当前位置：文档之家 › 化工原理课件

化工原理课件

  • 格式：ppt
  • 大小：1.61 MB
  • 文档页数：65

下载文档原格式

  / 65

合集下载

《化工原理》课件

《化工原理》课件
进行期末考试，综合评估学生在整个课程中的学 习成果。
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
除了《化工原理》教材外， 我们还推荐以下参考教材， 有助于更深入地理解化工 原理。
在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
我们提供一些网络资源， 供学生进一步学习化工原 理和实际应用。
推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
《化工原理》PPT课件
欢迎来到《化工原理》PPT课件！本课程将介绍化工基本原理和实际应用，帮 助您理解化工流程和反应动力学。
课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。

化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部 第01章

化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部 第01章

=1.204×105Pa(绝压) 5 5 4 pA=1.204×10 -1.013×10 =1.91×10 Pa(表压)
1.2.4.2 烟囱拔烟
pA=p2+ρ冷gh pB=p2+ρ热gh 由于ρ冷>ρ热,则pA>pB 所以拔风 烟囱拔风的必要条件是什么？
1.2.4.3 浮力的本质
物体上下所受压强不同 取微元： 压差力=(p2-p1)dA=ρghdA=ρgdV排 V排=ΣdV排
4）质量守恒方程（连续性方程） 取控制体作物料衡算（欧拉法）
1u1 A1 2 u 2 A2 .dV t V 定态流动： .dV 0 t V
1u1 A1 2 u 2 A2 c
即：q m 1 q m 2 c — —连续性方程式 对不可压缩流体： c，q v1 q v 2 c u1 A1 u 2 A2 c,
分析方法（数学分析法） ①取控制体 ②作力衡算 ③结合本过程的特点，解微分方程 1.2.1.4 静力学方程应用条件 ①同种流体且不可压缩(气体高差不大时仍可用) ②静止(或等速直线流动的横截面---均匀流) ③重力场 ④单连通 1.2.2 流体的总势能 总势能 （压强能与位能之和） 虚拟压强
1.2.3 压强的表示方法 1.2.3.1 单位
流线演示：
返回
流体黏性：
返回
1.3 流体流动中的守恒原理 1.3.1 质量守恒
1）流量、流速 流量——质量流量qm， kg/s （ρ· qv ） 体积流量qv， m3/s 流速——质量流速G， kg/m2s（ qm /A） 体积流速u， m/s （ qv /A） 2）点速度u 圆管：粘性，速度分布 工程处理方法：平均值
积分得 p+ρgz=常数 或 p1 p2 gz1 gz 2 等高等压，等压面

化工原理完整教材课件 PPT

化工原理完整教材课件 PPT

基本原理及其流动规律解决关问题。以
图1-1为煤气洗涤装置为例来说明： 流体动力学问题：流体（水和煤气）
在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中 流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、 水封箱中的水
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
化工原理完整教材课件
第一章 流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念 静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算
1. 本章学习目的
通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管 内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流 体流动过程的有关问题，诸如：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状 而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而 构成了流体力学原理研究的复杂内容之一

化工原理课件(天大版)

化工原理课件(天大版)

