工艺专业塔器水力学计算设计导则
1 塔器设计概述
1.1 石油化工装置中塔器占有很大的比重。几乎每种工艺流程都存在蒸馏或吸收等分离单元过程，因此塔器设计至关重要。往往塔器设计的优劣，决定着装置的先进性和经济性，必须给予重视。
1.2 塔器设计与工艺流程设计有着非常密切的关系，亦即塔器的选型和水力学计算与工艺流程的设计计算是结合在一起的。有时塔器设计影响着分离流程和操作条件的选择。例如减小蒸馏塔的回流比，能降低能耗，但塔板数增加，对塔器讲就是减小塔径和增加塔高，其中必有一个最经济条件的选择。又如真空塔或对釜温有要求的蒸馏塔均对压降要求较严，需要选择压降低的板式塔或填料塔，在塔器水力学计算后，压降数据要返回工艺作釜温核算。
1.3 一般工艺流程基本确定后，进行塔器的选型、设计等工作。塔器设计涉及到工艺、化学工程、设备、仪表、配管等专业。化学工程专业的任务及与各专业间关系另有说明。见化学工程专业工作手册H-P0101-96、H-P0301-96。
1.4 随着石油化工和科技的迅猛发展，蒸馏塔从一般的一股进料、二股产品的常规塔发展为多股进料、多侧线，有中间换热的复杂塔。要求塔的生产能力大、效率高、塔板数多，即大塔径、多程数、高效、低压降等，对塔器设计提出了更高的要求，并推动了塔器设计工作的发展。
1.5 近年来电子计算机的普及和发展，为工艺与塔器设计提供了有力的工具。我们可应用PROCESS或PRO/Ⅱ等工艺流程模拟软件进行计算，得到塔的最大和最小汽液负荷、密度等数据，以便进行分段的塔的水力学计算，使工艺和塔的水力学计算能同步进行，并作多方案比较，求得最佳设计。
1.6 设计中主要考虑的问题
1.6.1 确定工艺流程（尤其是分离流程）
通过工艺流程模拟电算，选定最佳切割方案，其中包括多股进料、侧线采出、进料状态和位置等方面的选择。
1.6.2 塔压的设定
考虑到物料能自流输送，釜温的限制要求，冷凝器和再沸器采用冷热介质的条件，以及对塔径或塔板数的影响等方面。因为塔压增高，则塔径减小，但分离物系的相对挥发度减小，因而塔板数将随之增加。
1.6.3 塔顶回流比和塔板数的确定
二者涉及塔径和塔高，还有冷热剂介质的用量。从节能方面趋向于采用较小的回流比，但不能太接近最小回流比，需从投资和操作费用综合考虑。对于萃取精馏还要考虑塔的内回流和塔中溶剂恒定浓度的要求。
1.6.4 物系的特性
如起泡沫程度、聚合可能、热敏性和洁净度等方面的考虑。
1.6.5 塔型选择
目前石化装置中常用的板式塔有浮阀、筛板、穿流板等，其它尚有波纹板、斜孔板、折流板等。塔填料有金属英特洛克斯（矩鞍型）、鲍尔环、拉西环、阶梯环等散堆填料，及波纹板等规整填料。应根据工艺需要选择塔型。各种塔型皆有其特点。如要求负荷弹性大，可采用浮阀板。要求结构简单，价格便宜，可采用筛板。对于不洁净介质，只要求洗涤作用，对效率要求不高，可采用穿流板或折流板。要求压降低，则采用填料等。各家公司常根据其使用经验来选用，如乙烯装置的蒸馏塔，有的公司选用浮阀板，也有选用筛板或波纹板，或者MD板、填料等。
1.6.6 塔器水力学计算
根据工艺流程模拟计算结果选取塔器水力学计算所需的分段数和数据。应选择同一块塔板所进出汽液物流的数据。详见“塔器水力学计算数据表的说明”。计算所得塔径，压降等数据如有不符合要求或不合理，可返回流程模拟作调整计算。
1.6.7 塔板效率的考虑
确定全塔效率或分段效率，此问题较为复杂，目前尚无准确可靠的计算方法，一般还是以实验或经验为主来确定。可通过有关计算，略知效率范围。再以引进装置或同类生产装置的数据作为参考。如烃类物系分离效率一般为50～60%，烃类精分效率为70～80%左右，萃取精馏效率为25—30%左右，吸收效率一般为30%左右。当然还要考虑物系性质，操作条件、塔器结构和类型等因素。保证在最大和最小负荷下都有满意的效率。
1.6.8 对设备专业提出塔器数据表和图
其内容为进料分布和侧线采出设施，塔内件结构和尺寸，塔釜液面高度要求和内部结构，工艺和自控接管尺寸，人孔（手孔）等。详见“塔设备数据表”及其说明。
2 板式塔结构及水力学计算规定
2.1 各类塔器结构设计和水力学计算的内容基本相似。包括塔径、塔板间距、流动型式、降液管、堰和填料塔内件等结构设计，压降、泛点率、雾沫夹带、泄漏等计算。还有负荷性能图或表的计算。可手工计算或电算。
2.2 可应用的电算软件，有浮阀板、筛板、穿流塔板和填料塔等。PROCESS 和PRO/Ⅱ等工艺流程模拟软件中亦有浮阀板、筛板和填料塔的水力学计算，但内容较为简单，仅用于方案比较，不能用作详细设计。
2.3 关于各类塔器结构和水力学计算方面的资料可参考《化学工程手册，第13篇，气液传质设备1979年》，《FRI塔板设计手册》，《PROCEE和PRO/Ⅱ手册》等。还有本公司的内部资料和软件应用说明，此不详述。
2.4 浮阀塔板
2.4.1 浮阀塔板在石化工业中已广泛采用。由于其在生产能力、负荷弹性、效率和稳定性方面有一定的优势，所以颇受用户欢迎。计算方法比较成熟，设计使用经验亦较丰富。由于浮阀材料一般为不锈钢，因此费用相对较贵，有时制造或安装不妥，运行中浮阀会被卡住或脱落而影响效果，故需加以注意。
2.4.2 浮阀型式
国内外已开发了多种型式浮阀，是由不同的公司或研究机构所开发，或者用于不同用途。但常用的有F1型（国外为V1型）、十字架型（国外为T型）、V4型等数种。其他还有A型、MR型、长条型等。浮阀分重阀和轻阀，前者由2毫米薄板冲压而成，约重33克；后者由1.5毫米薄板冲压而成，约重23克。F1型阀为常用阀，国内已标准化。V4型阀用于真空系统。十字架型阀用于略有污垢或易聚物料系统，这是由于它没有阀腿，不会被卡住。
2.4.3 流动型式
亦即液流程数，一般采用单程或双程。对于大液流量和大直径塔，可采用二程或四程，很少采用三程。根据液流强度即每米堰长上每小时液流量（m3/m.hr）和塔径来考虑。又可根据设备结构和液流长度考虑，一般直径为2米以上才选用双程。对于液汽比甚小的场合，可采用U 形流型。
2.4.4 降液管及溢流堰
一般采用弓形降液管。当液流量较小时可采用圆形（管式）降液管。常用直降液管，有时为增加塔板上鼓泡面积而采用斜式降液管。此时降流管底部面积一般为顶部面积的60%。
通常采用平溢流堰。当液流量较小时，采用齿形堰。可采用三角形或正方形齿。齿深一般采用15mm左右。
目前较少采用内堰，往往在采用园形降液管时设内堰。
为缓冲液流，保持液封作用，有时采用受液盘。这会增加结构上的复杂性，不宜用于易聚合和污垢物系。
一般堰长与塔径之比为0.6—0.8。堰高采用50mm左右。对真空系统或塔板间距较小而液流量较大使板上液面过高的场合可取更低值。反之则增加堰高。
为保证有一定的液封，降液管底间隙一般比堰高小10mm左右。
平堰上液面高度h ow计算如下：
h ow = 0.667·E (
L
SS l
S
W
?
