【正文】 解： （ 1）水的體積流量 = （ 2）設：水的流速 = m/s （ 3） d= 100036q m ?????sm3?q v ?????3/5/2023 111 （ 4）若采用無縫鋼管，查“常用管子規(guī)格表”，查得公稱直徑為 100mm，它的內徑為 100mm，與計算值接近，所以選用公稱直徑 100mm的無縫鋼管。 在講解“流量和流速”這小節(jié)中，我們懂得了公式： = （公式中： ─流速 m/s； ─體積流量m3/s； A─管道截面積 m2） ∵ 圓型管道截面積 A= （公式中 d─管道內直徑 m） ?Avqvq?2d4?3/5/2023 107 代入上式，整理后得： d= 從上述這個公式可知，當流體的體積流量一定時，流速越快，則所需的管徑越小；反之，流速越慢，則所需的管徑越大。但管徑不能放得太大，從而增加金屬的消耗，使基建費增大。 （ 2）管路中接頭、三通、彎頭、閥門以及管徑突然變大或者變小都會對流體產生阻力，為此管路每安裝一個管件或閥門都要認真考慮。因此，生產中一般要求流體處于湍流狀態(tài)。 假如流體質點除沿管道向前流動外，各質點的運動速度在大小和方向上都隨時發(fā)生變化，質點間彼此碰撞，互相混合，這種流動狀態(tài)稱為湍流。 流體的粘度大，流動時內摩擦力大，即液體阻力大，輸送也較困難。計算中的單位要統(tǒng)一，尤其是截面間壓強的表示方法要一致（同為表壓或絕壓）。移項整理得： 已知 h1=0， h2=20m， p1=100 kPa（絕壓）， p2=320 kPa（絕壓）， =0， = 根據(jù)題意算出： = m/s 損）（ hg2gpphh 21221212e ??????? ???H1?損h2?360 4142??? ）（?3/5/2023 99 將已知值代入上式得： H= =20+++= m 101003202323???? ??? ）（3/5/2023 100 （ 3）應用柏努力方程式時要注意以下兩點： 第一、正確選定計算截面。s1 則每小時輸水量為 = = 3600= m3 3/5/2023 92 a）管路中流體流速、流量計算。 1?2?3/5/2023 87 3/5/2023 88 ▲ 輸入的能量有兩項： ① 1N液體從 11截面流進時帶入的能量為 H1； = ②泵對液體做了功， 1N液體所獲外加能量為 1H g2gph 2111?? ??eH3/5/2023 89 輸出的能量也有兩項： ① 1N液體從 22截面流出時帶走的能量為 H2： = ② 1N液體在流動中因摩擦阻力損失的能量為 h損 。為了克服這部分阻力，就消耗了流體的一部分能量，這部分能量稱為系統(tǒng)損失能量。 通常把流體從輸送設備獲得的機械能稱為外加能量。 若流體的質量 m（ kg），流速為 μ（ m/s），則其具有的動能 E動 = （單位為焦耳， J） hmgm gh ?221 ?3/5/2023 82 1N流體所具有的動能稱為動壓頭 動壓頭 = （單位為米， m） ③靜壓能 與靜止流體一樣，流動著的流體由于靜壓強存在而推動流體運動而具有的能量，稱為靜壓能。 解：由已知得 代入 答：泵出管中的水流速為 。 如果速度、壓強等隨時間而變化，則稱為不穩(wěn)定流動。因此，通常所指的流速是指整個管道截面上平均流速。 3/5/2023 73 ③質量流量與體積流量的關系式： 式中： qm為質量流量； qv為體積流量， ρ為流體密度。 ③壓強法定計量單位與壓強公制單位的換算： =1kg/cm2 1物理大氣壓 =760mmHg柱 = = 2 絕對壓強、表壓和真空度 絕對壓強和表壓或真空度的關系，用公式表示如下： 絕對壓強 =表壓 +大氣壓強 真空度 =大氣壓強 絕對壓強 3/5/2023 71 應用舉例： 某設備出、進口測壓的壓力表讀數(shù)分別為45mmHg柱（真空度）和 700mmHg（表壓），求這兩處的絕對壓強差為多少 kpa？ 解：出口絕對壓強 =76045=715mmHg 進口絕對壓強 =760+760=1460mmHg柱 兩處壓強差 =1460715=745mmmHg = = 760 ?3/5/2023 72 二、流體流動的性質 流量和流速 （ 1） 流量 —— 單位時間內流經管道任一截面流體的量。 3/5/2023 68 第二部分 化工基本操作 第一節(jié) 流體輸送 具有流動性的液體和氣體（簡稱流體）在化工生產中進行蒸發(fā)、精餾、吸收等操作，通常需要把它們從一個設備送到另一個設備，或從一個車間送到另一個車間，因此流體運輸是化工廠的一個基本操作。 收率 =轉化為目的產物的某反應物的量 /該反應物的起始量 3/5/2023 66 工藝指標 工藝指標是指生產加工過程中對各種工藝條件的要求標準，它是工藝規(guī)程的重要組成部分。其中，原料理論消耗量是指根據(jù)化學方程式計算的生產單位產品應消耗的原料量。技術經濟指標是每個行業(yè)、企業(yè)結合自己的實際情況制定的一套適合本行業(yè)、本企業(yè)生產技術特點情況的經濟指標，它是反映本行業(yè)生產技術水平的標志。 （ 5）列出熱量衡算式，求解 ∑Q入 =∑Q出 （ 6）列表并校核計算結果 3/5/2023 56 應用舉例 用 20℃ 的冷卻水將物料 2023kg/h在一個換熱器內由 80℃ 冷卻到 40℃ ，冷卻水從換熱器出口溫度為 35℃ ，計算每小時需要多少 kg冷卻水 通過查閱手冊，已得到在 0℃ 時，水的比熱容為 1kcal/(kg 3/5/2023 54 （ 2）繪出熱量衡算示意圖 熱量衡算一般是在物料衡算的基礎上進行的，因此必須先畫出物料流程圖，在圖中標明各物流與熱量有關的變量，如溫度、壓力、相態(tài)等。 3/5/2023 52 化工生產中熱量的消耗是能量消耗的主要部分，因此化工生產中的能量衡算主要是熱量衡算。 （ 2）設加料量為 F，產量為 D，殘液量為 W， 則 F=D+W ①對總物料進行衡算： 1000=D+W，或 W=1000D ②對乙醇進行衡算 加料中乙醇含量 =1000﹡ 60%=600kg, 產品中乙醇含量 =D﹡ 90%， 殘液中乙醇含量 =W﹡ 10% 1000﹡ 60%=D﹡ 90%+W﹡ 10% =D﹡ +(1000D) ﹡ 解該一元一次方程，得 D=625kg 代入得 W=1000D,得 W=1000625=375kg 3/5/2023 51 ③計算結果 :每小時的乙醇產量為 625kg,殘液量為 375kg。 ②計算時用的單位應統(tǒng)一。整個計算必須依據(jù)同一基準。否則會使求解復雜化，甚至求不出解。 3/5/2023 45 物料衡算的步驟，按以下六步進行： （ 1）分析題意。依次可以判定操作優(yōu)劣，分析經濟效益，提供工藝數(shù)據(jù)，為嚴密地控制生產運行打下基礎。 摩 [爾 ]每升 mol/L B的質量分數(shù) ωB 1 B的摩爾分數(shù) xB，（ yB） 1 B的體積分數(shù) φB 1 3/5/2023 39 常用單位換算 法定計量單位 不應使用的單位 量的單位 單位名稱 單位符號 單位名稱 單位符號 單位制 與法定計量 單位的換算 長度 米 m 英尺 英寸 Ft in 英制 1ft= 1in= 時間 秒 s 1min=60s 1h=3600s 1d=86400s 3/5/2023 40 質量 千克（公斤）噸 kg t(103kg) 市斤 /m 市制工程 1市斤 =500g 熱力學溫度攝氏度 開爾文 攝氏度 K ℃ 物質的量 摩爾 mol 克分子 克當量 按當量粒子相當于 mol 力 牛頓 N 千克力 達因 kgf dyn cgs 1kgf= 1dyn=105N 3/5/2023 41 壓力 壓強 帕斯卡 Pa(N/m2) 千克每平方厘米 kgf/m2 cgs 1kgf/m2=104Pa 公斤每平方米 kg/m2 工程 1kg/m2= 毫米水柱 mmH2O 1mmH2O= 毫米汞柱 mmHg 1mmHg= 標準大氣壓 atm 1at,= 3/5/2023 42 能量 能量 焦耳 J/() 千克米 cgs = 卡 cal 1cal= 功率 瓦特 W 公斤米 每秒 密度 克每立方厘米 g/cm3 質量熱容 焦耳每千克卡爾文 J/ 千卡每公斤攝氏度 kcal/kg.℃ 工程 1kcal/kg.℃ =3/5/2023 43 四 .物料計算和能量計算 化工生產貫穿著物料轉換和能量轉換。) 帕 [斯卡 ]秒 Pa國家選定的 SI之外時間單位還有分（ min）、 ﹝ 小 ﹞ 時（ h）、天（日， d） 3/5/2023 35 ③質量（法定計量單位有 3種） 千克（公斤， kg），是基本單位 克（ g）及其部分倍數(shù)和分數(shù)單位，如兆克（ Mg）、毫克（ mg）等 噸（ t）及其倍數(shù)單位 ④熱力學溫度 基本單位是開 ﹝ 爾文 ﹞ （ K） 與攝氏溫度 t（ ℃ ）的關系 K=+℃ ⑤物質的量 基本單位是摩爾（ mol），其倍數(shù)、分數(shù)單位 有 kmol、 mmol等。研究怎樣加大過程推動力和減少阻力，是提高產品收率的關鍵問題?？捎靡韵禄娟P系式表示 : 過程速率 = 過程的阻力過程的推動力3/5/2023 32 過程的推動力是指直接導致過程進行的動力。 例二：可逆反應。平衡關系和過程速率就是其中兩條重要規(guī)律。 如果兩個以上的相共存，在較長時間內，從表面上看沒有任何物質在各相之間傳遞時，可以認為這些相之間已達到平衡，稱為相平衡。 3/5/2023 28 相變規(guī)律在化工生產中得到廣泛應用，人們常常為了生產的需要，有意識的促使物質發(fā)生相變。 一種物質可以有多個相，水、冰和水蒸氣就是水的三相。例如酒精的水溶液是一相。 3/5/2023 25 確定混合物相的數(shù)目，主要看其組成是否均勻。 例如一杯水，杯中各部分的水都具有相同的物理性質和化學性質，就整杯水來說，他們性質是均勻的。 系統(tǒng)以外與系統(tǒng)有關的物質和空間稱為環(huán)境（也叫外界）。），進行兩種轉換（即物質轉換與能量轉換）