）
（3）湍流区Re>4000λ=f（Re，
）Wf,hf∝u1~2
（4）完全湍流区Re>Recλ=f（
）与Re无关Wf,hf∝u2
（阻力平方区）（虚线以上）
1-4-2局部阻力
一、阻力系数法
将局部阻力表示为动能的某一倍数，
或
式中，ζ称为局部阻力系数，一般由实验测定。
注意，计算突然扩大与突然缩小局部阻力时，u为小管中的大速度。
进口阻力系数
，出口阻力系数
。
二、当量长度法
将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为
的直管所产生的阻力即
或
式中
称为管件或阀门的当量长度，也是由实验测定。
1-4-3流体在管路中的总阻力
当管路直径相同时，总阻力：
或
注意：
计算局部阻力时，可用局部阻力系数法，亦可用当量长度法，但不能用两种方法重复计算。
第七节流体输送设备
1-7-1离心泵
气缚现象：
离心泵启动前泵壳和吸入管路中没有充满液体，则泵壳内存有空气，而空气的密度又远小于液体的密度，故产生的离心力很小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，此种现象称为气缚现象，表明离心泵无自吸能力。
因此，离心泵在启动前必须灌泵。
2.离心泵的主要部件叶轮泵壳轴封装置
二、离心泵的性能参数与特性曲线
1.性能参数
流量Q离心泵单位时间内输送到管路系统的液体体积，m3/s或m3/h。
压头（扬程）H单位重量的液体经离心泵后所获得的有效能量，J/N或m液柱。
效率η反映泵内能量损失，主要有容积损失、水力损失、机械损失。
轴功率P离心泵的轴功率是指由电机输入离心泵泵轴的功率，W或kW。
离心泵的有效功率Pe是指液体实际上从离心泵所获得的功率。
泵的有效功率：
或
泵的轴功率为
或
2.特性曲线
离心泵特性曲线是在一定转速下，用20℃水测定，由H-Q、P-Q、η-Q三条曲线组成。
（1）H-Q曲线：
离心泵的压头在较大流量范围内随流量的增大而减小。
不同型号的离心泵，H-Q曲线的形状有所不同。
（2）P-Q曲线：
离心泵的轴功率随流量的增大而增大，当流量Q＝0时，泵轴消耗的功率最小。
因此离心泵启动时应关闭出口阀门，使启动功率最小，以保护电机。
（3）
-Q曲线：
开始泵的效率随流量的增大而增大，达到一最大值后，又随流量的增加而下降。
这说明离心泵在一定转速下有一最高效率点，该点称为离心泵的设计点。
一般离心泵出厂时铭牌上标注的性能参数均为最高效率点下之值。
高效率区通常为最高效率的92％左右的区域。
3.影响离心泵性能的主要因素
密度：
ρ↑→Q不变，H不变，η基本不变，P↑；
黏度：
μ↑→Q↓，H↓，η↓，P↑；
转速：
比例定律
叶轮直径：
切割定律
三、离心泵的工作点与流量调节
1.管路特性曲线
管路特性曲线表示在特定的管路系统中，输液量与所需压头的关系，反映了被输送液体对输送机械的能量要求。
管路特性方程
其中
，
管路特性曲线仅与管路的布局及操作条件有关，而与泵的性能无关。
曲线的截距A与两贮槽间液位差
及操作压力差
有关，曲线的陡度B与管路的阻力状况有关。
高阻力管路系统的特性曲线较陡峭，低阻力管路系统的特性曲线较平坦。
2.工作点
泵安装在特定的管路中，其特性曲线H-Q与管路特性曲线He-Q的交点称为离心泵的工作点。
若该点所对应的效率在离心泵的高效率区，则该工作点是适宜的。
工作点所对应的流量与压头，可利用图解法求取，也可由
管路特性方程：
泵特性方程：
联立求解。
3.流量调节
（1）改变管路特性曲线
最简单的调节方法是在离心泵排出管线上安装调节阀。
改变阀门的开度，就是改变管路的阻力状况，从而使管路特性曲线发生变化。