)2/3(m)
式中：
E 液流收缩系数，查阅《化学工程手册，第13篇》
L S液相流量（m3/s)
SS 液流程数
l w堰长（m)
对于齿形堰，溢流层不超过齿顶时：
h ow = 1.17 (L h
SS l
S n
W
?
?
)2/5 (m)
式中：
h n齿深（m) 当溢流层超过齿顶时：
L S = 0.735(I
h
W
n
) [h ow5/2 －（h ow－h n)5/2 ]·SS (m3/s)
塔板上液层高度h L为：
h L = h w＋h ow(m)
一般h L不超过100mm，但如塔板间距较大或反应过程中需要有一定的停留时间时可例外。
降液管中液相停留时间τ计算如下：
τ=
?A H L f T
S
(s)
式中： A f 降液管面积（m 2）
H T 塔板间距（m ）
通常情况下，在高负荷时τ应大于5sec ，个别可小至3sec ，对于特殊系统要另行考虑。如吸收塔和真空塔一般要6sec 以上。胺和乙二醇系统亦取大些。
2.4.5 塔径
目前塔径已系列化。一般情况下塔径800mm 以上采用板式塔，当然小塔径（300-800mm ）根据需要也可被采用。一般800mm 以上的塔径以200mm 间隔递增，以下的塔径以100mm 间隔递减。如有特殊需要也可例外。根据生产能力的要求、物性特点及其他结构参数先初估塔径，经水力学计算再作调整。
2.4.6 塔板间距
根据生产能力和塔高的要求，以及塔径等其他结构参数来确定塔板间距。对于石油系统，由于一般蒸馏或吸收塔的塔板数不多，因而塔板间距较大，如采用600mm 左右。对于石油化工系统，由于分离要求高，塔板数多，因此塔板间距不宜太大，应根据塔径和水力学计算来确定，一般取350—500mm ，个别也有例外。有时对不同塔段采用不同的塔板间距。
2.4.7 浮阀数
在设计负荷下浮阀处于全开状态，此时阀孔动能因数F o (W o γV ）为9～11。其中W o 为孔速（m/s)
γv
为汽相密度（kg/m 3)
亦可采用下式计算：
W o v =?? ?
?
?
7280548
..γ (m/s)
以上适用于重阀。对于轻阀F o 将减小1.0左右。 2.4.8 泛点率 C v =V s
γγγV L V
-
F=100C136 L Z
A K C
v S
b F
＋·
··
F
100C
0.78A K C
V
T F =
···
式中：
C v汽相负荷因数（m3/s）
F 泛点率（%）
Z 液流长度（m）
A b液流面积（m2）
A T塔截面积（m2）
K 物性系数，见下表
物性系数K表
C F泛点负荷因数，与板间距和汽相密度有关。查阅《化学工
程手册，第13篇》
Vs 汽相流量（m3/s）
γL液相密度(kg/m3）
γv汽相密度(kg/m3）
L s液相流量（m3/s)
上二式中F取大值。一般大直径塔在高负荷下F<80%。真空系统F<75%。小直径塔F<65%。根据生产要求，即负荷上下限要求来确定。
2.4.9 压降
干板阻力
hc=5.34(Wo2/2g)·(γL/γV) (m液柱）
板上液层阻力
h l=0.5h L(m液柱）
压降
△p = hc+h l(m液柱/板）
对于V4型浮阀，干板阻力约为上式计算值之1/2。对于轻阀上式略偏大。
2.4.10 降液管中清液层高度H d
H d = hw＋how＋h d+△p (m液柱）
式中：
h d = 0.153 (
Ls
lw SS ho
??
)2 (m液柱）
h d液相流出降液管的局部阻力（m液柱）
Ls 液相流量（m3/s)
lw 堰长（m）
SS 液流程数
ho 降液管底间隙（m）
hw 堰高（m）
how 堰上液面高度(m)
一般满足
H d< ? (H T+hw)
H T塔板间距（m）
?泡沫特性系数，一般为0.4—0.6。
2.4.11 汽相负荷下限
一般以阀孔动能因数Fo来表示。取Fo≈5—6，同时要考虑与板上液面高度有关的因素。
2.5 筛孔塔板
2.5.1 在石化工业中筛孔板塔与浮阀塔一样已广泛地被采用。其计算方法比较成熟，设计和使用经验亦很丰富。尤其是近年来我公司参加了美国分馏研究公司（FRI），该公司在筛板塔方面已有几十年的研究历史，积累了很多的经验和数据，开发了计算方法和应用软件，每年有更新内容。FRI在直径1200mm
的筛板塔上进行低压和高压下的工业实验与研究，为会员单位提供研究成果。
具有降液管的筛孔板与其他具降液管的塔板相比，由于其结构简单，耗金属少，造价低而价廉，便于检修，并对略有脏污的系统适用。
2.5.2 筛孔和排列
过去常用孔径为3—8mm ，但因孔径太小，一则加工制造困难，二则易堵，所以目前常用较大的孔径，如12mm 左右。孔径太大会引起压降和雾沫夹带增大，因而减小负荷弹性范围。对真空塔，不宜采用太大孔径。
筛孔以三角形或正方形排列，以前者为最常用。筛孔间距t 一般为孔径do 的2.5～5.0倍，常用3～4倍。如t/do 过小，易使汽流互相干扰；如过大则鼓泡不匀，影响传质效率。
鼓泡面积为液体进入塔板端到出口堰之间，与塔壁间所包围的面积。 孔面积为汽流通过的所有筛孔的面积。
开孔率为孔面积占鼓泡面积的百分数。一般为8—10%，但随系统压力和水力学计算要求而定。过小的开孔率将造成严重的雾沫夹带，而过大的开孔率会产生严重泄漏。
2.5.3 流动型式
同浮阀塔板，详见2.4.3。 2.5.4 塔径
同浮阀塔板，详见2.4.5。 2.5.5 塔板间距
同浮阀塔板，详见2.4.6。
2.5.6 筛孔板的水力学计算方法主要是采用FRI 的研究成果，同时参考本公司开发的技术。
2.5.7 初估塔径Dt
FRI 的计算方法是以核算为主，当需设计新塔时，可先初估塔径，再进行水力学计算，然后调整塔径。
Dt =
(4.7)(V )(p -0.7)
L 最大设计△ (ft)
V L = Vs γγγV V /(-)L
(ft 3/s)
式中：
△p设计设计压力（英寸液柱）
Vs 汽相流率（ft3/S）
γV汽相密度（1b/ft3）
γL液相密度（1b/ft3）
根据计算结果，再园整塔径。
2.5.8 降液管及溢流堰
参考浮阀塔板，详见2.4.4。
降液管顶部的最小面积A DC计算如下：
A DC（最小）=
L
449(1-F)(-)
G
L
2
L
γ
γγ
σ·
V
?