反应热与反应焓
反应方向与平衡常数
反应速率与活化能
反应熵与反应吉布斯能
05
化工动力学基础
反应速率方程
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
反应速率方程：描述反应速率与反应物浓度及其他因素关系的数学表达式
反应速率定义：单位时间内反应物浓度的减少量或生积成正比的比例系数
催化剂：使用催化剂可以降低反应活化能，提高反应速率
反应物浓度：反应物浓度增大，反应速率加快
06
分离过程原理及应用
分离过程分类与特点
分离过程的分类：根据不同的原理和操作方式，分离过程可以分为多种类型，如蒸馏、萃取、结晶、过滤等。
R
分离过程的特点：不同的分离过程具有不同的特点和应用范围，需要根据具体需求进行选择。
A
分离过程的原理：每种分离过程都有其特定的原理和操作方式，需要掌握其基本原理和操作方法。
C
分离过程的应用：分离过程在化工、医药、食品等领域有着广泛的应用，需要根据具体需求进行选择和应用。
I
单击此处输入你的智能图形项正文
文字是您思想的提炼
单击此处输入你的智能图形项正文
文字是您思想的提炼
单击此处输入你的智能图形项正文
07
化学反应器原理及应用
化学反应器分类与特点
塔式反应器的特点：适用于气液相反应，具有较大的接触面积和适宜的停留时间
固定床反应器的特点：催化剂固定在反应器内，适用于气固相或液固相反应
流化床反应器的特点：催化剂悬浮在反应器内，适用于气固相或液固相反应
反应器分类：釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等
化学反应器的设备：介绍反应器的主要设备，如搅拌器、换热器、塔器等。

(完整版)化工原理课件(天大版)

(完整版)化工原理课件(天大版)
以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
返回 30 03:06:50
4. 流体的特征
具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。
不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。 返回 31
13.7
QL 13.7kW
热损失：
100% 6.54%
257.3 47.8
返回 23 03:06:50
例4 非稳定热量衡算举例
罐内盛有20t重油，初温
T1=20℃，用外循环加热法 水蒸气
进行加热，重油循环量
W=8t/h。循环重油经加热
冷 凝
器升温至恒定的100℃后又 水
W=8t/h T3=100℃
基本单位：7个，化工中常用有5 个，即长度（米），质量（千 克），时间（秒），温度（K）， 物质的量（摩尔）
➢ 物理单位 基本单位：长度（厘米cm），质 制（CGS制） 量（克g），时间（秒s）
➢ 工程单 位制
基本单位：长度（米），重量或力 （千克力kgf），时间（秒）
我国法定单位制为国际单位制（即SI制） 返回 11
化工生产过程中，流体（液体、气体）的流动 是各种单元操作中普遍存在的现象。如：
传热 — 冷、热两流体间的热量传递； 传质 — 物料流间的质量传递。 流体流动的强度对热和质的传递影响很大。 强化设备的传热和传质过程需要首先研究流体的流动 条件和规律。 因此，流体流动成为各章都要研究的内容。流体 流动的基本原理和规律是“化工原理” 的重要基础。

化工原理完整(天大版)PPT课件

化工原理完整(天大版)PPT课件
化工原理
Principles of Chemical Engineering
使用教材： 姚玉英主编，化工原理，天津大学出版社，1999 参考教材： 陈敏恒主编，化工原理，化学工业出版社，2002 蒋维钧主编，化工原理，清华大学出版社，1993
可编辑课件
版权所有，未经授权禁止复制或建立镜像。谢谢!
返回 1 2021/4/25
0 绪论 1 流体流动
5 蒸馏 6 吸收
2 流体输送机械
3 非均相物系的分 离和固体流态化
4 传热
7 蒸馏和吸收塔设备 8 液－液萃取 9 干燥
可编辑课件
返回 2 2021/4/25
0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
可编辑课件
返回 3 2021/4/25
解：首先根据题意画出过程的物料流程图
可编辑课件
返回 16 2021/4/25
F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
0 绪论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 1. 化工生产过程
原料预处理
物理过程 单元操作
化学反应
化学反应过程 反应器
产物后处理
物理过程 单元操作
可编辑课件
返回 4 2021/4/25
可编辑课件
返回 5 2021/4/25
可编辑课件
返回 6 2021/4/25

