因次數(shù)群，從而研究無(wú)因次數(shù)群之間的關(guān)系，大大減少實(shí)驗(yàn)自變量的個(gè)數(shù)，大幅度地減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)。在物理方程因次一致性的條件下，任何一個(gè)方程都可化為無(wú)因次方程；原方程共有7個(gè)變量；它們的因次分別為：d--[L]；u--[LT－]；ρ– [ML－]；μ--[ML－

113T－]；ε--[L]；h f--[LT－]，其中有[L]、[M]、[T] 3個(gè)基本因次；根據(jù)無(wú)因122次方程的變量總數(shù)等于原方程變量總數(shù)和基本因次數(shù)之差，可得無(wú)因次數(shù)群的個(gè)數(shù)π=7-3=4個(gè)。

即h f =f(d, u,ρ,μ, l,ε)→ π4 =f（π1，π2，π3）式中：?1?LL? ?L?d??L???d

?2??3??MLT??ML??L??LT??1?1?3?1????Re?1

?4??LT??u2?2hfhf2

由因次分析法可將對(duì)h f =f(d, u,ρ,μ, l,ε)的研究轉(zhuǎn)化成對(duì)無(wú)因次數(shù)群π4 =f（π1，π2，π3）之間關(guān)系的研究，即：

du?l??f(，)2u?dd'hf實(shí)驗(yàn)工作量將從106次實(shí)驗(yàn) → 103次實(shí)驗(yàn)，若實(shí)驗(yàn)設(shè)備已定，則：

du??lu2hf?f(,)???dd2 實(shí)驗(yàn)次數(shù)又將從103次實(shí)驗(yàn) → 102次實(shí)驗(yàn)，從而，實(shí)驗(yàn)工作量大大降低。若實(shí)驗(yàn)設(shè)備是水平直管，阻力損失表現(xiàn)為壓強(qiáng)的降低，即：

?Pdu??lu2?f(,)????dd2 2 化工原理實(shí)驗(yàn)教案

實(shí)驗(yàn)二

流體流動(dòng)阻力的測(cè)定

所以

du????f(,)2?ld?Pu?????d2其中

在實(shí)驗(yàn)裝置和物系已確定的情況下，摩擦系數(shù)λ只隨Re而變，實(shí)驗(yàn)操作變量?jī)H是流量，通過閥門的開度改變流量，用流量計(jì)測(cè)定流速，由壓差計(jì)測(cè)定壓差，用溫度計(jì)測(cè)定物系溫度，從而確定ρ和μ。

四、實(shí)驗(yàn)裝置

光滑直管為不銹鋼管，管徑20.5mm，測(cè)壓點(diǎn)間長(zhǎng)度2m；粗糙直管為鍍鋅管，管徑20.5mm，測(cè)壓點(diǎn)間長(zhǎng)度2m；兩根管并聯(lián)，通過球閥控制，直管和彎頭的壓強(qiáng)損失使用水銀壓差計(jì)測(cè)定，閘閥的壓強(qiáng)損失通過氯仿壓差計(jì)測(cè)定。

化工原理實(shí)驗(yàn)教案

實(shí)驗(yàn)二

流體流動(dòng)阻力的測(cè)定

實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為自來(lái)水，置于水箱內(nèi)循環(huán)使用，通過離心泵輸送，用流量計(jì)測(cè)定流速，用出口控制閥調(diào)節(jié)流量（注意：出口控制閥的安裝位置，流量調(diào)節(jié)閥一般不設(shè)在吸入側(cè)，以免在關(guān)小閥門使發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，也不宜裝在離泵很遠(yuǎn)的出口線上否則，在調(diào)節(jié)閥前面管段內(nèi)若有積存空氣時(shí)會(huì)發(fā)生泵的喘振，通常在靠近出口的管上安裝流量調(diào)節(jié)閥）。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：對(duì)照實(shí)驗(yàn)流程圖，熟習(xí)實(shí)驗(yàn)裝置及流程，識(shí)別組成管路中各個(gè)管件、閥門、壓差計(jì)并了解其作用；檢查軸承潤(rùn)滑情況，用手轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸節(jié)看其是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活；同時(shí)將水箱充水至80％。

2、打開壓差計(jì)平衡閥、四個(gè)引壓閥和切換閥；關(guān)閉各放氣閥和離心泵的出口控制閥，啟動(dòng)電源。（為什么？——離心泵在啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉出口閥門，可使軸功率低，以免電機(jī)燒壞；同時(shí)，在出口閥全開的情況下開動(dòng)離心泵，管內(nèi)流量瞬間達(dá)到最大值，壓差計(jì)也會(huì)隨著迅速上升，這樣很可能導(dǎo)致壓差計(jì)中的指示液被沖走）。

3、系統(tǒng)排氣（為什么？——?dú)怏w的存在會(huì)影響壓力傳遞，導(dǎo)致測(cè)量誤差）。? 管路排氣：先將控制閥開足然后再關(guān)閉，重復(fù)三次，排走總管中的大部分氣體，然后打開總管排氣閥，開足然后再關(guān)閉，重復(fù)三次。（注意平衡閥處于開啟狀態(tài)）

? 引壓管排氣：依次分別對(duì)六個(gè)放氣閥，開關(guān)重復(fù)三次，應(yīng)保持平衡閥在開啟狀態(tài)。

? 壓差計(jì)排氣：關(guān)閉平衡閥，緩慢旋動(dòng)壓差計(jì)上放氣閥排除壓差計(jì)中的氣泡，注意：此時(shí)眼睛要注視著U型壓差計(jì)中的指示液面的上升，先排進(jìn)壓管，后排低壓管（嚴(yán)防壓差計(jì)中水銀沖走），排氣完畢。