?
?
?
?14（ft2）
1-F F -
G G
L V
L
=
?
?
?
?
?1
12 .4
γγ
γ
式中：
L 液相流率（gpm)
σ表面张力（mN/m）
以上是最小面积，最终降液管面积要根据水力学计算确定。
2.5.9 体系极限。
为每个体系负荷的极限能力。
（V L）极限= 0.73A f (1-F L) (σ/γL-γV)1/4（ft3/S）
(1-F)= 1.4
- 1.4
-
L
L V
V
1/2
L V
V
1/2
γγ
γ
γγ
γ
?
?
?
?
?
+
?
?
?
?
?1
式中：
A f自由面积，即塔面积减去降液管面积（ft2）
σ表面张力（mN/m）
F L汽相中分散相的分率
γL液相密度（1b/ft3）
γv汽相密度（1b/ft3）
又（V L）
极限= V S γγγ
V V
/(-)
L
(ft3/S）
式中：
V S
汽相流率 （ft 3/S ）
自上式得到汽相的极限负荷。一般都不会达到体系的极限负荷。 2.5.10 降液管内液相最大速度V DC
()()V 1-F -DC G L V L （最大）=?? ?
??σγγγ2
14
(ft/S ）
()()1-F =
1.4-1.4-G L V L L V L
γγγγγγ1+
式中： V DC （最大）
降液管中液相最大速度 （ft/S ）
F G 液相中分散相分率
σ
表面张力 （mN/m)
液相在降液管中的速度不应超过按上式计算的最大速度，否则会导致上一塔板中的汽体穿过降液管而入下一塔板，而增加塔板上的汽相流量。
2.5.11 喷射液泛
为塔板间液体喷射而引起的液泛。一般中、低压系统液泛以此为主。
()()()[]()()(
)[
]}
C H A A EXP d EXP A L l BF
V L V T F B PC
w =-?? ?
?
?
?+?
--+???00051830485081101118025004
05050025021
./././/.......γγγ
当（L/l w ) >35.76(m 3/h)时，应乘上修正项如下：
EXP ｛-0.32(A f /A T )-0.2．(1-(35.76/(L/l w )))1.44]
式中： C BF 喷射液泛下以鼓泡面积为基准的能力因子 (m/s) γV 汽相密度 （kg/m 3) γL 液相密度 （kg/m 3) H T 塔板间距 （mm ） A F 喷射液泛下自由面积（m 2） A B 鼓泡面积 （m 2）
do
筛孔径 （mm ）
A PC 孔面积百分数 L 液相流率 （m 3/h ） l w 堰长 （m ） A f 降液管面积 （m 2）
A T
塔面积 （m 2）
又 C BF =V BF γγγV V /(-)L (m/s) 式中：
V BF
基于鼓泡面积的汽相速度 （m/s ）
对于每一塔段，应满足下列要求：
喷射液泛下能力因子或汽相速度
最大设计负荷下能力因子或汽相速度
安全系数≥
安全系数取决于工艺设计要求和体系的性质。一般为 1.2～1.5。低压和真空系统常取较大值。对于矿物油吸收塔、解吸塔和重度起泡沫的系统亦取较大值。
2.5.12 雾沫夹带
为汽相通过塔板时将板上液体带入上一塔板，这将影响塔板效率。夹带量较大时，会造成大量液体循环而致液泛。除了体系性质以外，还与塔板间距，汽速和板上泡沫层高度等有关。当筛孔径在12mm 以上时，雾沫夹带量增加较快。正常设计下筛孔塔的雾沫夹带量不算太大。雾沫夹带量将控制筛板塔的操作上限。
C BE /C BF =1.0+{0.305·(γV /(γL -γV ))- 0.2/ [31+(20 (L/l W )0.2 )] ·log(ENT/V FL
D )/C BF } 式中： C B
E 雾沫夹带条件下基于鼓泡面积的能力因子 （m/s ） C B
F 喷射液泛下基于鼓泡面积的能力因子 （m/s ） γV 汽相密度 （kg/m 3） γL 液相密度 （kg/m 3） L 液相流率 （m 3/h ） l W 堰长 （m ）
ENT
雾沫夹带速率 （kg/h ）
V FLD 喷射液泛条件下的汽相流率 （kg/h ）
V FLD =3600 C BF A B γV (γL -γV )0.5 (kg/h)
C V BE BE V V =γγγ/(-)L (m/s)
式中： A B 鼓泡面积 （m 2）
V BE
雾沫夹带条件下基于鼓泡面积的汽相速度 （m/s ）
2.5.13 压降△p
筛板塔的每板压降为干板压降和当量清液高度之和。 △p =273.4Φ1 S 5 Wo 2 γV /γL +2.36 F W (V/l w )2/3 +S 6 h w mm 液柱 式中： S 5 干板压降系数，查阅《FRI 塔板设计手册》 Wo 孔速 (m/s)
γV 汽相密度 （kg/m 3） γL 液相密度 （kg/m 3） V 液相流率 （m 3/h ） l W 堰长
（m ）
h w 堰高
（mm ）
S 6 堰高系数，查阅《FRI 塔板设计手册》 Φ1
校正系数
Φ1=-+?? ?
?
