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第一部分 基本概念详解3

1 流体流动3

例1.1 基本因次与因次系统3

例1.2 同一因次系统的单位换算3

例1.3 不同因次系统的单位换算4

例1.4 经验关系式的单位换算5

例1.5 混合液体的密度6

例1.6 混合气体的密度7

例1.7 混合液体的粘度8

例1.8 混合气体的粘度8

例1.9 静压强与浮力9

例1.10 比重计的设计原理9

例1.11 容器壁面的受力10

例1.12 液封高度的计算10

例1.13 流向的判断11

例1.14 远距离液位测量12

例1.15 普通 U 形管压强计12

例1.16 单杯式压强计13

例1.17 复式压强计14

例1.18 双液杯式微压计14

例1.19 管道两点之间压差的测量15

例1.20 倒 U 形管压差计16

例1.21 两容器间压差的测量16

例1.22 气体的平衡17

例1.23 液体管路各断面平均流速相对大小的不变性17

例1.24 气体管路各断面质量流速相对大小的不变性18

例1.25 管内流动的平均流速18

例1.26 理想流体在管内流动时的能量转换19

例1.27 流体在管内的汽化20

例1.28 容器内液体的排放21

例1.29 简易恒速装置22

例1.30 阻力损失与势能的消耗22

例1.31 管内沿程压强分布23

例1.32 高位槽的最大流出量25

例1.33 由局部阻力损失引起的管内汽化26

例1.34 虹吸管顶部的最大安装高度28

例1.35 无外加功流体输送管路的流量调节28

例1.36 简易流量微调法29

例1.37 喷嘴的尺寸与喷出速度30

例1.38 多层封闭容器内的流动32

例1.39 流化床的压降32

例1.40 流体对固体边界的作用力33

例1.41 流体在环隙内作层流流动的速度分布与阻力损失33

例1.42 流动形态判据的确定35

例1.43 根据无因次变量进行模拟实验35

例1.44 无因次经验关联式与普通经验式的区别36

例1.45 无外加功简单输送管路计算问题的自由度37

例1.46 水塔高度和管路直径的计算38

例1.47 在一定势能差下管路输送能力的计算39

例1.48 管路流量与所需势能差的关系40

例1.49 流体粘度对管路输送能力的影响41

例1.50 流体的温度对管路输送能力的影响41

例1.51 支管阻力为主的分支管路42

例1.52 总管阻力为主的分支管路43

例1.53 使用同一水源各用户间的相互影响44

例1.54 并联管路的流量分配45

例1.55 提高流量分配均匀性的代价45

例1.56 真空管路直径的计算46

例1.57 设备漏气对真空度的影响47

例1.58 长距离气体输送管路的计算47

例1.59 利用毕托管测圆管内流量48

例1.60 非圆形管道内流量的测量49

例1.61 孔板流量计的能耗50

例1.62 孔板流量计的测量范围51

例1.63 转子流量计的刻度换算51

例1.64 转子流量计的切削51

2 流体输送机械53

例2.1 旋转液体中的压强分布53

例2.2 流体压强沿叶片通道的变化53

例2.3 叶片形状对理论压头的影响54

例2.4 输送管路对外加功的需求56

例2.5 泵在循环管路中的压头与功率58

例2.6 泵在分支管路中的压头与功率58

例2.7 根据输送任务确定管径与相应的离心泵59

例2.8 根据输送任务和已有离心泵决定管径60

例2.9 离心泵的实际工作点61

例2.10 用阀门调节管内流量的能耗63

例2.11 改变转速与关小阀门的能耗比较64

例2.12 流体密度对管路的影响67

例2.13 气体密度对风机流量的影响68

例2.14 离心泵组合方式的选择69

例2.15 多台离心泵的并联组合70

例2.16 液体种类对泵的允许安装高度的影响71

例2.17 在循环管路中防止汽蚀现象的措施72

例2.18 离心泵的(NPSH)c 的实验测定73

例2.19 正位移泵的流量调节74

3 流体通过颗粒层的流动76

例3.1 颗粒尺寸对颗粒床内流动的影响76

例3.2 空隙率对床层内流动的影响77

例3.3 根据压降计算式从已知工况推算未知工况78

例3.4 利用压降计算式指导实验测定79

例3.5 恒速过滤时压差随时间的变化79

例3.6 等压过滤时过滤速率随时间的变化80

例3.7 间歇过滤机的生产能力81

例3.8 所需过滤面积的计算82

例3.9 操作方式对过滤机生产能力的影响83

例3.10 压差与温度对过滤操作的影响85

例3.11 根据操作数据反算过滤常数85

例3.12 回转真空过滤机的设计型计算86

例3.13 回转真空过滤机的操作型计算87