4、檢驗(yàn)排氣是否徹底。（如何檢驗(yàn)？——將出口控制閥打開至最大，再關(guān)閉出口閥，看U型壓差計(jì)讀數(shù)，若左右讀數(shù)相等，說(shuō)明排氣徹底，若左右讀數(shù)不等，重復(fù)上述3排氣順序。

化工原理實(shí)驗(yàn)教案

實(shí)驗(yàn)二

流體流動(dòng)阻力的測(cè)定

5、實(shí)驗(yàn)布點(diǎn)（如何布點(diǎn)？——將控制閥開至最大，讀取流量顯示儀讀數(shù)F大，然后關(guān)至水銀壓差計(jì)差值約0.08時(shí)，再讀取流量顯示儀讀數(shù)F小，確定流量范圍，在F大和F小之間布12～14個(gè)點(diǎn)，其中在大流量時(shí)少布點(diǎn)，小流量時(shí)多布點(diǎn)，這是由于Re在充分湍流區(qū)時(shí)λ～Re的關(guān)系是直線，所以在大流量時(shí)少布點(diǎn)，而Re在比較小時(shí)λ～Re的關(guān)系是曲線，所以在小流量時(shí)多布點(diǎn)。

6、測(cè)定：通過控制閥調(diào)節(jié)管道中的流量，從流量?jī)x讀出一系列流量，從相應(yīng)的壓差計(jì)讀取壓差。

7、開啟切換閥，測(cè)定另一根直管。

8、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打開壓差計(jì)上的平衡閥，先關(guān)閉控制閥后，再關(guān)閉泵（為什么？——防止出口管內(nèi)的流體倒流使葉輪受損），排出水槽內(nèi)的水（為什么？避免設(shè)備的銹蝕和凍裂），實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)原狀，并清理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。

9、上機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并打印處理結(jié)果，每小組打印一份。

六、思考題

1.本實(shí)驗(yàn)裝置采用了哪種型式的泵，操作時(shí)要不要灌水？ 2.流體在管路中流動(dòng)產(chǎn)生阻力的起因是什么？它取決于哪些因素？

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定前，為什么一定要排氣？如何排氣？如何檢查氣是否排凈？

七、注意事項(xiàng)

1、啟動(dòng)電源時(shí)，應(yīng)打開壓差計(jì)平衡閥和四個(gè)引壓閥，關(guān)閉各放氣閥，關(guān)閉離心泵的出口控制閥。

2、在排氣時(shí)，應(yīng)嚴(yán)防壓差計(jì)中的指示液被沖走。

3、測(cè)定數(shù)據(jù)前必須對(duì)管路及測(cè)壓系統(tǒng)進(jìn)行排氣，并檢查空氣是否確實(shí)排盡。

4、兩根并聯(lián)管共用一個(gè)流量計(jì)及測(cè)壓裝置，實(shí)驗(yàn)中只能逐根測(cè)定；進(jìn)行管道切換時(shí)，一定要先打開待測(cè)管道閥門，再關(guān)閉當(dāng)前管道閥門。

5、測(cè)定時(shí)待流量穩(wěn)定后再讀數(shù)。

八、作業(yè)

1、上機(jī)處理數(shù)據(jù)，并打印處理結(jié)果，每小組打印一份。

化工原理實(shí)驗(yàn)教案

實(shí)驗(yàn)二

流體流動(dòng)阻力的測(cè)定

2、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，應(yīng)包含：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)步驟、原始數(shù)據(jù)、計(jì)算示例，討論等，其中對(duì)計(jì)算示例，同一小組同學(xué)不得采用同一組數(shù)據(jù)處理。

第四篇：流體輸送總結(jié)

流體輸送學(xué)習(xí)總結(jié)

專業(yè)課上了一學(xué)期，從大一的基礎(chǔ)知識(shí)上升到專業(yè)層面，我們了解了化工專業(yè)的學(xué)習(xí)不僅僅是理論方面的，更重要的是實(shí)踐操作，在實(shí)踐中我們才能知道自己的不足之處有些知識(shí)可能我們課堂上講解的很好，做的也不錯(cuò)，但是到了實(shí)訓(xùn)室就可能會(huì)忘掉基本的操作步驟。主要是我們動(dòng)手操作的時(shí)間比較少，對(duì)機(jī)器還不能得心應(yīng)手。通過學(xué)習(xí)我們得了解自己的不足和該努力的地方。