?exp .S h h L L 91356
当 l w /D ≥0.72时，S 9=1.197 l w /D<0.72时，S 9 = 6.025 l w /D-3.141 D 塔径 （m ）
h L 当量清液高度 （mm ）
F W
收缩系数
当l w /D ≥0.72时，F W =1.0
l W /D<0.72时，F W = EXP ［-2.353(l W /D-0.72)] 2.5.14 泄漏
泄漏为筛板塔的操作下限。当汽速低于泄漏点时，液体开始自筛孔中泄漏。
泄漏与干板压降、板上清液层高度及表面张力等有关。
Wo = 4.32×10-7(μL)0.045(μV)-0.55(γL-γV)1.17
(γv)-0.55 (σ.g)-0.125(Ao/A B)0.52 (h L)0.32
(d o)-0.26 (h’W)0.45(tt)0.25(g)0.875 (m/s)
式中：
W o漏液点时的孔速（m/s)
μL液相粘度(kg/s.m)
μv汽相粘度(kg/s.m)
γL液相密度(kg/m3)
γv汽相密度(kg/m3)
σ表面张力（N/m)
g 重力加速度(m/s2)
A o孔面积（m2)
A B鼓泡面积（m2)
h L漏液点时当量清液高度(mm)
d o孔径（mm）
h’w修正堰高（mm）
h’w = (50.8+3h w)/[(h w/25.4)+2]
tt 板厚（mm）
漏液点计算方法很多，各有差异。上法算得到的结果可取作操作下限。但此法算得到的结果如稍有漏液，亦仍可操作，也即可允许存在10%以下的漏液。
2.6 穿流塔板
2.6.1 穿流塔板亦称双流板，它不设降液管，塔板上开有筛孔或栅缝，汽液二相由此同时逆流通过。它结构简单，为板式塔中最简易的一种塔板，加工安装方便，工程中应用也日趋广泛。
2.6.2 穿流塔板因为没有降液管，所以处理能力大。除结构简单和价廉外，它由于开孔率大而压降小，适用于压降受限制的场合。另外它由于汽液冲洗筛孔，故耐污垢方面较好，不易堵塞和易清洗。当然它在负荷弹性和传质效率方面不及浮阀和筛板塔，但由于其雾沫夹带量小，塔板间距可较小，可以多增设几块塔板来弥补其某些缺点。
2.6.3 穿流塔板由于不具降液管，所以汽液二相均通过筛孔，在汽速低时，液体经筛孔淋洒而下，塔板上没有明显的液位，此时效率和压降都很低。当汽液负荷增加时，塔板持液量随之增加，塔板上建立起脉动式密封液层。随着汽体负荷的增加，塔板持液量继续增加而达液泛，此时效率亦达到最大。其负荷弹性差于其他具降液管的板式塔。尤其在低负荷时，往往可通过调节回流比来保持负荷，以维持效率。过去人们仅将穿流塔用于凉水塔或热水塔，以及洗涤等方面，蒸馏方面用得相对较少，近年来也有新的发展。如S.W.公司1954年开发的波纹板塔，即将塔板压成波纹状，增加了负荷弹性，在乙烯装置主要分离系统中得到了应用。
2.6.4 波纹塔板(Ripple Tray)是在平穿流板的基础上发展起来的，即将开有筛孔的平板压成波纹状，上下二板安装时交错90°，可以起到液体再分布的作用，板上的筛孔多数具有倾斜角度，因而增强了湍流程度。在波峰处汽流通过多些，波谷处液流量大些。它比平板具有较大的传质效率。波纹有助于适应液体和汽体负荷的变化，使操作稳定，并增加塔板的刚性。
2.6.5 随着石化工业的发展，装置能力增大，分离塔的塔径亦增大，对于穿流塔板则要求注意其水平度及液体初始分布的均匀性。一般设置液体进料管式分布器。
2.6.6 FRI 对穿流塔板亦做了有关的研究工作，并提出了一套计算方法，可供参考。
2.6.7 筛孔的排列同筛板塔。穿流塔板有时开栅缝通道，此时以当量直径用于计算，下式计算当量直径：
()
d ab a b
e =
+42
(mm)
式中： d e 当量直径 （mm) a 栅缝长 （mm)
b
栅缝宽 (mm)
对于有污圬或聚合物颗粒的系统，可考虑采用栅缝。 鼓泡面积为下列两种面积中取较小者：
·沿开孔区周围向外扩75mm 后所包围的面积减去边缘、堵孔条、支撑梁
等所占的面积。
·塔截面积。
百分孔面积为开孔面积与鼓泡面积比值的百分数。当其值增大，允许汽速也增大，但增大到20%以上时，会影响效率。故一般取15～25%。
孔间距不希望大于75mm。
筛孔径一般取12mm以下。对污垢系统可取大些。
波纹板的波纹一般为正弦曲线型。波高为13～38mm，波长为38～64mm。可根据液体负荷大小来选定波高。对于液体负荷大于20m3/m2h，采用浅波；而液体负荷大于82 m3/m2h时，用深波。
2.6.8 初估塔径Dt
近似塔截面积Ab由下式估算：
A= [V+1.3(L)] (S.F.)
J J J
b
L L max
123
（ft2）
D t = 0.3048
A
b
0785
.
(m)
式中：
D t塔径（m)
V L 汽相负荷因子（ft3/S）
L L液相流率（ft3/S）
S.F. 安全系数
J1开孔面积与孔径参数，查阅《FRI塔板设计手册》中图
J2 板间距参数，查阅《FRI塔板设计手册》中图
J3体系参数，查阅《FRI塔板设计手册》中图
当安全系数取 1.0时，求取值为设计负荷下，液泛时的塔径。一般安全系数取1.2～1.3。
往往采用最大负荷来估算塔径。
2.6.9 液泛
从波峰间的低谷处穿过汽体，使塔板上液体向上喷射或飞溅。当汽速增加时，喷射加强，使部分雾滴带入上一块塔板。一旦汽速高于导致喷射流高度等于板间距的汽速时，即发生液泛现象。
在恒定汽液比下，液泛汽相负荷因子计算如下式：
()(V )L 液泛=+?? ?
??R R J J J A b 13123.
(ft 3/S ）
R V L S S
=
γγγv
L v (-)
式中： Vs 汽相流率 （ ft 3/S ） Ls
液相流率 （ft 3/S ）
γv 汽相密度 （1b/ft 3） γL 液相密度 （1b/ft 3）
A b
鼓泡面积 （ft 2）
J 1·J 2·J 3 同上
（）（）液泛液泛
Vs V (-)
L v L v =
γγγ
（ft 3/S ）
处理粘度较大的液体或高泡沫系统的塔易于液泛，需要注意。 2.6.10 体系液泛
为体系的极限处理能力，计算如下： （V L ）极限=0.73·A T (1-F) (σ/γL -γV )1/4 － 1.4L L
（ft 3/S ）
()()1-F =
1.4-1.4-G L V L L V L
γγγγγγ1+
式中： V L 汽相负荷因子 （ft 3/S ） L L
液相流率 （ft 3/S ）
A T
塔截面积 （ft 2）
γL 液相密度 （lb/ft 3） γv 汽相密度 （lb/ft 3） σ
表面张力 （mN/m)
（）极限极限
V (V )(-)
S L v L v =
γγγ
（ft 3/S ）
2.6.11 压降
干板压降如下式：
△p
干
=J5W o2γv /γL（英寸热液柱）
式中：
J5 干板压降系数，查阅《FRI塔板设计手册》中图，它与百
分孔面积，孔径与板厚的比值，汽体物流进口侧的开孔边缘情况有关（如锐边和光滑边）。
Wo 孔速（ft/S）
γv汽相密度（lb/ft3）
γL 液相密度（lb/ft3）
对于一定的开孔率，随孔径与板厚比值的增大而干板压降增大，当孔径与板厚的比值不变时，随开孔率减小而干板压降增大。
总压降△p计算如下：
当W o2(γv /γL) <0.7时
△p = (J5+J6)W o2γv/γL（英寸热液柱）
当W o2(γv /γL)>0.7时
△p=(0.67)(J5+J6)(W o2γv/γL+0.35) （英寸热液柱）
式中：
J=4.6+6.1(t-do) 0.5+Q
62/3
Q= Vs/
Ls
v L
γγ
式中：
Vs 汽相流率（ft3/S）
Ls 液相流率（ft3/S）
J6压降系数
t 孔间距（inch）
d0孔径（inch）
当Q <2.0时，上式算得的压降值太小，因此仅Q=2.0时才使用上式。
2.6.12 板上清液层高度h L
板上清液层高度为汽液相流率、密度、开孔面积、孔径、孔间距及塔板厚
度的函数，它与△p 有密切的关系。
清液层高度计算如下：
() h =p J Q +1Q Q -1Q W L 52/32/32
2/32/30△－?? ????? ?
?
