化工原理(第四期)

秦瑞香、许静、蒋松山、江文、屈龙、余波

目录

  • 1 课程简介
    • 1.1 课程简介
  • 2 绪论
    • 2.1 绪论
  • 3 流体流动
    • 3.1 流体的物理性质
    • 3.2 流体静力学
    • 3.3 流体流动的基本方程
    • 3.4 流体流动现象
    • 3.5 流体在管内的流动阻力
    • 3.6 管路计算
    • 3.7 流量测量
    • 3.8 思政园地
    • 3.9 思维导图
    • 3.10 章节测验及练习题
  • 4 流体输送机械
    • 4.1 离心泵
      • 4.1.1 离心泵的工作原理和主要部件
      • 4.1.2 离心泵的主要性能参数与特性曲线
      • 4.1.3 离心泵的气蚀现象与允许安装高度
      • 4.1.4 离心泵的工作点与流量调节
    • 4.2 其它类型液体输送机械
    • 4.3 气体输送和压缩机械
    • 4.4 思政园地
    • 4.5 章节测验及练习题
    • 4.6 思维导图
  • 5 非均相物系分离
    • 5.1 概述
    • 5.2 沉降分离
    • 5.3 过滤
    • 5.4 离心机
    • 5.5 固体流态化
    • 5.6 思政园地
    • 5.7 章节测验及练习题
    • 5.8 思维导图
  • 6 传热
    • 6.1 概述
    • 6.2 热传导
    • 6.3 对流传热概述
    • 6.4 传热过程计算
    • 6.5 对流传热系数关联式
    • 6.6 辐射传热
    • 6.7 换热器
    • 6.8 思政园地
    • 6.9 思维导图
    • 6.10 章节测验及练习题
  • 7 蒸发
    • 7.1 蒸发设备
    • 7.2 单效蒸发
    • 7.3 多效蒸发
    • 7.4 思政园地
    • 7.5 思维导图
    • 7.6 章节测验及练习题
  • 8 蒸馏
    • 8.1 概述
    • 8.2 两组分溶液的气液平衡
    • 8.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
    • 8.4 精馏原理和流程
    • 8.5 两组分连续精馏的计算
      • 8.5.1 物料衡算和操作线方程
      • 8.5.2 理论板层数的求法
      • 8.5.3 回流比的影响及其选择
      • 8.5.4 塔高和塔径的计算及精馏过程的节能措施
    • 8.6 间歇精馏
    • 8.7 恒沸精馏和萃取精馏
    • 8.8 思政园地
    • 8.9 思维导图
    • 8.10 章节测验及练习题
  • 9 吸收
    • 9.1 气体吸收的相平衡关系
    • 9.2 传质机理与吸收速率
    • 9.3 吸收塔的计算
    • 9.4 吸收系数
    • 9.5 其他条件下的吸收和脱吸
    • 9.6 思政园地
    • 9.7 思维导图
    • 9.8 章节测验及练习题
  • 10 蒸馏和吸收塔设备
    • 10.1 概述
    • 10.2 板式塔
    • 10.3 填料塔
    • 10.4 思政园地
    • 10.5 思维导图
    • 10.6 章节测验及练习题
  • 11 液-液萃取
    • 11.1 概述
    • 11.2 三元体系的液-液平衡
    • 11.3 萃取过程的流程和计算
    • 11.4 思政园地
    • 11.5 思维导图
    • 11.6 章节测验及练习题
  • 12 干燥
    • 12.1 湿空气的性质及湿焓图
    • 12.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算
    • 12.3 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系
    • 12.4 干燥设备
    • 12.5 思政园地
    • 12.6 章节测验及练习题
  • 13 结晶和膜分离
    • 13.1 结晶
    • 13.2 膜分离
    • 13.3 思政园地
    • 13.4 思维导图
    • 13.5 章节测验及练习题
流量测量
  • 1 3.7流量测量
  • 2 视频
  • 3 教案PPT
  • 4 习题检测

一、流速计

1. 测速管

测速管又称毕托(Pitot)管。测速管测定的流速是管道截面上某一点的局部值,称为点速度。 

测速管的内管测得的为管口所在位置的局部流体动能与静压能之和,合称为冲压能。

测速管的外管前端壁面四周的测压孔口与管道中流体的流动方向相平行,故测得的是流体的静压能。

U管压差计的读数反映的是测量点处的冲压能与静压能之差Δh。

由点速度获得管截面上的平均流速。

测速管的测量准确度与其制造精度有关。一般情况下,需引入一个校正系数C。

对于标准的测速管,C=1;通常取C=0.98~1.00。可见C值很接近于1,故实际使用时常常也可不进行校正。

测速管的优点是对流体的阻力较小,适用于测量大直径管路中的气体流速。测速管不能直接测出平均流速,且读数较小,常需配用微差压差计。当流体中含有固体杂质时,会将测压孔堵塞,故不宜采用测速管。

二、流量计

1. 孔板流量计

在管道里插入一片与管轴垂直并带有通常为圆孔的金属板,孔的中心位于管道的中心线上。这样构成的装置,称为孔板流量计。孔板称为节流元件。

设不可压缩流体在水平管内流动,取孔板上游流体流动截面尚未收缩处为截面1-1′,下游截面应取在缩脉处,以便测得最大的压强差读数,但由于缩脉的位置及其截面积难以确定,故以孔板孔口处为下游截面o-o′。在截面1-1′与o-o′间列伯努利方程式,并暂时略去两截面间的能量损失。

孔板流量计是一种容易制造的简单装置。当流量有较大变化时,为了调整测量条件,调换孔板亦很方便。它的主要缺点是流体经过孔板后能量损失较大。

孔板流量计安装位置的上、下游都要有一段内径不变的直管,以保证流体通过孔板之前的速度分布稳定。若孔板上游不远处装有弯头、阀门等,流量计读数的精确性和重现性都会受到影响。通常要求上游直管长度为50d1,下游直管长度为10d1。若Ao/A1较小,则这段长度可缩短一些。

2. 文丘里流量计

为了减少流体流经节流元件时的能量损失,可以用一段渐缩、渐扩管代替孔板,这样构成的流量计称为文丘里流量计或文氏流量计,文丘里流量计上游的测压口(截面a处)距管径开始收缩处的距离至少应为二分之一管径,下游测压口设在最小流通截面o处(称为文氏喉)。

文丘里流量计的工作原理类似于孔板流量计,因此,可得到与孔板流量计相同的公式。

文丘里流量计能量损失小,为其优点,但各部分尺寸要求严格,需要精细加工,所以造价也就比较高。

3. 转子流量计

转子流量计(rotary flowmeter)称为变截面流量计,即压力差几乎保持不变,而收缩的截面积随流量变化。当转子停留在某固定位置时,转子与玻璃管之间的环形面积就是某固定值。此时流体流经该环形截面的流量和压强差的关系与流体通过孔板流量计小孔的情况类似,因此可仿照孔板流量计的流量公式写出转子流量计的流量公式。

 转子流量计的刻度与被测流体的密度有关。通常流量计在出厂之前,选用水和空气分别作为标定流量计刻度的介质。当应用于测量其他流体时,需要对原有的刻度加以校正。

 转子流量计读取流量方便,能量损失很小,测量范围也宽,能用于腐蚀性流体的测量。但因流量计管壁大多为玻璃制品,故不能经受高温和高压,在安装使用过程中也容易破碎,且要求安装时必须保持垂直。