这种改变出口阀门开度调节流量的方法，操作简便、灵活，流量可以连续变化，故应用较广，尤其适用于调节幅度不大，而经常需要改变流量的场合。
但当阀门关小时，不仅增加了管路的阻力，使增大的压头用于消耗阀门的附加阻力上，且使泵在低效率下工作，经济上不合理。
（2）改变泵特性曲线
通过改变泵的转速或直径改变泵的性能。
由于切削叶轮为一次性调节，因而通常采用改变泵的转速来实现流量调节。
这种调节方法，不额外增加阻力，且在一定范围内可保持泵在高效率下工作，能量利用率高。
四、离心泵的汽蚀现象与安装高度
1.汽蚀现象
汽蚀现象是指当泵入口处压力等于或小于同温度下液体的饱和蒸气压时，液体发生汽化，气泡在高压作用下，迅速凝聚或破裂产生压力极大、频率极高的冲击，泵体强烈振动并发出噪声，液体流量、压头（出口压力）及效率明显下降。
这种现象称为离心泵的汽蚀。
3.离心泵的允许安装高度
离心泵的允许安装高度是指贮槽液面与泵的吸入口之间所允许的垂直距离。
根据离心泵样本中提供的允许汽蚀余量
，即可确定离心泵的允许安装高度。
实际安装时，为安全计，应再降低0.5～1m。
判断安装是否合适：
若
低于
，则说明安装合适，不会发生汽蚀现象，否则，需调整安装高度。
欲提高泵的允许安装高度，必须设法减小吸入管路的阻力。
泵在安装时，应选用较大的吸入管路，管路尽可能地短，减少吸入管路的弯头、阀门等管件，而将调节阀安装在排出管线上。
1.离心泵的类型
按输送液体性质和使用条件，离心泵可分为以下几种类型：
（1）清水泵
（2）耐腐蚀泵（3）油泵（4）（5）屏蔽泵
2.离心泵的选用
基本步骤：
（1）确定输送系统的流量和压头
（2）选择离心泵的类型与型号（3）核算泵的轴功率
1-7-2其它类型化工用泵
一、往复式泵
1.往复泵
（1）往复泵的构造及工作原理
主要部件：
泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀。
工作原理：
依靠活塞的往复运动，吸入并排出液体。
（2）往复泵的流量与压头
单动泵流量
当活塞直径、冲程及往复次数一定时，往复泵的理论流量为一定值。
往复泵的压头与泵的几何尺寸无关，与流量也无关。
往复泵具有正位移特性，即流量仅与泵特性有关，而提供的压头只取决于管路状况。
（3）往复泵的流量调节
多采用旁路调节或改变活塞冲程或往复次数。
往复泵适用于输送小流量、高压头、高黏度的液体，但不适于输送腐蚀性液体及有固体颗粒的悬浮液。
旋转泵与往复泵一样，也具有正位移特性，因此也采用旁路调节或改变旋转泵的转速，以达调节流量的目的。
风压
是指单位体积的气体流经通风机后获得的能量，J/m3或Pa。
第二章非均相物系分离
非均相物系分离的依据是连续相与分散相具有不同的物理性质，因此可以用机械的方法将两相分离。
操作方式分为两种：
（1）沉降分离颗粒相对于流体（静止或运动）运动的过程称沉降分离。
分为重力沉降、离心沉降。
（2）过滤流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程称过滤。
分为重力过滤、离心过滤、加压过滤和真空过滤，也可分为恒压过滤、先恒速后恒压过滤。
第三章传热
第一节概述
1－1传热的基本方式
热传递三种基本方式：
传导、对流和辐射。
传导是物体中温度较高部分分子，通过碰撞或振动将热能以动能形式传给相邻温度较低部分的分子，这种物体内分子不发生宏观位移的传热方式。
对流是流体之间的宏观相对位移所产生的对流运动，将热量由空间中一处传到他处的现象。
辐射是一种以电磁波传递热量的方式。
工业的换热方法：
间壁式换热、混合式换热和蓄热式换热。
1－2稳定传热与不稳定传热