化工原理第一章流体流动课件

化工原理第一章流体流动课件

流体静力学基本方程
STEP 02
STEP 01
流体静力学基本方程是流 体静压强与其密度和重力 加速度的关系式。
STEP 03
该方程是流体静力学中的 基础方程，对于理解流体 静力学中的各种现象非常 重要。
该方程可以用来计算流体 的静压强、流体的密度和 重力加速度之间的关系。
静压力对流体的作用力
流体在静压力作用下会产生压缩或膨 胀，这与其弹性有关。
Part
04
流体流动的阻力
流动阻力的产生与分类
流动阻力
流体在管道中流动时，由于流体内部及 流体与管壁之间的摩擦而产生的阻力。
VS
阻力分类
直管阻力和局部阻力。直管阻力是流体在 管道中流动时，由于流体的粘性和管壁的 粗糙度引起的摩擦阻力；局部阻力则是流 体流经管路中的阀门、弯头等局部结构时 ，由于流体的方向和速度发生急剧变化而 引起的阻力。
流体微团的运动分析
流体微团的定义
流体微团是指流体中无限接近的、密合在一起的若干分子组成的微小团体。
流体微团的运动分析
通过对流体微团的运动分析，可以研究流体的宏观运动规律，如速度场、加速 度、角速度等。这些参数对于理解流体动力学的基本原理和工程应用非常重要 。
牛顿粘性定律及流体的分类
牛顿粘性定律的定义
绝对压力
以完全真空为零点测量的 压力，单位为帕斯卡（Pa ）。
表压
以当地大气压为基准测量 的压力，单位也为帕斯卡 （Pa）。
真空度
与大气压相比的压力差值 ，单位为帕斯卡（Pa）。
流体静压强分布规律
流体静压强大小与流体的 密度、重力加速度和高度 有关。
在重力场中，流体静压强 随高度增加而减小。
在同一高度上，不同流体 的静压强不同。

化工原理-精选版课件.ppt

化工原理-精选版课件.ppt
1、牛顿型流体与非牛顿型流体；
2、层流内层与边界层，边界层的分离。
化工原理
本章 内容
2019/12/17
1.1 流体静力学基本方程 1.2 流体流动的基本方程 1.3 流体流动现象 1.4 流体在管内的流动阻力 1.5 管路计算 1.6 流速和流量测量
化工原理
第一节 流体静力学基本方程
1 流体的密度
化工原理
3、液体密度的计算 通常液体可视为不可压缩流体，其密度仅随温度略有变化 （极高压强除外）。 （1）纯组分液体的密度其变化关系可从手册中查得。
（2）混合液体的密度
取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
xwA、xwB、、xwn ,
当m总 1kg时，xwi
其中xwi
mi

2019/12/17
化工原理
流体流动是最普遍的化工单元操作之一，研究流体流动问 题也是研究其它化工单元操作的重要基础。
掌握 内容
1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因 素及数据的求取；
2、压强的定义、表示法及单位换算； 3、流体静力学基本方程、连续性方程、柏努
利方程及应用； 4、流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义
2019/12/17
化工原理
5、 与密度相关的几个物理量
（1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，单
位为m3/kg。
mi m总
假设混合后总体积不变：
2019/12/17
V总

xwA
A

xwB
B

xwn m总
n m
化工原理
1 xwA xwB xwn
m A B
n
——液体混合物密度计算式

化工原理课件(天大版)