通過一學(xué)期的學(xué)習(xí)雖然不能算得上有什么成就，但還是有點(diǎn)成果的，比如一些常見化工單元操作的基礎(chǔ)知識(shí)、流體力學(xué)的基本知識(shí)，動(dòng)手操作能力得到了鍛煉。本學(xué)期理論部分主要學(xué)習(xí)了流體輸送技術(shù)。流體輸送技術(shù)包括四流體輸送設(shè)備、流體輸送機(jī)械、流體輸送過程操作。流體輸送設(shè)備主要是：貯罐的分類，常用的貯罐形式，貯罐的附件，貯罐的選用。管子的分類，化工常用管子、管件、閥門的特點(diǎn)、適用場(chǎng)合，管路的連接方式。流體輸送機(jī)械主要是：離心泵的類型、常用的離心泵的特點(diǎn)與使用場(chǎng)合、型號(hào)主要性能參數(shù)與特性曲線、安裝高度、性能的主要影響因素、工作原理，往復(fù)式泵的特性。預(yù)習(xí)時(shí)我感覺內(nèi)容多、難度大，很多東西都看不懂只能在課堂上認(rèn)真聽講才能了解一些。通過學(xué)習(xí)這些內(nèi)容，我對(duì)離心泵有了較深入的認(rèn)識(shí)，對(duì)往復(fù)式泵有了初步了解。流體輸送過程操作主要是：流體輸送方式及輸送機(jī)械的選用，我知道了化工生產(chǎn)中液體物料有動(dòng)力輸送、壓力輸送、真空抽料三種輸送方法及三種輸送方法的特點(diǎn)、適用范圍。理論部分的內(nèi)容雖然不多，但是要想把它學(xué)好學(xué)透切還是要花點(diǎn)時(shí)間的。實(shí)踐部分進(jìn)行了離心泵的串聯(lián)及并聯(lián)、旋渦泵、真空抽料、壓力輸送的實(shí)際操作，離心泵的開車、停車、事故處理，液位控制的仿真操作?？雌饋?lái)容易，做起來(lái)難，尤其是流量計(jì)的操作，很難準(zhǔn)確控制。在這些操作過程中我掌握了用離心泵、旋渦泵、真空抽料、壓力輸送方法輸送流體的操作步驟及操作過程中的注意事項(xiàng)。我也認(rèn)識(shí)到了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，實(shí)踐能鞏固所學(xué)知識(shí)，檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)，鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力；但沒有理論指導(dǎo)，盲目的亂做，很容易出錯(cuò)。比如我們畫流程圖，必須仔細(xì)認(rèn)真，可能自己畫的時(shí)候感覺自己能看懂，就覺得沒什么了。但是老師對(duì)我們的要求是非常比較嚴(yán)格的，必須按照操作順序來(lái)畫，每個(gè)部件都必須標(biāo)準(zhǔn)化，而且必須任何操作的人員看到圖紙都能進(jìn)行操作。這導(dǎo)致我們這些不太認(rèn)真的人不得不多次修改后才能勉強(qiáng)合格。我們也知道老師對(duì)我們嚴(yán)格要求是對(duì)我們負(fù)責(zé)。這也是我們將來(lái)的工作環(huán)境的要求，要知道我們所從事的專業(yè)也算是高危行業(yè)，化工行業(yè)要求每一個(gè)員工必須認(rèn)真對(duì)待自己的崗位，要對(duì)自己負(fù)責(zé)也是對(duì)他人負(fù)責(zé)。所以我們必須認(rèn)真對(duì)待學(xué)習(xí)中遇到的問題，這樣也有利于培養(yǎng)我們的安全意識(shí)。在實(shí)踐操作過程當(dāng)中有很多人就是隨便應(yīng)付了事，認(rèn)為很簡(jiǎn)單，做完來(lái)就開始玩起來(lái)了。我們的實(shí)訓(xùn)室設(shè)備是有限得所以是分組進(jìn)行操作的，我們應(yīng)當(dāng)有效利用資源，自己對(duì)自己負(fù)責(zé)，多參與多動(dòng)手，畢竟這樣的機(jī)會(huì)不多，而且在讓你單個(gè)人進(jìn)行操作沒有組員指點(diǎn)的時(shí)候不一定就能完成，所以我也希望大家能多參與。在各個(gè)組的組員的努力下，我們動(dòng)手操作部分的任務(wù)基本上都能順利完成。

這學(xué)期也接近尾聲了，總的來(lái)說(shuō)還是有點(diǎn)收獲的，但是在學(xué)習(xí)中我發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足。搜尋信息的能力較差，獲取所需信息花費(fèi)較多的時(shí)間與精力。學(xué)習(xí)方法不科學(xué)，課后沒有及時(shí)預(yù)習(xí)。我也認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)際結(jié)合的重要性，化工生產(chǎn)中設(shè)備的選用除了要考慮設(shè)備的性能，還要考慮設(shè)備的實(shí)際價(jià)格，即兼顧理論上的正確性和實(shí)際上的可行性。所以我們還得繼續(xù)努力，為將來(lái)的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此也謝謝老師的嚴(yán)格教導(dǎo)。

第五篇：流體機(jī)械總結(jié)

離心式水泵主要由葉輪、葉片、外殼、泵軸和軸承等組成。離心式水泵工作原理：水泵啟動(dòng)前，應(yīng)先用水注滿泵腔和吸水管，以排除空氣，稱為灌引水。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，通過軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，位于葉輪中的水在離心力的作用下被甩向葉輪周圍壓向泵殼，通過排水管排至地面。與此同時(shí)葉輪中心進(jìn)水口處，由于水被拋至輪緣而形成真空，吸水井中的水在大氣壓的作用下，通過濾水器、底閥及吸水管進(jìn)入水泵，填補(bǔ)葉輪中心的真空，葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，吸水井中的水就不斷被吸入和甩出，形成了連續(xù)不斷的排水。離心式水泵分類：1按葉輪數(shù)目分：①單級(jí)水泵，泵軸上僅裝有一個(gè)葉輪。②多級(jí)水泵，泵軸上裝有幾個(gè)葉輪。2按水泵吸水方式：①單吸水泵，葉輪上僅有一個(gè)進(jìn)水口②雙吸水泵，葉輪兩側(cè)各有一個(gè)進(jìn)水口。3按泵殼結(jié)構(gòu)分①螺殼式水泵②分段式水泵，垂直泵軸心線的平面上有泵殼接縫③中開式水泵，在通過泵軸心線的水平面上有泵殼接縫。4按泵軸的位置分：①臥式水泵，泵軸呈水平位置②立式水泵，泵軸呈垂直位置。5按比轉(zhuǎn)數(shù)分：①低比轉(zhuǎn)數(shù)水泵，比轉(zhuǎn)數(shù)ns=40-80②中比轉(zhuǎn)數(shù)水泵，比轉(zhuǎn)數(shù)ns=80-150③高比轉(zhuǎn)數(shù)水泵，比轉(zhuǎn)數(shù)ns=150-300 流量：水泵在單位時(shí)間內(nèi)所排出水的體積，用符號(hào)Q表示，單位m3/s、m3/h。

