化工原理(2024-2025-2)

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
传热过程计算
  • 1 传热过程计算
  • 2 视频
  • 3 教案PPT
  • 4 习题检测
  • 5 思维导图

1、传热过程计算包括两大类:设计计算和操作型计算。对于设计型计算,主要计算所需的换热面积,首先通过热量衡算求得换热器的传热量,包括有无相变化等。




2、总传热速率微分方程:



3、总传热系数K的计算:总传热系数(简称传热系数)K是评价换热器性能的一个重要参数,又是换热器的传热计算所需的基本数据。K的数值与流体的物性、传热过程的操作条件及换热器的类型等诸多因素有关,因此K值的变动范围较大。K值的来源:①K值的计算;②实验查定;③经验数据。

两流体通过管壁的传热包括以下过程: ①热流体在流动过程中将热量传给管壁的对流传热;②通过管壁的热传导;③管壁与流动中的冷流体之间的对流传热。

包括对流传热热阻、管壁热阻、污垢热阻三部分组成。

4、总传热系数的分析:



若传热面为平壁或薄管壁,则


当管壁热阻和污垢热阻均可忽略时





5、K的实验查定:对现有的换热器,通过实验测取有关的数据,如流体的流量和温度等,然后用总传热速率方程式计算得到K值。

实测的K值不仅可以为换热器的设计提供依据,而且可以了解换热器的性能,从而寻求提高设备传热能力的途径。

 

6、讲解平均温度差法和传热速率方程,积分总速率微分方程的四个假设;①传热为稳态操作过程;②两流体的比热容均为常量(可取为换热器进、出口下的平均值);③总传热系数K为常量,即K值不随换热器的管长而变化;④换热器的热损失可以忽略。

换热器的间壁两侧流体均有相变化时,例如蒸发器中,饱和蒸气和沸腾液体间的传热就是恒温传热。此时,冷、热流体的温度均不沿管长变化。

恒温传热时

变温传热时,用对数平均温差表示 ,



变温传热时的温度变化

7、逆流时平均温度差的推导


8、变温传热时的平均温度差



在工程计算中,当

时,可用算术平均温度差代替对数平均温度差,其误差不超过4%。

9、讲解错流和折流的平均温差求解方法。两流体的流向互相垂直,称为错流。一流体只沿一个方向流动,而另一流体反复折流,称为简单折流。若两流体均作折流,或既有折流又有错流,则称为复杂折流。


10、讲解总传热速率方程的应用,包括传热面积的计算、实验测定K、换热器操作型计算。


②若K随温度不呈线性变化时,换热器可分段计算,将每段的K视为常量。

③若K随温度变化较大时,由传热速率方程和热量衡算的微分形式图解积分法或数值积分法求得。