化工原理课件(天大版)
综合计算
涉及多个物理过程和化学反应的复杂传质过程的计算，需要对各个过程进行分别 处理，并综合考虑各过程之间的相互影响。
分子扩散传质及传质过程的计算
分子扩散
物质分子在运动过程中，从高浓度区 域向低浓度区域的定向迁移，产生物 质传递现象。
传质过程计算
根据分子扩散定律，通过求解浓度场 和扩散系数等参数，实现对传质过程 的模拟和预测。
01
流体的密度、压强、黏度等物理 性质的定义和测量方法。
02
流体静力学基本方程的推导和应 用，包括压力、重力和惯性力对 流体平衡状态的影响。
流体流动的基本方程及流量测量仪表
流体流动的基本方程，如质量守恒、 动量守恒和能量守恒方程。
流量测量仪表的工作原理和应用，如 节流式、涡轮式、电磁式和超声波式 流量计等。
化工原理课件(天大版)
汇报人：
2023-12-10
目录
• 化工原理绪论 • 流体流动 • 传热学 • 传质学 • 化工设备 • 化学反应工程 • 化工过程的控制与优化
01
化工原理绪论
化工原理的研究对象和内容
化工原理研究对象
以化学工程中各种单元操作（动 量传递、热量传递和质量传递） 为研究对象，研究其原理、方法 和过程。
05
化工设备
化工设备的基本类型及结构特点
分离设备
用于将混合物中的不同组分分 离出来的设备，如离心机、过 滤器等。
储罐和容器
用于储存和容纳液体的设备， 如储罐、水池等。
反应设备
用于化学反应的设备，如反应 釜、反应塔等。
换热设备
用于将热能从一个物质传递到 另一个物质的设备ห้องสมุดไป่ตู้如热交换 器、蒸发器等。
输送设备

化工原理 传热 完整ppt课件

化工原理 传热 完整ppt课件
─热导率或导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。
精选
18
3、热导率
QAddxtAQdt
dx
(1) 为单位温度梯度下的热通量大小(物理意义)
物质的越大，导热性能越好
(2) 是分子微观运动的宏观表现
= f(结构,组成,密度,温度,压力）
(3) 各种物质的导热系数
金属固体 > 非金属固体 > 液体 > 气体
传热
精选
1
第一节 概述
一、传热过程在化工生产中的应用
加热或冷却 换热/能量回用 保温
强化传热过程 削弱传热过程
精选
2
能量回收：节能减排、资源回用！ 同时，是化工厂提高经济效益的一个重要措施！
余热资源被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的又一常规能源。
例如：钢铁行业烟气余热回收对比
余热没有回收
热交换器进行余热回收
流 体
间壁
流体与壁面之间的热量传递以对流方式为主，并伴有
流体分子热运动引起的热传导，通常把这一传热过程
称为对流传热。
精选
12
精选
13
6、传热速率方程式
传热过程的推动力是两流体的温度差，因沿传热 管长度不同位置的温度差不同，通常在传热计算 时使用平均温度差，以 t m 表示。经验指出，在稳 态传热过程中，传热速率Q与传热面积A和两流体 的温度差 t m 成正比。即得传热速率方程式为：
QKAtm1/tKmA总总 传热 热阻 推动力
式中 K ── 总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)； Q ── 传热速率，W或J/s；
A ── 总传热面积，m2；
tm ── 两流体的平均精选温差，℃或K。
14

化工原理完整(天大版)PPT课件

化工原理完整(天大版)PPT课件
解：首先根据题意画出过程的物料流程图
.
返回 16 2020/5/23
F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
GI=GO+GA .
返回 17 2020/5/23
KNO3 组分的物料衡算： F20% = W 0% + P (100 － 4) % 1000 20% = 0 + P 96 % 则：P = 208.3 kg/h
2．水分蒸发量W (物衡范围同1.) 总物料衡算式： F = W + P 则：W = F－P = 1000－208.3 = 791.7 kg/h
.
返回 12 2020/5/23
0.3 物料衡算与能量衡算
☆ 稳定操作
以单位时间为基准， 如 ： h ， min ， s 。 参数=f(x,y,z)
非稳定操作
以每批生产周期所用 的时间为基准。参数 =f(x,y,z,)
=0
=
uA恒定
.
uB 返回 13
2020/5/23
dy
dz
三维
微分衡算(非稳态)
.
返回 15 2020/5/23
例1(清华版，P6)：稳态时的总物料衡算及组分物料衡算
生产KNO3的过程中，质量分率为0.2的KNO3水溶液， 以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。