楊程：?jiǎn)挝恢亓康乃ㄟ^水泵后所獲得的能量，用符號(hào)H表示，單位m。

水泵的允許吸上真空度：在保證水泵不發(fā)生汽蝕的情況下，水泵吸水口處所允許的真空度，用符號(hào)Hs表示，單位為m。

水泵的汽蝕余量：水泵吸入口處單位重量的水超出水的汽化壓力的富余能量，用符號(hào)△h表示，單位m。離心式水泵的理論壓頭方程，由于水流經(jīng)葉輪情況復(fù)雜，先作假設(shè)：①水在葉輪內(nèi)的流動(dòng)為穩(wěn)定流動(dòng)，即速度圖不隨時(shí)間變化②水是不可壓縮的，即密度ρ為一常數(shù)③水泵在工作時(shí)沒有任何能量損失，即原動(dòng)機(jī)傳遞給水泵軸的功率完全用于增加流經(jīng)葉輪水的能量④葉輪葉片數(shù)目無(wú)限多且為無(wú)限薄。這樣水流的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向恰好與葉片相切，葉片的厚度不影響葉輪的流量，在葉輪同一半徑處的流速相等、壓力相同。

離心式水泵理論壓頭方程又稱歐拉方程：HL=1/g（u2c2cosα2-u1c1cosα1）由速度圖知，c2cosα2=c2u

c1cosα1=c1u 所以HL=1/g（u2c2u-u1c1u）由此方程可以看出：①水從葉輪中所獲得的能量，僅與水在葉輪進(jìn)口及出口處的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，與水在流道中的流動(dòng)過程無(wú)關(guān)。如果水在葉輪進(jìn)口時(shí)沒有扭曲，即a1=900，則c1u=0，這時(shí)公式HL=1/g（u2c2u-u1c1u）可改寫為HL=1/g u2c2u②理論楊程HL與u2有關(guān)，而u2=πD2n/60。因此，增加轉(zhuǎn)速n和加大葉輪直徑D2，可以提高水泵的理論楊程。③流體所獲得的理論楊程HL與流體種類無(wú)關(guān)。對(duì)于不同流體，只要葉輪進(jìn)、出口處流體的速度三角形相同，都可以得到相同的HL。

葉輪流道與效率的關(guān)系：就葉輪流道阻力而言，后彎葉片因流道長(zhǎng)，斷面變化的擴(kuò)散角小，流動(dòng)結(jié)構(gòu)變化緩慢，所以流動(dòng)能量損失最小，效率最高。相反前彎葉片的流道短而寬，斷面變化的擴(kuò)散角大，流動(dòng)結(jié)構(gòu)變化劇烈，流動(dòng)阻力較大，流動(dòng)損失也大，是三種葉片中效率最低的，徑向葉片的葉輪效率居中。

根據(jù)能量損失的形式不同，可將離心式水泵的損失分為機(jī)械損失、容積損失和水力損失。

水泵的工況點(diǎn)：把水泵特性曲線和管路特性曲線按同一比例畫在同一坐標(biāo)圖上，所得的交點(diǎn)M就是水泵的工作點(diǎn)。

水泵發(fā)生汽蝕的根本原因：葉輪入口處的壓力低于水在當(dāng)時(shí)水溫下的汽化壓力。一旦發(fā)生汽蝕，水泵的特性將嚴(yán)重惡化。因此，要按照不發(fā)生汽蝕的條件確定水泵的吸水高度。

水泵串聯(lián)的主要目的是為了增加楊程，并聯(lián)的主要目的是為了增加流量。

改變轉(zhuǎn)速的方法：①皮帶輪調(diào)速 泵與電動(dòng)機(jī)采用三角帶式傳動(dòng)，通過改變泵或電動(dòng)機(jī)的帶輪的大小來(lái)調(diào)速。這種方法使用廣泛，但調(diào)速范圍有限，且不能隨時(shí)自動(dòng)調(diào)速，需要停機(jī)換輪②變頻調(diào)速 利用變頻調(diào)速器，通過改變電流頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變泵的轉(zhuǎn)速。該方法優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)泵轉(zhuǎn)速的無(wú)極調(diào)速。但是由于變頻調(diào)速器的價(jià)格較高，目前應(yīng)用尚不普遍③采用變速電動(dòng)機(jī) 由于這種電動(dòng)機(jī)較貴，且效率低，故應(yīng)用不廣泛。

如何評(píng)價(jià)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性？提高水泵運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性的主要方法有那些？水泵運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性可用噸水百米電耗和排水系統(tǒng)效率的大小進(jìn)行評(píng)價(jià)。方法：提高水泵的運(yùn)行效率、降低排水管路阻力、改善吸水管路的特性和實(shí)行科學(xué)管理。

水泵房管子道的作用是什么？水倉(cāng)的作用是什么？至少要幾個(gè)？管子道作用：若因突然涌水淹沒了井底車場(chǎng)和運(yùn)輸大巷，管子道可作為安全出口，必要是撤離人員和搬運(yùn)設(shè)備。水倉(cāng)作用：一是遇到突然斷電或排水設(shè)備發(fā)生事故暫時(shí)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，容納無(wú)法排水期間的涌水，二是具有減小水流速度，沉淀礦水中的泥沙，防止排水系統(tǒng)堵塞和減少排水設(shè)備磨損。主倉(cāng)和副倉(cāng)。

D型泵是單吸、多級(jí)、分段式離心泵。主要有轉(zhuǎn)動(dòng)部分、固定部分。軸承部分和密封部分等組成。

葉輪是離心式水泵的主要部件，作用是將電動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能傳遞給水，使水的壓力能和動(dòng)能得到提高。D型水泵第一級(jí)葉輪的入口直徑大于其余各級(jí)葉輪的入口直徑，這樣可以減少水進(jìn)入首級(jí)葉輪的速度，提高水泵的抗汽蝕性能，同時(shí)，D型水泵葉輪葉片的入口邊緣呈扭曲狀，以保證全部葉片入口斷面都適應(yīng)入口水流，從而減少水流對(duì)入口的沖擊損失，這是這種水泵初始楊程較高和效率曲線平坦的原因之一。