稳定传热若传热系统中各点的温度仅随位置变而不随时间变，则此传热过程为稳定传热。
不稳定传热若传热系统中各点的温度既随位置变又随时间而变，则此传热过程为不稳定传热。
第二节热传导
2－1热传导的基本概念和付立叶定律
付立叶定律∶
式中负号表示热流体方向与温度梯度方向相反，即热量从高温传向低温。
2－2导热系数
付立叶定律中的比例系数
，其值等于温度梯度下的热通量。
因此，λ值表示了物质导热能力的大小，是表征物质导热性能的参数，称为导热系数。
第三节对流传热
1.对流传热速率方程
流体与壁面间的对流传热速率由牛顿冷却定律表达式：
对流传热系数和传热面积以及温度差相对应。
第四节传热计算
4－2总传热速率方程
冷、热流体通过间壁的传热过程是热流体与壁面的对流传热，壁内的导热和另一侧壁面与冷流体的对流传热三个环节的串联过程。
对于稳定传热过程，冷、热流体间的传热速率：
4－3平均温度差
1．恒温传热：
2．变温传热：
逆流或并流
当
≤2时
4－4总传热系数
1.外表面为基准的总传热系数计算式为：
2.热面积
传热面积
式中：
So－—换热器传热的外表面积，
L－—换热器管长，
n－—换热器的管子根数。
第五节对流传热系数关联式
5－1影响对流传热系数的因数
⑴流体物性，主要是比热容、导热系数、密度和黏度；
⑵流体的流动状态；
⑶流动的原因是强制对流还是流体自然对流；
⑷传热面的形状、位置和大小；
⑸传热过程中有无相态变化
5－3流体有相变时对流传热系数
1．蒸气在管外膜状冷凝的传热系数
（1）饱和蒸气在垂直管或垂直板上膜状冷凝
Re＜1800
Re＞1800
特征尺寸取垂直管长或板的高度
定性温度蒸气冷凝潜热r取饱和温度ts下的值，其余物性取液膜平均温度
下的值。
（2）蒸气在水平管外冷凝
第六节辐射传热
6－1黑体、镜体、透热体和灰体的概念
１．黑体：
能全部吸收辐射能的物体，其吸收率Ａ＝１。
黑体又称为绝对黑体。
２．镜体：
又称绝对白体，是指能全部反射辐射能，即反射率Ｒ＝１的物体。
３．透热体：
能透过全部辐射能，即透过全部辐射能，即透过率Ｄ＝１的物体。
４．灰体：
能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞所有波长范围的辐射能物体。
6－2斯蒂芬－波尔茨曼定律
１.物体的辐射能力指物体在一定温度下，单位时间内所发射的全部波长的总能量Ｅ（Ｗ／m2）。
２．黑体的辐射能力的表达式－斯蒂芬－波尔茨曼定律：
6－3灰体的辐射能力及黑度
１．黑度：
ε灰体的辐射能力E与同温度下黑体辐射能力之比。
即
２．灰体的辐射能力E可由下式表达
第七节换热器
1．各种类型的换热器：
套管式换热器，夹套式换热器，板式换热器
3．传热过程的强化途径
（１）增大传热面积；增大换热器单位体积的传热面积。
（２）增大平均传热温差。
平均温差的大小取决于两流体的温度和流动方式，采用逆流操作可获得较大的传热温差。
（３）增大总传热系数。
提高Ｋ值必须减少各项热阻。
减少热阻的方法有：
提高对流传热系数（加大流速）；防止结垢或及时清除垢层等。
热补偿方式：
浮头补偿，补偿圈补偿，U形管补偿。
第四章蒸发
蒸发操作主要用于提高溶质的浓度；浓缩溶液和回收溶剂；获得纯净的溶剂等。
蒸发操作：
是将溶液加热至沸点，使其中挥发性溶剂与不挥发性溶质的分离过程。
蒸发操作进行的条件：
是供给溶剂汽化所需的热量，并将产生的蒸气及时排除。
蒸发器的加热室通常采用间壁式换热器，其两侧为恒温。
蒸发过程的特点是（与传热相比较）：
1．因溶液沸点升高等因素会引起温度差损失；
2．因蒸发过程耗热量很大，所以应充分考虑热能利用；
3．因处理物料性质不同，故需充分考虑物料的特性及工艺条件，再选择或设计适宜的蒸发器。