化工原理总结-精选版课件.ppt

化工原理总结-精选版课件.ppt


4
d12
81l1Vs21 2d15
82l2Vs22
d
5 2
83l3Vs23
d
2 3
各支管的流量比 Vs1 : Vs2 : Vs3
d15 :
1l1
d
5 2
:
2l2
d
5 3
3l3
即d 增大，l下降，流量越大。
②分支管路：流体在主管处有分支，但最终不再汇合的管路称
分支管路。P55 例1-25
m A B
n
xwA xwB xwn ——液体混合物中各组分的质量分数
公式应用条件：混合前后体积不变，则1kg混合液的体积 等于各组分单独存在时的体积之和。
（3）气体密度的计算
气体的密度随温度和压强而变化
精心整理
当气体的压强不太高、温度不太低时，气体密度可按 理想气体状态方程 来计算。
m pM
（1）流量、流速；
（2）容器的相对位置；
（3）管路中的流体压强；
（4）管路中所需的外加能量。 精心整理
Re≤2000时，流动类型为层流； Re≥4000时，流动类型为湍流； 2000＜Re＜4000，过渡区，流动类型不稳定。
层流特点：质点始终沿着与管轴平行的方向作直线运 动，质点之间互不混合。圆管中的流体就如一层一层 的同心圆筒在平行地流动。（滞流）
压力可以有不同的计量基准
绝对压力:以绝对真空(即零大气压）为基准。
表压：以当地大气压为基准。
精心整理
表压＝绝对压力－大气压力 真空度＝大气压力－绝对压力
精心整理
一、压强与压强差的测量 （1）U形压差计 在正U形管中要求指示剂密度大于工作介质密度
p0 p1 Z1g