固定部分主要包括進(jìn)水段（前段）、出水段（后段）和中間段等部件，并用拉緊螺栓將它們連接在一起。吸水口位于進(jìn)水段，為水平方向，出水口位于出水段，為垂直向上。導(dǎo)水圈葉片數(shù)應(yīng)比葉輪葉片數(shù)多一片或少一片，使其互為質(zhì)數(shù)，否則會(huì)出現(xiàn)葉輪葉片與導(dǎo)水圈葉片重疊的現(xiàn)象，造成流速脈動(dòng)，產(chǎn)生沖擊和震動(dòng)。

填料裝置，吸水側(cè)填料裝置的作用是防止空氣進(jìn)入泵內(nèi)，排水側(cè)填料裝置的作用是防止高壓水向外泄漏。平衡盤法廣泛地應(yīng)用在多級(jí)離心式水泵上，使用平衡盤時(shí)，不能同時(shí)使用推力軸承，并應(yīng)保證回水管暢通。離心式水泵啟動(dòng)前必須向泵灌注引水，并在關(guān)閉閘閥的情況下進(jìn)行啟動(dòng)。停止水泵時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉閘閥，而后停機(jī)。噸水百米電耗，即水泵將1t的水提高100m所消耗的電量。礦山排水系統(tǒng)有單水平開采直接排水系統(tǒng)和單水平開采分段排水系統(tǒng)以及多水平同時(shí)開采的排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)中主要有水泵房、管子道、水倉(cāng)等硐室，它們一般都布置井底車場(chǎng)附近。水泵房尺寸大小與水泵機(jī)組的數(shù)量和外型尺寸有關(guān)。

什么叫通風(fēng)機(jī)的全壓、靜壓和動(dòng)壓，它們之間有何關(guān)系？通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓；一部分用于克服網(wǎng)路阻力，另一部分則消耗在空氣排入大氣時(shí)的速度能的損失上。通常，將通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的全部風(fēng)壓稱為全壓；用于克服網(wǎng)路阻力的有益

風(fēng)壓稱為靜壓。通風(fēng)機(jī)出口斷面的速度能為動(dòng)壓。通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的全壓包括靜壓和動(dòng)壓兩部分，靜壓所占比例越大，這臺(tái)通風(fēng)機(jī)克服網(wǎng)路阻力的能力也就越大。因此，在設(shè)計(jì)和使用通風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)努力提高通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生靜壓的能力。通風(fēng)機(jī)的噪聲是如何產(chǎn)生的？常見的消聲措施有哪些？通風(fēng)機(jī)的噪聲包括氣動(dòng)噪聲、機(jī)械噪聲和電磁性噪聲。①氣動(dòng)噪聲是通風(fēng)機(jī)噪聲的主要部分，它又包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲是由于葉輪告訴旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片作周期性運(yùn)動(dòng)，引起空氣壓力脈動(dòng)而產(chǎn)生的。渦流噪聲主要是由于葉輪葉片與空氣互相作用時(shí)，在葉片周圍的氣流引起渦流，這種渦流在粘性力作用下又分裂成一系列小渦流，使氣流壓力脈動(dòng)而產(chǎn)生的。②機(jī)械噪聲包括通風(fēng)機(jī)軸承、皮帶及傳動(dòng)的噪聲，轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)噪聲。③電磁性噪聲，電磁性噪聲主要產(chǎn)生于電動(dòng)機(jī)。消聲措施：吸聲。消聲器、隔聲和減振。

礦山常用的通風(fēng)機(jī)，按氣體在通風(fēng)機(jī)葉輪中流動(dòng)情況，分為離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)兩大類。

離心式通風(fēng)機(jī)：氣體沿軸向進(jìn)入葉輪，并沿徑向流出的通風(fēng)機(jī)。

軸流式通風(fēng)機(jī)：氣體沿軸向進(jìn)入葉輪，仍沿軸向流出的通風(fēng)機(jī)。

離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)的工作原理都是由于氣流通過葉輪時(shí)，受到葉輪作用而獲得能量，從而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)的目的，但因結(jié)構(gòu)不同，兩者間又有區(qū)別：在離心式通風(fēng)機(jī)中，氣流都是徑向流動(dòng)，而在軸流式通風(fēng)機(jī)中，氣流是沿軸向流動(dòng)。

風(fēng)量就是指單位時(shí)間內(nèi)通風(fēng)機(jī)排出氣體的體積。風(fēng)壓是指單位體積的空氣流經(jīng)通風(fēng)機(jī)后所獲得的能量用H表示，單位為Pa。

描述離心式和軸流式通風(fēng)機(jī)特性的理論風(fēng)壓方程式和理論風(fēng)壓與理論流量的關(guān)系式，同意表示為：理論風(fēng)壓方程式：HL=ρ（u2c2u-u1c1u理論風(fēng)壓與理論流量關(guān)系式：HL=ρu22-ρu2cotβ2Q1/S

等積孔就是設(shè)想在薄壁上開一面積為Ac的理想孔口，流過該孔口的流量等于網(wǎng)路的風(fēng)量，孔口兩側(cè)的壓差等于網(wǎng)路的阻力。

當(dāng)網(wǎng)路風(fēng)量一定時(shí)，等積孔面積愈大，網(wǎng)路阻力愈小，則通風(fēng)愈容易。反之等積孔面積愈小，網(wǎng)路阻力愈大，則通風(fēng)愈困難。

工業(yè)利用區(qū)：在通風(fēng)機(jī)的特性曲線上，找出一個(gè)即滿足穩(wěn)定性又滿足經(jīng)濟(jì)性的工作范圍，此范圍就稱為通風(fēng)機(jī)的工業(yè)利用區(qū)。