?2γγV L
（英寸）
式中符号同上式。
当Q =1.0时，平均的清液层高度将等于塔压降，说明Q 近于1.0时，穿流塔板将停止有效操作。
2.7 斜孔塔板
2.7.1 斜孔塔板系清华大学在七十年代开发的一种带降液管的斜筛孔型板。近年来在石化工业旧装置改造方面的应用日趋广泛。
2.7.2 斜孔塔板属于汽液并流的结构型式，板上的斜孔按一定方向排布，每排斜孔的开口方向一致，并与液流方向呈垂直，但相邻两排斜孔的孔口方向相反，起到汽流互相牵制的作用。它避免液体在流动方向上被不断加速，所以板上液层低，具有压降低，雾沫夹带量小，处理能力大等优点。虽然液层较低，还保持有一定的塔板效率。适用于大直径塔和真空系统。
2.7.3 单溢流型式的降液管与普通板式塔相似，而多溢流型式的降液管则不同。为适应高的液体负荷，多溢流型式降液管的结构为自封型，它悬挂于塔板下的汽相空间，降液管底部开有孔口作为液体流出降液管而入下一塔板。相邻两板的降液管呈90°角交叉，这样可增加板面利用率。但液体流程会短些，可设法弥补。
2.7.4 斜孔和排列
斜孔形状如倒扣的簸箕。有开型（K 型）和闭型（B 型）二种，一般用开型结构。开型为斜孔前端和两侧都开口，而闭型仅在前端开口。汽流自开孔处喷射而出。斜边与平面呈一夹角。对于大直径塔，一般孔长取20mm ，孔高平均为5mm 左右。开孔面积为144mm 2。也有例外。
通常斜孔间距为22mm 左右，排间距为30mm 左右，并根据水力学计算情况而作调整。
2.7.5 对于一般弓形降液管，带溢流型式的结构，其降液管部分的计算和设计类同于浮阀塔等板式塔。
2.7.6 根据液体负荷的大小来选定液流型式。如一般液流强度为5～
25m 3/m.h 时，采用单溢流，当液流强度大于40m 3/m.h 时，采用双溢流或多溢流型式。其他情况酌情处理，同时要考虑到塔径等其他因素的影响。
2.7.7 为保持塔板上的液面，与其他板式塔一样，要设置堰，但堰高一般较低些。以维持塔板上低液层的需要。
2.7.8 由于斜孔塔板的雾沫夹带量较小，因此可采用较小的塔板间距，对于塔板数较多的场合是比较有利的。有时也以增加塔板数来满足效率的要求。但要注意，对于某些降液管控制的系统，是以降液管液位为主的，太小的塔板间距是不适宜的。
2.7.9 压降
汽流通过斜孔板的压降△p ，可分为干板压降△p 干
和有效液层压降△p
有效
两项，计算如下：
△p 干=ζγγ??w g V
L
022 （m 液柱） △p 有效=0.5（h w +h ow ) (m 液柱） △p=△p 干+△p 有效 式中： w o
孔速 （m/s ） γv 汽相密度 (kg/m 3) γL 液相密度 （kg/m 3) ζ 阻力系数 h w
堰高 （m ）
h ow
堰上液面高度 （m ）
上式中的有效液层压降是估算值。 2.7.10 雾沫夹带
斜孔板的雾沫夹带量计算如下：
e = 0.157W H -h - v G T
f 1.9
V L V 0.7
0.2
?? ?
?
?
??
??
?γγγσ
－ (kg 液/kg 汽）
式中： e v 雾沫夹带量 (kg 液/kg 汽）
W G
有效空速 （m/s ），计算如下：
上计算水力学课的心得
上计算水力学课的心得 水利水电学院水力学及河流动力学 胥慧1030201016 摘要：首先通过计算水力学这门课程的学习，联想到不规则的平面图形面积的求解；还简要说明了从中学到的内容，着重说明了离散的有关问题；最后阐述了自己对这门课程的几点意见。 关键词：面积，区域离散，控制方程离散，意见 1、不规则图形面积求解 上计算水力学这门课程时，我突然想起小时候学过对于一个边界形状不规则的平面图形面积问题的求解方法。当时是先把那个不规则的平面图形誊画在一个透明的玻璃板上，再把一张事先做好的1cm×1cm方格纸铺在玻璃板下边，先记录一下不规则图形里显示完整的小方格数目，对于不完整的小方格，正好满半个格算的两个算一个格，大于半个格计一个格，不满半个格的舍去，这样相加在一起就是这个不规则的几何图形的近似面积。同样的办法，再分别用0.5cm×0.5cm 的方格纸和0.1cm×0.1cm的方格纸对不规则图形面积进行计算。结果不言而喻，必然是用0.1cm×0.1cm的方格纸得到的近似解更接近真实解。通过缩短方格纸的边长，来实现接近真实解的方法。用类比的方法学习了计算水力学这门课。2、学到的内容 在以前的学习中我了解到，描述流体流动及传热等物理问题的基本方程为偏微分方程，想要得它们的解析解或者近似解析解，在绝大多数情况下都是非常困难的，甚至是不可能的，就拿我们熟知的Navier-Stokes方程来说，现在能得到的解析的特解也就70个左右。通过学习计算水力学这么课程，我知道对这些问题进行研究，可以借助于现在已经相当成熟的代数方程组求解方法，对于这种方法简单来说就是将连续的偏微分方程组及其定解条件按照某种方法遵循特定的规则在计算区域的离散网格上转化为代数方程组，以得到连续系统的离散数值逼
高程布置参考—给水处理厂课程设计计算手册
给水处理厂课程设计计算书 12．高程布置 为了配合平面布置，我们首先应根据下表估计各构筑物之间连接管渠的大小及长度大致水头损失。然后在平面布置确定后，按水力学公式逐步计算各构筑物之间的水 构筑物 沉淀池~滤池0.3~0.5 快滤池内 2.0~3.0 虹吸、无阀滤池 1.5~2.0 滤池到清水池0.3~0.5 1.3.4高程布置设计计算
1.3.4.1水处理构筑物的高程布置设计计算 1.水头损失计算 在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有 余地. （1）处理构筑物水头损失 处理构筑物中的水头损失与构筑物的型式和构造有关，具体根据设计手册第3册表15-13 g ——重力加速度，2/m s 。 ① 配水井至絮凝池连接管线水头损失 a ）沿程水头损失 配水井至絮凝池连接管采用800DN 钢管，管长15l m =。 考虑浑水的因素0.015n =，按0.013n =查设计手册第1册水力计算表得 1.8i =‰，换算成相当 于0.015n =时的i ： 浑水管长15m 算得沿程损失为：
b）局部水头损失 管路中，进口1个，局部阻力系数 10.50 ξ=；急转弯管1个， 20.90 ξ=；闸阀1个， 30.06 ξ=； 90o弯头1个， 41.05 ξ= ；出口1个，局部阻力系数 5 0.04 ξ=，则局部阻力系数总计为： 管内流速 1.11/ v m s =，则管路局部水头损失为： c）总水头损失 ②絮凝池至沉淀池 絮凝池与沉淀池合建，其损失取0.1m。 ③沉淀池至V a）沿程水头损失 沉淀池至V型滤池连接管采用900 DN钢管，管长l= 21.052 2.1 ξ=?＝； 闸阀2 43.0 ξ=；出口1个，V，按0.013 n=查设计手册第1册水力计算表得 2.4 i=‰，则V型滤池至清水池连接管沿程损失为： b）局部水头损失 管路中，进口1个，局部阻力系数 10.50 ξ=；90?弯头3个，局部阻力系数 21.053 3.15 ξ=?＝； 闸阀1个， 30.06 ξ=；出口1个，局部阻力系数 41.00 ξ=，则局部阻力系数总计为：管内流速 1.0/ v m s =，则管路局部水头损失为： c）总水头损失
精馏塔工艺工艺设计方案计算
第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3