化工原理课件

化工原理课件

相对挥发度 v A vB
pA pB
xA xB
yA xA yB xB
显然对理想溶液，有：
p
0 A
p
0 B
y x 1( 1)x
6
液体混合物的蒸气压
1、对于二组分混合液，由于B组分的存在，使得A组 分在汽相中的蒸气分压比其在纯态下的饱和蒸气压 要小。
pA pA0xA ------拉 乌 尔 （ R a o u lt） 定 律
简 单 蒸 馏 平 衡 蒸 馏
精 馏
25
3、平衡级和精馏原理
1）平衡级定义 又称接触级
使不平衡的气液两相（气相 温度高、液相温度低）经过足够 长时间充分接触，离开时，气液 两相达到了平衡，这个过程称为 平衡级。
饱和液相
x0 t0 L
y V t
y y0
t
B
t-y
T0
t-x
B
接触级
A
t0 x
x x0
29
§6.4 二元连续精馏塔的计算
计算项目： 塔顶（或塔底）产量和浓度 塔内物流量 回流量 塔板数或填料层高度 进料位置 塔径
L
F, xF
L
D, xD
V
V
W, xW
30
6.4.1 全塔物料衡算
F DW FxF DxD WxW
F－原料流量，kmol/h
F, xF
D－塔顶产品（馏出液）流量，kmol/h
理想物系
p
A
pB
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
拉乌尔定律
理 想 物 系 的 t - x （ y ） 相 平 衡 关 系 ：
对 理 想 物 系 ， 汽 相 满 足 ： P p A p B p0 AxpB 0(1x)
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
内蒙古工业大学化工原理电子课件
6.2 传热过程的计算
6.2.1 总传热系数和总传热速率 6.2.2 热量衡算和传热速率方程间的关系 6.2.3 传热平均温度差 6.2.4 壁温的计算 6.2.5 传热效率～传热单元数法 6.2.6 传热计算示例
2013-12-7
1
内蒙古工业大学化工原理
6.2.1 总传热系数和总传热速率方程
' 2
2013-12-7
（） 1
31
0.0025 25 1 25 Ko 76 .56 W /(m 2 ℃) 45 22.5 2000 100 20 h u' hi u
' i 0.8
1
1.50.8
2013-12-7
T1
T2
t1 Δt1 0 Q
t2
Δt2
d (t ) t 2 t1 t 2 Q KS KSt m 整理并积分： t1 KtdS Q ln t 2 d ( t ) S K ( tt 2 t ) 2 1 dS 得： t1 t 0 Q
2013-12-7
2013-12-7 14
内蒙古工业大学化工原理
6.2.3. 传热平均温度差
一、恒温传热
t T t t m
二、变温传热 tm与流体流向有关
逆流
并流
错流
折流
15
2013-12-7
内蒙古工业大学化工原理
1、逆流和并流时的tm
T1 t2 T2
T1
t2 t T2
T1 t1 t1 T2
T1
T2 t2 t1
t2
t
t1
逆流
2013-12-7
A
并流
A
16
内蒙古工业大学化工原理
以逆流为例推导 t m
假设：1）定态传热、定态流动， Wh,Wc一定
2）
cph,cpc为常数，为进出口平均温度下的
3）K沿管长不变化。
4）热损失忽略不计。
t1 t 2 t m t1 ln t 2
2013-12-7
'
t ' m ：逆流时的平均温度差
f ( P, R, 流型）
热流体温降 T1 T2 R 冷流体温升 t 2 t1
t 2 t1 冷流体温升 P 两流体初温差 T1 t1
2013-12-7 24
内蒙古工业大学化工原理
（a)单壳程
2013-12-7
(b)二壳程
25
内蒙古工业大学化工原理
冷流体 Wc, t2,cpc,Ic1
T2 Ih2
无热损失：
2013-12-7
Q吸 Q放
12
内蒙古工业大学Q Wh I h1 I h 2 Wc I c 2 I c1
式中 Wh,Wc──热冷流体的质量流量，kg/s； cph,cpc ──热冷流体的比热容， J/(s. ℃) ；
2013-12-7 10
内蒙古工业大学化工原理
三、污垢热阻
do d o bd o 1 1 R si R so K o h idi d i kd m ho
2013-12-7
11
内蒙古工业大学化工原理
6.2.2 热量衡算和传热速率方程间的关系
热流体 Wh, T1,cph,Ih1
t2 Ic2
t m (t1 t 2 ) / 2
4）当t1＝t2
t m t1＝t 2
5)并流于逆流的比较 A.若冷热两流体进、出口温度相同时， t m,逆 t m,并 Q KSt m 因此，对于逆流和并流，由
2013-12-7
21
内蒙古工业大学化工原理
①当Q，K相同时，S逆＜S并，采用逆流可节省设备费。 ②当K，S 相同时，Q逆＞Q 并，采用逆流生产能力大。 B 由图可以看出，采用逆流，可 t2＞T2 或T2＜t2；而并流不可。 ①当目的是为了加热，则
2013-12-7 8
do d m (d o d i ) / ln di
内蒙古工业大学化工原理
3．1/K值的物理意义
(T t ) 总推动力 dQ KdS(T t ) 1 总热阻 KdS
1 Ko 总热阻 1 ho b do k dm 1 di hi d o 内侧的热阻
2013-12-7 7
内蒙古工业大学化工原理
式中 K ——以换热管的外表面为基准的总传热系 数； dm——换热管的对数平均直径。
o
1 同理，以内表面为基准：K i 1 bd i di hi k dm ho d o 1 以壁面积为基准：K m dm b dm hi d i k ho d o
Wh c p1 T1 T2 Wc c p 2 t 2 t1
Q ──热冷流体放出或吸收的热量，J/s；
Ic1,Ic2 ──冷流体的进出口焓，J/kg；
Ih1,Ih2──热流体的进出口焓， J/kg 。
2013-12-7 13
内蒙古工业大学化工原理
相变时
Q Wh r Wc c pc t 2 t1
(c)三壳程
2013-12-7
(d)四壳程
26
内蒙古工业大学化工原理
2013-12-7
27
内蒙古工业大学化工原理
6.2.4 壁温的计算
T TW Tw tW t w t 稳态传热 Q KSt m 1 b 1 hi Si kSm ho So
bQ tW TW k Sm
Q Wh r c ph Ts T2 Wc c pc t 2 t1
式中 r ──热流体的汽化潜热，kJ/kg；
TS ──热流体的饱和温度，℃。