4 颗粒的沉降和流态化88

例4.1 颗粒尺寸对沉降速度的影响88

例4.2 颗粒形状对沉降速度的影响88

例4.3 流体温度对沉降速度的影响90

例4.4 液体粘度的测定90

例4.5 小液滴在液体中的浮升与滞留91

例4.6 颗粒分级器各级容器直径的确定92

例4.7 小颗粒的下降速度随时间的变化93

例4.8 降尘室所需面积的计算94

例4.9 降尘室出口气体含尘量的计算95

例4.10 气体温度对降尘室生产能力的影响96

例4.11 降尘室放置角度对生产能力的影响97

例4.12 流化床与固定床压降的比较99

例4.13 起始流化速度的实验测定99

例4.14 流化床直径的计算100

例4.15 流化床反应器催化剂损失量的计算101

5 传热102

例5.1 导热总温差在多层壁内的分配102

例5.2 导热系数随温度的变化及其平均值102

例5.3 球形壁内的定态一维热传导104

例5.4 导热系数的简易测定104

例5.5 有内热源的一维定态热传导105

例5.6 给热系数与传热温度差的关系106

例5.7 物性对管内给热系数的影响107

例5.8 流速对管内给热系数的影响108

例5.9 管径对管内给热系数的影响108

例5.10 非圆形管道的给热系数109

例5.11 流体的流动形态对给热系数的影响109

例5.12 自然对流所引起的热损失110

例5.13 传热面的方位对冷凝给热系数的影响111

例5.14 液膜流动状态对给热系数的影响111

例5.15 壁温的计算112

例5.16 保温材料的合理使用113

例5.17 保温层的临界半径114

例5.18 小球表面给热系数的测定115

例5.19 空心容器壁上小孔的辐射能力116

例5.20 黑度的实验测定117

例5.21 热辐射所引起的热损失117

例5.22 遮热板的黑度与数目对隔热效果的影响118

例5.23 以恒热流方式加热的蒸发设备的飞温119

例5.24 气体温度的测量误差120

例5.25 保温瓶内热水的冷却121

例5.26 对数平均推动力的特性121

例5.27 逆流与并流操作时最小载热体用量的比较122

例5.28 冷凝冷却器所需传热面积的计算123

例5.29 传热过程的调节124

例5.30 热阻较小侧流体的流量变化对传热过程的影响125

例5.31 热阻较大侧流体的流量变化对传热过程的影响126

例5.32 换热器的传热能力与载热体用量的关系127

例5.33 换热器的调节余地129

例5.34 换热器给热系数的实验测定131

例5.35 换热器污垢热阻的计算132

例5.36 换热器逆流操作与并流操作的比较132

例5.37 载热体再循环对传热过程的影响133

例5.38 搅拌在传热过程中的作用134

例5.39 复杂流型传热过程的计算135

例5.40 换热器的串联组合137

例5.41 换热器的并联组合139

例5.42 流体分布不均对并联换热器组传热能力的影响140

例5.43 间歇传热过程的计算142

例5.44 非定态流体温度的测量误差142

例5.45 连续搅拌槽内液体温度随加热时间的变化143

6 蒸发145

例6.1 溶液沸点升高的估算145

例6.2 液体静压所造成的温差损失147

例6.3 单效蒸发过程所需传热面积的计算147

例6.4 蒸发器操作时原料状态的变化对完成液浓度的影响148

例6.5 蒸发过程的调节149

例6.6 物料结垢的影响与传热系数的测定150

例6.7 单效与多效蒸发过程的比较151

例6.8 多效蒸发并流和逆流操作的比较155

例6.9 额外蒸汽的引出158

例6.10 蒸发器操作周期的确定159

7 气体吸收161

例7.1 亨利定律各系数之间的换算161

例7.2 温度和压强对亨利系数的影响161

例7.3 加热解吸的热量消耗162

例7.4 吹气解吸的气体用量163

例7.5 挥发性固体小球的升华速率164

例7.6 相平衡对两相传质推动力及其分配的影响165

例7.7 流体的流量对传质阻力的影响167

例7.8 吸收剂用量对气体极限残余浓度的影响168

例7.9 逆流与并流操作最小吸收剂用量169

例7.10 吸收塔逆流操作与并流操作的比较170

例7.11 吸收塔高的计算171

例7.12 吸收剂再循环对所需塔高的影响173

例7.13 溶质回收率对返混的敏感程度174

例7.14 相平衡对返混实际结果的影响176

例7.15 吸收剂用量对传质系数的影响177

例7.16 溶质回收率与所需塔高的关系178

例7.17 解吸塔高的计算179

例7.18 传质阻力较小侧流体的流量变化对吸收过程的影响180

例7.19 气体残余含量与吸收剂用量的关系181

例7.20 循环吸收剂用量对吸收操作的影响182