通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的基本方法有串聯(lián)工作和并聯(lián)工作兩種，串聯(lián)工作的主要目的是為了增大風(fēng)壓，并聯(lián)工作的主要目的是為了增大風(fēng)量。

3通風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)與停止，對(duì)于風(fēng)壓特性曲線沒有不穩(wěn)定段的離心式通風(fēng)機(jī)，因流量為零時(shí)功率最小，故應(yīng)在閘門完全關(guān)閉的情況下進(jìn)行啟動(dòng)。對(duì)于風(fēng)壓特性曲線上有不穩(wěn)定段的軸流式通風(fēng)機(jī)，若由于不穩(wěn)定而產(chǎn)生的風(fēng)壓波動(dòng)量不大時(shí)，也可以選擇功率最低點(diǎn)為啟動(dòng)工況，此時(shí)閘門應(yīng)半開，流量約為正常流量的30-40%，若不穩(wěn)定時(shí)風(fēng)壓波動(dòng)太大，也允許在全開閘門情況下啟動(dòng)，啟動(dòng)工況應(yīng)落在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。停止操作為啟動(dòng)操作逆過程。

離心式通風(fēng)機(jī)應(yīng)在關(guān)閉閘門的情況下啟動(dòng)，而軸流式通風(fēng)機(jī)應(yīng)在閘門半開或全開的情況下啟動(dòng)。

4離心式和軸流式通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線，反映的是某臺(tái)通風(fēng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的特性，而離心式通風(fēng)機(jī)的類型特性曲線，則反映了同類型的所有通風(fēng)機(jī)，在不同轉(zhuǎn)速下的特性。只要是同類型通風(fēng)機(jī)，在相似工況下，各類型系數(shù)必為定值。

5通風(fēng)機(jī)在網(wǎng)路中工作時(shí)，所產(chǎn)生的風(fēng)壓H包括靜壓Hj和動(dòng)壓Hd兩部分。前者用于克服網(wǎng)路阻力，后者則隨氣流消耗在大氣中。通風(fēng)網(wǎng)路的阻力大小，可用網(wǎng)路阻力損失常數(shù)R或Rj和等積孔AC的大小來(lái)表示。R或Rj越大，AC越小，說(shuō)明通風(fēng)越困難，反之越容易。

6在確定通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意，若通風(fēng)機(jī)的特性曲線是全壓特性曲線（如離心式通風(fēng)機(jī)），則網(wǎng)路特性曲線也應(yīng)為全阻力特性曲線；若通風(fēng)機(jī)的特性曲線是靜壓特性曲線（如軸流式通風(fēng)機(jī)）則網(wǎng)路特性曲線也應(yīng)當(dāng)采用靜阻力特性曲線。

煤礦常用離心式通風(fēng)機(jī)有4-72-11型，G4-73-11型和K4-73-01型，它們的主要部件包括葉輪、進(jìn)風(fēng)口集流器、機(jī)殼、傳動(dòng)軸、進(jìn)氣箱、前導(dǎo)器等組成。前兩種通風(fēng)機(jī)的葉輪為單側(cè)進(jìn)風(fēng)，后者為雙側(cè)進(jìn)風(fēng)。這些通風(fēng)機(jī)的葉輪葉片都是后彎?rùn)C(jī)翼型，具有良好的空氣動(dòng)力性能，效率較高，葉輪都經(jīng)過了動(dòng)、靜平衡校正，故運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，噪音低。為了便于調(diào)節(jié)工況，G4-73-11型通風(fēng)機(jī)還配置了前導(dǎo)器，為將外界空氣導(dǎo)入通風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口，K4-73-01型通風(fēng)機(jī)還沒有進(jìn)氣箱。

4-72-11型通風(fēng)機(jī)主要由葉輪機(jī)殼、進(jìn)風(fēng)口和傳動(dòng)部分等組成。葉輪是離心式通風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵部件，它由前盤、后盤、葉片和輪轂等零件焊接或鉚接而成。集流器的作用是保證氣流均勻、平穩(wěn)地進(jìn)入葉輪入口，減少流動(dòng)損失，降低進(jìn)口渦流噪音。機(jī)殼的作用：將葉輪進(jìn)出口的氣體匯集起來(lái)，導(dǎo)致通風(fēng)機(jī)的出口，并將氣體的部分動(dòng)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。因氣流速度轉(zhuǎn)向，會(huì)使葉輪進(jìn)口的氣流很不均勻。在進(jìn)口集流器之前安裝進(jìn)氣箱，可改善這種狀況。進(jìn)口導(dǎo)流器（前導(dǎo)器）的作用：擴(kuò)大適用范圍，提高調(diào)節(jié)性能。2K60型軸流式通風(fēng)機(jī)的葉輪采用了機(jī)翼扭曲葉片葉輪，從而避免了氣流的徑向流動(dòng)。