三、蒸发操作的分类
可按蒸发模式、按操作条件（压力）及效数等进行分类。
第二节单效蒸发与真空蒸发
一、单效蒸发流程
蒸发器由加热器和蒸发室组成，此外还需除沫器、冷凝器等。
（2）总传热系数K的确定
蒸发器的总传热系数可按下式计算
第三节多效蒸发
采用多效蒸发的目的是为了减少新鲜蒸气用量，具体方法是将前一效的二次蒸气作为后一效的加热蒸气。
多效蒸发：
若将二次蒸汽通道另一压力较低的蒸发器作为加热蒸汽，则可提高加热蒸汽的利用率，这种串联蒸发操作叫多效蒸发。
多效蒸发流程1．并流流程2．逆流流程3．平流流程
膜分离过程：
超滤，反渗透，微滤，电渗析。
第七章干燥
一、干燥过程的分类及应用
1、物料的干燥：
机械去湿法
物理去湿法
干燥方法：
传导干燥：
热能以传导的方式传给湿物料；
对流干燥：
热能以对流方式由热气体传给与其直接接触的湿物料；
辐射干燥：
热能以电磁波的形式由辐射器发射；
介电加热干燥：
由高频电场的交变作用使物料加热而达到干燥的目的。
第二节湿空气的性质及湿度图
一、湿空气的性质
1.湿空气的状态参数（以单位质量的干空气为基准）
湿度H：
kg/kg干空气
饱和湿度Hs：
是总压和温度的函数。
相对湿度φ：
湿空气比容νh：
m3/kg干空气
湿比热容cH：
cH=1.01+1.88Hkg/kg干空气℃
湿空气的焓I：
I=（1.01+1.88H）t+2490H
绝热饱和温度tas：
干球温度t：
用普通温度计测得的湿空气的温度，为湿空气的真实温度。
湿球温度tw:
露点td：
不饱和空气在总压及湿度不变的情况下，冷却达到饱和状态时的温度，称为该空气的露点。
湿球温度tw和绝热饱和温度tas的关系
（1）对于空气和水的系统tas=tw，tas 与tw在本质上截然不同
tas——热力学性质；tw——取决于动力学因素。
（2）tas——两相都达到平衡时的温度；tw——传质传热过程达到稳态时的温度。
（3）tas——气液间的传递振动力由大变小，最终趋于零；tw——稳定后的气液间的传递推动力不变。
对一定状态的空气，不饱和：
饱和：
二.湿空气的湿度图H-I
常压下湿空气的H-I图，采用两个坐标夹角为135º的坐标图，以提高读数的准确性。
同时为了便于读数及节省图的幅面，将斜轴（图中没有将斜轴全部画出）上的数值投影在辅助水平轴上。
湿空气的H-I图由以下诸线群组成。
1、等湿度线（等H线）群
等湿度线是平行于纵轴的线群。
2．等焓线（等I线）群
等焓线是平行于斜轴的线群。
3．等干球温度线（等t线）群
将式（7-9）改写成
诸等t线是不平行的。
4．等相对湿度线（等φ线）群
5．蒸气分压线
第四节干燥速率和干燥时间
一、物料中所含湿分的性质
1.平衡水分和自由水分
平衡水分：
一定空气状态下，物料中所含水分不再因与空气接触时间的延长而有所增减，物料中所含的水分称为在此空气状态下，该物料的平衡水分，用X*表示。
平衡水分随物料种类的不同而有很大的差别，对于同一物料，又因所接触的空气状态不同而变化。
自由水分：
物料中所含的水分大于平衡水分的那一部分，称为自由水分（或称游离水分）。
2.结合水分和非结合水分
如将平衡水分与空气状态关系图中的各平衡曲线延长，而使之与φ＝100％相交，在交点以下的水分皆为各物料的结合水分，而大于这些交点之各物料水分则为非结合水分。
三、恒定干燥条件下干燥时间的计算
1、恒速干燥阶段
即
2.降速干燥阶段
当降速段的干燥速率曲线随物料的含水量Ｘ呈线性变化时，干燥时间可采用解析法进行计算。
因此，物料干燥所需的时间（即物料在干燥器内停留时间）为τ，即：
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