V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）
(参考)水力学计算说明书
水力学实训设计计算书 指导老师：柴华 前言 水力学是一门重要的技术基础课，它以水为主要对象研究流体运动的规律以及流体与边界的相互作用，是高等学校许多理工科专业的必修课。 在自然界中，与流体运动关联的力学问题是很普遍的，所以水力学和流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。水利工程、土建工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等专业都将水力学或流体力学作为必修课之一。 水力学课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景。它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。课程教学的主要任务是使学生掌握水力学的基本概念、基本理论和解决水力学问题的基本方法，具备一定的实验技能，为后续课程的学习打好基础，培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。水是与我们关系最密切的物质，人类的繁衍生息、社会的进化发展都是与水“唇齿相依、休戚相关”的。综观所有人类文
明，几乎都是伴着河、海而生的
通过学习和实训，应用水力学知识，为以后的生活做下完美的铺垫。
任务二：分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高。边墙高按设计洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面线。 任务三：绘制正常水位到汛前限制水位~相对开度~下泄流量的关系曲线；绘制汛前限制水位以上的水库水位~下泄流量的关系曲线。 任务四：溢洪道消力池深、池长计算：或挑距长度、冲刷坑深度和后坡校核计算 任务二：分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高。边墙高按设计洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面线。 1.根据100年一遇洪水设计，已知驼峰堰上游水位25.20，堰顶高程18.70，堰底高程为17.45， 计算下游收缩断面水深h C， P=18.70-17.45=1.25m H=25.20-18.70=6.5m P/H=1.25÷6.5=0.19<0.8 为自由出流 m=0.32+0.171(P/H)^0.657 =0.442 设H =H，由资料可知溢洪道共两孔，每孔净宽10米，闸墩头为圆形，敦厚2米，边墩围半圆形，混凝土糙率为0.014.故查表可得： ζ 0=0.45 ζ k =0.7 ε=1-0.2（ζk+（n-1）ζ0）×H0/nb=0.92 H =（q/（εm（2g）^0.5））^2/3=6.77m E0=P+H0=6.77+1.25=8.02m 查表的：流速系数ψ=0.94
精馏塔工艺设计
一、苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书 （一）设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为98.5%的苯36432吨，塔底馏出液中含苯1%，原料液中含苯为61%（以上均为质量百分数）。 （二）操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压） 2.进料热状况：饱和蒸汽进料 3.回流比：R=2R 4.单板压降不大于0.7kPa min （三）设计内容 设备形式：筛板塔 设计工作日：每年330天，每天24小时连续运行 厂址：青藏高原大气压约为77.31kpa的远离城市的郊区 设计要求 1.设计方案的确定及流程说明 2.塔的工艺计算 3.塔和塔板主要工艺尺寸的确定 （1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学验算 （3）塔板的负荷性能图绘制 （4）生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制 4、塔的工艺计算结果汇总一览表 5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论 （四）基础数据
1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3 ） 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 4.液体粘度μ（mPa ?s ）
5.Antoine常数 二、苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分） （一）设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。 典型的连续精馏流程为原料液经预热器加热后到指定的温度后，送入精馏塔的进料板，在进料上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。 （二）全塔的物料衡算 1.料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11 kg/kmol和112.6kg/kmol
塔的水力学计算手册
塔的水力学计算手册
1.目的与适用范围 (1) 2.塔设备特性 (1) 3.名词术语和定义 (1) 4.浮阀/筛孔板式塔盘的设计 (1) 5.填料塔的设计 (1)
1.目的与适用范围 为提高工艺工程师的设计质量,推广计算机应用而编写本手册。 本手册是针对气液传质塔设备中的普遍性问题而编写。对于某些具体塔设备的数据(比如:某生产流程中针对某塔设备的板效率而采用的计算关联式,或者对于某吸收填料塔的传质单元高度或等板高度而采用的具体计算公式)则未予收入。本设计手册以应用为主，主要是指导性的计算方法和步骤，并配合相应的计算程序，具体公式及理论推阐可参考有关文献。 2.塔设备特性 作为气(汽)、液两相传质用的塔设备，首先必须能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以得到较高的传质分离效率。 此外，塔设备还应具有以下一些特点： (1)当气(汽)、液处理量过大(超过设计值)时，仍不致于发生大量的雾 沫挟带或液泛等影响正常操作的现象。 (2)当操作波动(设计值的50％～120％)较大时，仍能维持在较高的传 质效率下稳定操作，并具有长期连续操作所必须具备的可靠性。 (3)塔压力降尽量小。 (4)结构简单、耗材少、制造和安装容易。 (5)耐腐蚀、不易堵塞。 (6)塔内的滞留液量要小。 3.名词术语和定义 3.1 塔径(tower diameter)，D T 塔筒体内壁直径，见图3.1-(a)。 3.2 板间距(tray spacing)，H T 塔内相邻两层塔盘间的距离，见图3.1-(a)。 3.3 降液管(downcomer)，DC 各层塔盘之间专供液相流体通过的组件，单溢流型塔盘为侧降液管，双溢流型塔盘有侧降液管和中央降液管，三或多溢流型塔盘有侧降液管、偏侧降液管、偏中央降液管及中央降液管。 3.4 降液管顶部宽度(DC top width)，Wd 弓形降液管面积的弦高。掠堰另有算法，见图3.1-(a),-(b)。 3.5 降液管底间隙(DC clearance)，ho 降液管底部边缘至塔盘(或受液盘)之间的距离，见图3.1-(a)。 3.6 溢流堰高度(weir height)，hw 降液管顶部边缘高出塔板的距离，见图3.1-(a)。 3.7 总的塔盘横截面积(total tower cross-section area)，A T