離心式和軸流式通風(fēng)機(jī)比較：1結(jié)構(gòu)比較，軸流式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，重量較輕；但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且各部件都裝在筒式機(jī)殼內(nèi)，故障較多，維護(hù)困難。2性能比較①風(fēng)量，軸流式通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量較大而風(fēng)壓較低，離心式通風(fēng)機(jī)則相反。②效率，軸流式通風(fēng)機(jī)的平均效率比離心式通風(fēng)機(jī)高，但最高效率比離心式通風(fēng)機(jī)低③特性曲線，軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線呈馬鞍型，且在工業(yè)利用區(qū)內(nèi)很陡斜，適用于礦井阻力變化大而風(fēng)量變化較小的礦井。離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線較平緩，適用于風(fēng)量變化大而通風(fēng)阻力變化較小的礦井。3傳動(dòng)方式比較，軸流式通風(fēng)機(jī)允許的圓周速度一般比離心式允許的圓周速度大，故前者可用高速電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)（高速電動(dòng)機(jī)效率高、價(jià)格低），而后者只有部分型號(hào)的通風(fēng)機(jī)（如G4-73-11型）采用電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)。4啟動(dòng)方式和運(yùn)轉(zhuǎn)比較，軸流式通風(fēng)機(jī)應(yīng)在閘門半開或全開的情況下啟動(dòng)，而離心式通風(fēng)機(jī)則應(yīng)在閘門全閉的情況下啟動(dòng)。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)風(fēng)量突然增加時(shí)，軸流式通風(fēng)機(jī)的功率增加不多，不易過載，而離心式通風(fēng)機(jī)則相反。5工況調(diào)節(jié)方法比較，軸流式通風(fēng)機(jī)可通過改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速、葉片安裝角度、減少葉輪級(jí)數(shù)和葉片數(shù)目，調(diào)節(jié)前導(dǎo)器等多種方法以及使用閘門節(jié)流法進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)礦井風(fēng)量、風(fēng)壓的變化。但是離心式通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方法較少，一般只能采用閘門節(jié)流法或改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速和前導(dǎo)器調(diào)節(jié)法。因此，軸流式通風(fēng)機(jī)可調(diào)性優(yōu)于離心式通風(fēng)機(jī)。6并聯(lián)工作的穩(wěn)定性方面比較，軸流式通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的穩(wěn)定性比較差，而離心式通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的穩(wěn)定性較好。7反風(fēng)方面比較，軸流式通風(fēng)機(jī)即可用反

風(fēng)道反風(fēng)，也能反轉(zhuǎn)反風(fēng)，但離心式通風(fēng)機(jī)只能采用反風(fēng)道反風(fēng)。8噪音比較，軸流式通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生很大的噪音，如不采取消音措施，大都超過相關(guān)規(guī)定，而采用消音裝置時(shí)，則會(huì)增加相應(yīng)費(fèi)用，同時(shí)增大通風(fēng)阻力。離心式通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音較小，一般不超過國(guó)家的有關(guān)規(guī)定。但大型高速離心式風(fēng)機(jī)，也應(yīng)增設(shè)消音裝置。反風(fēng)：像這種根據(jù)實(shí)際需要，人為地臨時(shí)改變通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)流方向，叫做反風(fēng)。

主要通風(fēng)系統(tǒng)必須裝置兩套同等能力的通風(fēng)機(jī)(包括電動(dòng)機(jī))其中一套工作，一套備用。備用通風(fēng)機(jī)必須能在10min內(nèi)開動(dòng)。若選用軸流式通風(fēng)機(jī)，應(yīng)計(jì)算出通風(fēng)機(jī)必須產(chǎn)生的靜壓，若選用離心式通風(fēng)機(jī)，則應(yīng)計(jì)算出通風(fēng)機(jī)必須產(chǎn)生的全壓，同時(shí)作出擴(kuò)散器設(shè)計(jì)。所選通風(fēng)機(jī)應(yīng)既能滿足礦井生產(chǎn)需要，又能滿足穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性要求。礦井通風(fēng)的方法：①自然通風(fēng)，是利用井上下的氣溫差和兩井口位于不同水平所造成的壓力差，而使空氣流動(dòng)的。②機(jī)械通風(fēng)，是利用通風(fēng)機(jī)，強(qiáng)迫井上下的空氣按一定的方向進(jìn)行交流。

礦井通風(fēng)方式：①抽出式通風(fēng)②壓入式通風(fēng)

通風(fēng)機(jī)分類：①按工作原理：葉片式和容積式②按風(fēng)機(jī)出口壓力：通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、真空泵

1.水泵正常工作條件：①穩(wěn)定工作條件②泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)條件③泵不發(fā)生汽蝕的條件。

2.水泵相似的條件是什么？彼此相似的水泵在相應(yīng)工況下的參數(shù)間存在怎樣的關(guān)系？同一臺(tái)水泵參數(shù)間又有怎樣的關(guān)系？相似條件①幾何相似②運(yùn)動(dòng)相似③動(dòng)力相似。相似水泵參數(shù)關(guān)系：①流量關(guān)系Q/Q‘

=λ

3n/n’

②楊程關(guān)系

H/H’=λ2(n/n’)2③功率關(guān)系PZ/P’’

Z=λ5(n/n’)3γη’/γη 同一臺(tái)水泵①流量關(guān)系Q/Q‘

=n/n’

② 楊程關(guān)系

H/H’=(n/n’)2③功率關(guān)系P’Z/PZ=(n/n’)3

3.水泵工況點(diǎn)條件的目的？有那些調(diào)節(jié)方法？目的：一是使水泵的工況點(diǎn)始終滿足正常工作條件，二是使水泵的流量和楊程滿足實(shí)際工作的需要。方法：1改變管路特性曲線調(diào)節(jié)法①閘門節(jié)流法②管路并聯(lián)調(diào)節(jié)法③旁路分流調(diào)節(jié) 2改變水泵特性曲線調(diào)節(jié)法①減少葉輪數(shù)目調(diào)節(jié)法②切割葉輪外徑調(diào)節(jié)法③改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法 4.軸向推力是如何產(chǎn)生的？有那些平衡軸向推力的方法？①由于作用在葉輪前、后輪盤上的壓力不平衡而產(chǎn)生軸向推力②由于葉輪內(nèi)水流動(dòng)量發(fā)生變化而產(chǎn)生的軸向推力③由于大小口環(huán)磨損嚴(yán)重，泄漏量增加，使前后輪盤上的壓力分布規(guī)律發(fā)生變化，從而引起軸向推力的增加。方法：平衡孔法、對(duì)稱布置葉輪法、雙吸葉輪法、平衡葉片法、平衡鼓法、平衡盤法、推力軸承法。