例7.21 吸收剂入口温度对吸收过程的影响184

例7.22 吸收剂初始含量对吸收过程的影响185

例7.23 提高回收率的代价186

例7.24 流体分布不均匀对并联吸收塔操作的影响188

例7.25 气液流动方式对吸收过程的影响190

例7.26 液相完全混合与气液错流接触操作情况的比较191

例7.27 两股气体混合进料与单独进料残余含量的比较192

例7.28 吸收塔的组合194

例7.29 吸收塔理论板数的计算196

例7.30 高含量气体的吸收197

8 液体精馏199

例8.1 混合液泡点与压强的对应关系199

例8.2 总压对相对挥发度的影响199

例8.3 相对挥发度沿塔高的变化200

例8.4 惰性气体对相平衡的影响201

例8.5 可凝性混合气体露点的计算202

例8.6 平衡蒸馏与简单蒸馏的比较203

例8.7 操作压强对平衡蒸馏的影响205

例8.8 理论板数的计算205

例8.9 回流温度对所需理论板数的影响207

例8.10 加料热状态对所需理论板数的影响208

例8.11 原料组成对最小回流比的影响211

例8.12 复杂塔最小回流比的计算211

例8.13 组成不同的物料混合进塔与单独进塔所需理论板数的比较213

例8.14 直接蒸汽与间接蒸汽加热所需理论板数的比较215

例8.15 设有部分冷凝器的精馏塔理论板数的计算216

例8.16 具有中间换热器的精馏塔理论板数的计算217

例8.17 塔釜伴有化学反应的精馏塔理论板数的计算219

例8.18 回收塔所需理论板数的计算220

例8.19 精馏塔内的温度分布221

例8.20 物料衡算对精馏过程的约束223

例8.21 产品纯度与回流比的对应关系225

例8.22 馏出率(D/F)与产品组成(xD)的关系226

例8.23 实际回流比与产品组成的关系227

例8.24 精馏塔的调节229

例8.25 物料衡算关系对精馏塔调节的作用230

例8.26 产品纯度及回收率与能耗的关系231

例8.27 加料板置对能耗的影响233

例8.28 加料热状态对所需最低能耗的影响233

例8.29 中间换热对精馏过程能耗的影响235

例8.30 组成不同的料液的加料方式对能耗的影响237

例8.31 间歇精馏与连续精馏所需能耗的比较239

例8.32 默弗里板效率与总塔效率的区别241

9 液-液萃取243

例9.1 物料衡算与杠杆定律243

例9.2 互溶度对萃取分离效果的影响243

例9.3 分配系数对溶剂比的影响245

例9.4 单级萃取的操作范围246

例9.5 单级萃取与多级萃取的比较247

例9.6 逆流与错流萃取的比较248

例9.7 萃余相组成与最小溶剂比的对应关系249

例9.8 溶剂组成对最小溶剂比的影响251

例9.9 逆流萃取所需理论级数的图解计算251

例9.10 多级逆流萃取所需理论级的解析计算253

例9.11 萃取过程的调节254

例9.12 溶剂初始组成对萃取操作的影响256

例9.13 含量不同的料液混合进料与单独进料的比较257

例9.14 回流萃取的最小回流比258

例9.15 回流萃取所需理论级数的计算261

例9.16 完全不互溶物系的逆流萃取262

例9.17 模拟逆流萃取的实验方法264

10 热质同时传递的过程266

例10.1 用干湿球温度计测定空气湿含量266

例10.2 热水出口温度与凉水塔最小气液比的对应关系266

例10.3 凉水塔的极限出口温度268

例10.4 凉水塔高度的计算269

例10.5 气体的增湿270

例10.6 空气状态对凉水塔操作的影响272

例10.7 气液比对凉水塔操作的影响273

例10.8 两相温度和水汽分压沿塔高的分布275

11 干燥278

例11.1 湿空气状态参数的计算278

例11.2 空气湿度的测定278

例11.3 温度对湿空气容纳水分能力的影响279

例11.4 总压对空气容纳水分能力的影响280

例11.5 湿空气的混合281

例11.6 热损失对干燥过程的影响282

例11.7 气体的出口状态与干燥过程所需能耗的关系283

例11.8 空气预热温度对干燥过程所需能耗的影响285

例11.9 废气再循环285

例11.10 干燥气体的中间加热287

例11.11 料层厚度对干燥过程的影响288

例11.12 理想干燥器所需设备容积的计算289

例11.13 空气用量对理想干燥过程的影响291

例11.14 气流干燥器的计算291

第二部分 应用与练习297

练习1297

练习2311

练习3318

练习4323

练习5326

练习6334

练习7336

练习8346

练习9353

练习10358

练习11360

第三部分 练习参考答案367

练习答案367