工艺专业塔器水力学计算设计导则
1 塔器设计概述 1.1 石油化工装置中塔器占有很大的比重。几乎每种工艺流程都存在蒸馏或吸收等分离单元过程，因此塔器设计至关重要。往往塔器设计的优劣，决定着装置的先进性和经济性，必须给予重视。 1.2 塔器设计与工艺流程设计有着非常密切的关系，亦即塔器的选型和水力学计算与工艺流程的设计计算是结合在一起的。有时塔器设计影响着分离流程和操作条件的选择。例如减小蒸馏塔的回流比，能降低能耗，但塔板数增加，对塔器讲就是减小塔径和增加塔高，其中必有一个最经济条件的选择。又如真空塔或对釜温有要求的蒸馏塔均对压降要求较严，需要选择压降低的板式塔或填料塔，在塔器水力学计算后，压降数据要返回工艺作釜温核算。 1.3 一般工艺流程基本确定后，进行塔器的选型、设计等工作。塔器设计涉及到工艺、化学工程、设备、仪表、配管等专业。化学工程专业的任务及与各专业间关系另有说明。见化学工程专业工作手册H-P0101-96、H-P0301-96。 1.4 随着石油化工和科技的迅猛发展，蒸馏塔从一般的一股进料、二股产品的常规塔发展为多股进料、多侧线，有中间换热的复杂塔。要求塔的生产能力大、效率高、塔板数多，即大塔径、多程数、高效、低压降等，对塔器设计提出了更高的要求，并推动了塔器设计工作的发展。 1.5 近年来电子计算机的普及和发展，为工艺与塔器设计提供了有力的工具。我们可应用PROCESS或PRO/Ⅱ等工艺流程模拟软件进行计算，得到塔的最大和最小汽液负荷、密度等数据，以便进行分段的塔的水力学计算，使工艺和塔的水力学计算能同步进行，并作多方案比较，求得最佳设计。 1.6 设计中主要考虑的问题 1.6.1 确定工艺流程（尤其是分离流程） 通过工艺流程模拟电算，选定最佳切割方案，其中包括多股进料、侧线采出、进料状态和位置等方面的选择。 1.6.2 塔压的设定
精馏塔工艺工艺设计计算
精馏塔工艺工艺设计计算
第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据 [6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3
V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222s i n 1802π （3-11）
流体力学计算题
水银 题1图 高程为9.14m 时压力表G 的读数。 题型一：曲面上静水总压力的计算问题（注：千万注意方向，绘出压力体） 1、AB 曲面为一圆柱形的四分之一，半径R=0.2m ，宽度（垂直纸面）B=0.8m ，水深H=1.2m ，液体密度3 /850m kg =ρ，AB 曲面左侧受到液体压力。求作用在AB 曲面上的水平分力和铅直分力。（10分） 解：（1）水平分力： RB R H g A h P z c x ?- ==)2 (ργ…….(3分) N 1.14668.02.0)2 2 .02.1(8.9850=??- ??=，方向向右（2分）。 （2）铅直分力：绘如图所示的压力体，则 B R R R H g V P z ??? ? ????+-==4)(2πργ……….（3分） 1.15428.04 2.014.32.0)2.02.1(8.98502=???? ? ?????+?-??=，方向向下（2分） 。 l d Q h G B A 空 气 石 油 甘 油 7.623.66 1.52 9.14m 1 1
2．有一圆滚门，长度l=10m ，直径D=4.2m ，上游水深H1=4.2m ，下游水深H2=2.1m ，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。 解题思路：（1）水平分力： l H H p p p x )(2 12 22121-=-=γ 方向水平向右。 （2）作压力体，如图，则 l D Al V p z 4 432 πγγγ? === 方向垂直向上。 3.如图示，一半球形闸门，已知球门的半径m R 1= ，上下游水位差m H 1= ，试求闸门受到的水平分力和竖直分力的 大小和方向。 解： (1)水平分力： ()2R R H A h P c πγγ?+===左,2R R A h P c πγγ?='=右 右左P P P x -= kN R H 79.30114.31807.92=???=?=πγ， 方向水平向右。 （２）垂直分力： V P z γ=，由于左、右两侧液体对曲面所形成的压力体均为半球面，且两侧方向相反，因而垂直方向总的压力为0。 4、密闭盛水容器，已知h 1=60cm,h 2=100cm ，水银测压计读值cm h 25=?。试求半径R=0.5m 的半球盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。
塔体工艺尺寸计算
塔体工艺尺寸计算 1 精馏段塔径的计算 精馏段的气、液相体积流率计算为 3600Vm S Vm VM V ρ= ? （5.1） 3441.828.08 3.326/36003600 1.036 Vm S Vm VM V m s ρ?= ==?? 3600Lm Lm LM Ls ρ= （5.2） 3283.424.73 0.0019/36003600976.4 Lm Lm LM Ls m s ρ?= ==? 由： max μ= （5.3） 式中C 由上式计算，其中的20C 査取，图的横坐标为： 1/2 1/2 30.00193600976.40.018/3.3263600 1.036h L h V L m s V ρρ?????== ? ???? ?? 取板截距T H =450m m ，板上液层高度L h =80m m 则， 0.450.080.37T L H h m -=-= 由史密斯查图的， 20C =0.075 /m s max 2.585/m s μ=== 取安全系数为0.6，则空塔气速为 max 0.60.6 2.585 1.55μμ==?= D = （5.4）
1.653D m = == 按标准塔径圆整后为：D=1.8m 塔截面积为： 2 4 T A D π= （5.5） 2221.8 2.54344 T A D m ππ = =?= 实际空塔气速为： S T V A μ= （5.6） 3.326 1.3082.543 S T V A μ= ==/m s 5.1.2 精馏塔的有效高度 (1)T Z N H =- （5.8） (1)(81)0.45 3.15T Z N H m =-=-?=精精 第5.2节 提馏段的计算 5.2.1 提馏段塔径的计算 提馏段的气、液相得体积流率为 '' '3' 441.822.62 3.2.61/360036000.8513Vm S Vm V M V m s ρ?===?? '''3' 844.319.30.004688/36003600965.5Lm s LM LM L m s ρ?===?