5.離心式水泵為什么要在關(guān)閉調(diào)節(jié)閘閥的情況下啟動(dòng)和停止？關(guān)閉閘閥啟動(dòng)水泵的原因，是由于離心式水泵零流量時(shí)軸功率最小，這樣可降低啟動(dòng)電流。但水泵也不能長(zhǎng)時(shí)間在零流量情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，否則會(huì)強(qiáng)烈發(fā)熱。一般空轉(zhuǎn)時(shí)間不應(yīng)超過3min。停泵時(shí)，先逐漸關(guān)閉排水管上的閘閥，使水泵進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)，而后關(guān)閉真空表的旋塞，在按停電按鈕，停止電動(dòng)機(jī)。若不如此，則會(huì)因逆止閥的突然關(guān)閉，使水流速度發(fā)生突變，產(chǎn)生水擊。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)擊毀水泵。6.等積孔與網(wǎng)路阻力的大小有何關(guān)系？當(dāng)網(wǎng)路風(fēng)量一定時(shí)，等積孔面積愈大，網(wǎng)路阻力愈小，則通風(fēng)愈容易。反之等積孔面積愈小，網(wǎng)路阻力愈大，則通風(fēng)愈困難。7.如何確保通風(fēng)機(jī)工作的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性？通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)有那些的調(diào)節(jié)方法？穩(wěn)定工作條件：HM≤0.9Hjmax

經(jīng)濟(jì)工作條件：ηM≥0.8η

jmax

和ηM≥0.6 1改變網(wǎng)路特性曲

線，可通過閘門節(jié)流法來(lái)實(shí)現(xiàn)；2改變通風(fēng)機(jī)的特性曲線

①改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法②前導(dǎo)器調(diào)節(jié)法③改變?nèi)~輪葉片安裝角調(diào)節(jié)法④改變?nèi)~片數(shù)目調(diào)節(jié)⑤各種調(diào)節(jié)方法比較 8.軸流式通風(fēng)機(jī)有哪些主要部件？各起什么作用？軸流式風(fēng)機(jī)主要?dú)鈩?dòng)零部件有葉輪、導(dǎo)葉、機(jī)殼、集流器（集風(fēng)器）。疏流器（流線體）和擴(kuò)散器、傳動(dòng)部分等。葉輪用來(lái)對(duì)流體做功以提高流體能量的關(guān)鍵部件。主要由葉片和輪轂組成，葉片多為機(jī)翼扭曲葉片。導(dǎo)葉：導(dǎo)葉的作用是確定流體通過葉輪前或后的流動(dòng)方向，減少氣流流動(dòng)的能量損失。對(duì)于后導(dǎo)葉還有將葉輪出口旋繞速度的動(dòng)壓轉(zhuǎn)換成靜壓的作用。集流器和疏流器：集流器和疏流器改善氣體進(jìn)入風(fēng)機(jī)的條件，使氣體在流入葉輪的過程中過流斷面變小，以減少入口流動(dòng)損失，提高風(fēng)機(jī)效率。擴(kuò)散器的作用是將流體的部分動(dòng)壓轉(zhuǎn)換為靜壓，以提高風(fēng)機(jī)靜效率。其結(jié)構(gòu)形式有筒型和錐型兩種。

9.為什么離心式通風(fēng)機(jī)要在閘門關(guān)閉的情況下啟動(dòng)，而軸流式通風(fēng)機(jī)則應(yīng)在閘門全開或半開的情況下啟動(dòng)？對(duì)于風(fēng)壓特性曲線沒有不穩(wěn)定段的離心式通風(fēng)機(jī)，因流量為零時(shí)功率最小，故應(yīng)在閘門完全關(guān)閉的情況下進(jìn)行啟動(dòng)。對(duì)于風(fēng)壓特性曲線上有不穩(wěn)定段的軸流式通風(fēng)機(jī)，若由于不穩(wěn)定而產(chǎn)生的風(fēng)壓波動(dòng)量不大時(shí)，也可以選擇功率最低點(diǎn)為啟動(dòng)工況，此時(shí)閘門應(yīng)半開，流量約為正常流量的30-40%，若不穩(wěn)定時(shí)風(fēng)壓波動(dòng)太大，也允許在全開閘門情況下啟動(dòng)，啟動(dòng)工況應(yīng)落在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。停止操作為啟動(dòng)操作逆過程。

10.4-72-11型離心式通風(fēng)機(jī)由哪幾部分組成？這種通風(fēng)機(jī)效率較高的原因是什么？葉輪、機(jī)殼、進(jìn)風(fēng)口、皮帶輪、機(jī)軸、軸承、出風(fēng)口、軸承架。4-72-11型通風(fēng)機(jī)的葉輪由10個(gè)中空后彎?rùn)C(jī)翼型葉片、雙曲線型前盤和平板型后盤組成。為使氣流以較小的阻力進(jìn)入葉輪，有一用鋼板制成的收斂形進(jìn)風(fēng)口。該通風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口為錐弧形整體結(jié)構(gòu)，前部分為圓錐形的收斂段，后部分（接葉輪進(jìn)口部分）是近似雙曲線的擴(kuò)散段，中間部分為收斂較大的喉部。氣流在進(jìn)風(fēng)口中流動(dòng)時(shí)，在進(jìn)風(fēng)口前部氣流加速，在喉部形成高速氣流，在進(jìn)風(fēng)口后部速度降低并均勻擴(kuò)散，進(jìn)入葉輪，這種風(fēng)口阻力小，進(jìn)入葉輪的空氣擴(kuò)散均勻，是通風(fēng)機(jī)高效的一個(gè)原因。為收集從葉輪甩出的氣體，并使其動(dòng)力轉(zhuǎn)為靜壓，設(shè)一蝸形機(jī)殼，葉輪用優(yōu)質(zhì)錳鋼制成，并經(jīng)靜平衡和動(dòng)平衡校正，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、高效，全壓效率可達(dá)91%。