传热计算的出发点和核心：
Q KStm Wh c ph (T1 T2 ) WC c pC (t2 t1 )
t1 T 1t 2
t 2 T2 t1
17
内蒙古工业大学化工原理
T 吸收热量：dQ=WcCpcdt 1 放出热量： dQ=-WhCphdT
dt 1 常量 dQ Wc C pc dT 1 常量 dQ WhC ph
t1 t
t2
d S
d T T
dt t
T
2
t1 t2
式中
2013-12-7
(1)
K——总传热系数，W/(m2· K)。
5
内蒙古工业大学化工原理
1 Ko do bd o 1 h i d i kd m h o
1 同理：K i 1 bd i di h i kd m h o d o Km 1 dm b dm h idi k h od o
一、总传热系数K的计算式
Wh ， T1
Wc，t1 dS
T2
t2
2013-12-7
2
内蒙古工业大学化工原理
T Tw 热 流 体 对流 导热 tw
冷 流 体
Q1 •热流体 固体壁面一侧 对流
Q
Q2 •固体壁面一侧 另一侧 热传导
Q3 •固体壁面另一侧 冷流体 对流
t 对流
dQ KdS(T t )
TW接近于T，即接近于h大热阻小侧流体的温度。 3．两侧有污垢
T TW Tw tW tw t Q KSt m 1 1 b 1 1 ( Rsi ) ( Rso ) hi Si k Sm ho So
2013-12-7 29
内蒙古工业大学化工原理
• 例 列管换热器由φ25×2.5mm钢管组成， 空气在管内由20℃被加热到55℃，对流传 热系数为100W/m2· ℃，水在管外从100℃ 冷却到70℃，对流传热系数为 2000W/m2· ℃，两流体逆流换热，并达到 了湍流，计算当空气流量增加50%时水和 空气的出口温度(设物性维持不变)。
2013-12-7
30
解：流量增加前 流量增加后
内蒙古工业大学化工原理
Q Wh C ph (T1 - T2 ) Wc C pc (t 2 - t1 ) K oSo t m Q' Wh C ph (T1 - T2' ) 1.5Wc C pc (t '2 - t1 ) K 'oSo t 'm
如t1固定，采用逆流t2可更高，可节约冷流体 Wc 。 C.对并流，冷热流体的出口温度都受到对应 流体的出口温度限制，因此并流适合于热 敏性物料的加热或冷却。 6)若换热过程一侧流体恒温时，Δtm，逆=Δtm， 并；
2013-12-7
23
内蒙古工业大学化工原理
2、错流、折流时的 t m
t m t m
Q Wc c pc (t2 t1 )固定
由Q Wh c ph (T1 T2 )
如T1固定，采用逆流T2可更低，可节约热流体Wh
②当目的是为了冷却，则
2013-12-7
Q Wh c ph (T1 T2 )固定
22
由Q Wc c pc (t2 t1 )
内蒙古工业大学化工原理
K o t m T1 - T2 t 2 - t1 ' ' ' ' T1 - T2 1.5(t 2 - t1 ) K o t m (T1 - T2 ) 1.5(t - t1 ) T1 - T t 2 - t1
' 2 ' 2
(100 70) 1.5 (t - t1 ) ' 1.286 (t 2 - t1 ) 55 - 20
2013-12-7
3
内蒙古工业大学化工原理
管程热流体对流：dQ h i (T Tw )dSi k (Tw t w ) 管壁热传导： dQ dSm b 壳程冷流体对流：dQ ho (t w t )dSo

相关主题