理正岩土使用手册-水力学
第一章 功能概述 理正工程水力学计算软件包含有五个计算内容：倒虹吸水力学计算、渠道水力学计算、水闸水力学计算、隧洞水力学计算和消能工水力学计算。 倒虹吸水力学计算模块可计算倒虹吸的过水能力、设计倒虹吸管径； 渠道水力学计算模块含有清水渠道均匀流的水力计算、清水渠道非均匀流的水力计算和挟沙水流渠道的水力计算； 水闸水力学计算模块适用于无坎宽顶堰、有坎宽顶堰、WES实用堰上的平板和弧形闸门，可计算水闸的泄流能力、设计闸孔宽度和确定闸门的开启度； 水工隧洞水力学计算模块适用于矩形、圆形、拱形断面隧洞的水力设计，对无压隧洞可计算洞的过流能力和设计断面尺寸，半有压隧洞可校核隧洞的过流能力，对于有压隧洞可计算隧洞在不同水位、不同闸门开度下的泄流量，并可在已知过流量条件下校核上游水位，还可绘制出总水头线和压坡线，形象的显示洞身各点有无负压； 消能工水力学计算模块适用于底流式消能工和挑流式消能工的水力设计。底流式消能工中包括下挖式消力池、突槛式消力池（消力墙）和综合式消力池三种基本型式，可进行消力池尺寸设计计算和校核消能能力。挑流式消能工可进行连续式挑流鼻坎的水力计算。 五个计算模块最后都给出计算的图形结果、文字结果及图文并茂的计算书。 第二章 快速操作指南 2.1 操作流程 理正工程水力学计算软件的操作流程如图2.1-1，每一步骤都有相对应的菜单操作。 图2.1-1 操作流程 2.2 快速操作指南
2.2.1 选择工作路径 设置工作路径，既可以调入已有的工作目录，也可在输入框中键入新的工作目录，后面操作中生成的所有文件（包括工程数据及计算书等）均保存在设置的工作目录下。 图2.2-1 指定工作路径 注意：此处指定的工作路径是所有岩土模块的工作路径。进入某单个计算模块后，还可以通过按钮【选工程】重新指定此模块的工作路径。 2.2.2 增加计算项目 工程水力学计算软件包含有五个计算内容：倒虹吸水力学计算、渠道水力学计算、水闸水力学计算、隧洞水力学计算和消能工水力学计算。用户可根据需要选择。 图2.2-2 当选好一个计算项目后，点击【工程操作】菜单中的“增加项目”或“增”按钮来新增一个计算项目（以水闸水力学计算为例）。
水力学常用计算公式
1、明渠均匀流计算公式: Q=Aν=AC Ri C=n 1Ｒy （一般计算公式）Ｃ=n 1 R 61 （称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸（明渠均匀流） gZ 2bh Q ＝ z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝0。8～０。9 b:渡槽的宽度（米） h ：渡槽的过水深度(米) φ：流速系数φ=０。８~0．９5 3、倒虹吸计算公式： Q ＝mA z g 2（m 3/秒) 4、跌水计算公式： 跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2 /30g 2H ， 式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；， B —进口宽度（米）；m —流量系数 5、流量计算公式: Ｑ=Aν 式中Q —-通过某一断面的流量，m ３/ｓ； ν——通过该断面的流速，ｍ/ｈ A —-过水断面的面积，ｍ2。 6、溢洪道计算 １)进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 （1）淹没出流：Ｑ=εσＭBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （２）实用堰出流：Q=εＭBH 2 3
=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 2）进口装有闸门控制的溢洪道 (1）开敞式溢洪道。 Q ＝εσMＢH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2)孔口自由出流计算公式为 Ｑ=ＭωH =堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管（洞)出流计算 １）、无压管流 Q ＝μＡ02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2)、有压管流 Q ＝μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算—-薄壁堰测流的计算 １）三角形薄壁测流堰,其中θ＝90°，即 自由出流：Q ＝1。4H 2 5或Ｑ＝1.34３H 2.47（2—15) 淹没出流:Ｑ＝（1。4H 25)σ（2-16） 淹没系数:σ=2)13.0( 756.0--H h n +0.145(2-１7) 2）梯形薄壁测流堰,其中θ应满足t ａnθ= 4 1 ，以及b ＞３H,即 自由出流：Q ＝０．42b g 2H 2 3＝1.８6bH 2 3（２—１8）
计算水力学基础
计算水力学基础 李占松编著 郑州大学水利与环境学院
内容简介 本讲义是编者根据多年的教学实践，并参考《微机计算水力学》（杨景芳编著，大连理工大学出版社出版，1991年5月第1版）等类似教材，取其精华，编写而成的。目的是使读者掌握通过计算机解水力学问题的方法，为解决更复杂的实际工程问题打下牢固的计算基础。书中内容包括：数值计算基础，偏微分方程式的差分解法，有限单元法；用这些方法解有压管流、明渠流、闸孔出流、堰流、消能、地下水的渗流及平面势流等计算问题。讲义中的用FORTRAN77算法语言编写的计算程序，几乎包括了全部水力学的主要计算问题。另外，结合讲授对象的实际情况，也提供了用VB算法语言编写的计算程序。 VB程序编程人员的话 为了更好地促进水利水电工程建筑专业的同学学好《微机计算水力学》这门学科，编程员借暑假休息的时间，利用我们专业目前所学的VB中的算法语言部分对水力学常见的计算题型编制成常用程序。希望大家能借此资料更好地学习《微机计算水力学》这门课程。本程序着重程序的可读性，不苛求程序的过分技巧。对水力学中常用的计算题型，用我们现在所学的VB语言编制而成。由于编程员能力有限，程序中缺点和错误在所难免，望老师和同学及时给予批评指正。 VB程序编程人员：黄渝桂曹命凯
前言 ----计算水力学的形成与发展 计算水力学作为一门新学科，形成于20世纪60年代中期。水力学问题中有比较复杂的紊流、分离、气穴、水击等流动现象，并存在各种界面形式，如自由水面、分层流、交界面等。 由各种流动现象而建立的数学模型（由微分方程表示的定解问题），例如连续方程、动量方程等组成的控制微分方程组，多具有非线性和非恒定性，只有少数特定条件下的问题，可根据求解问题的特性对方程和边界条件作相应简化，而得到其解析解。因此长期以来，水力学的发展只得主要藉助于物理模型试验。 随着电子计算机和现代计算技术的发展，数值计算已逐渐成为一个重要的研究手段，发展至今，已广泛应用与水利、航运、海洋、流体机械与流体工程等各种技术科学领域。 计算水力学的特点是适应性强、应用面广。首先流动问题的控制方程一般是非线性的，自变量多，计算域的几何形状任意，边界条件复杂，对这些无法求得解析解的问题，用数值解则能很好的满足工程需要；其次可利用计算机进行各种数值试验，例如，可选择不同的流动参数进行试验，可进行物理方程中各项的有效性和敏感性试验，以便进行各种近似处理等。它不受物理模型试验模型律的限制，比较省时省钱，有较多的灵活性。 但数值计算一是依赖于基本方程的可靠性，且最终结果不能提供任何形式的解析表达式，只是有限个离散点上的数值解，并有一定的计算误差；二是它不像物理模型试验一开始就能给出流动现象并定性地描述，却往往需要由原体观测或物理实验提供某些流动参数，并对建立的数学模型验证；三是程序的编制及资料的收集、整理与正确利用，在很大程度上依赖于经验与技巧。 所以计算水力学有自己的原理方法和特点，数值计算与理论分析观测和试验相互联系、促进又不能相互代替，已成为目前解决复杂水流问题的主要手段之一，尤其是在研究流动过程物理机制时，更需要三者有机结合而互相取长补短。 近三、四十年来，计算水力学有很大的发展，替代了经典水力学中的一些近似计算法和图解法。例如水面曲线计算；管网和渠系的过水或输沙（排污）能力的计算；有水轮机负荷改变时水力震荡系统的稳定性计算研究；流体机械过流部件的流道计算以及优化设计，还有洪水波、河口潮流计算，以及各种流动条件下，不同排放形式的污染物混合计算等。 上世纪70年代中期已从针对个别工程问题建立的单一数学模型，开始建立对整个流域洪泛区已建或规划中的水利水电工程进行系统模拟的系统模型。理论课题的研究中，对扩散问题、传热问题、边界层问题、漩涡运动、紊流等问题的研究也有了很大的发展，并已开始计算非恒定的三维紊流问题。 由于离散的基本原理不同，计算水力学可分为两个分支：一是有限差分法，在此基础上发展的有有限分析法；二是有限单元法，在此基础上提出了边界元法和混合元法，另外还有迎风有限元法等。
水力学画图与计算
五、作图题(在题图上绘出正确答案) 1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同) (5分) 2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同,末端有一跌坎) (5分) 4、定性绘出图示曲面AＢＣ上水平方向的分力 和铅垂方向压力体。(5分)
6AB 上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。 A B 7、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同) K K i < i 1 k i >i 2 k 六、根据题目要求解答下列各题 1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A 点以上的水深H ＝1.2m ，闸门宽B =4m ，圆弧形闸门半径R =1m ，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB 上作用的静水总压力及作用方向。 解：水平分力 P x =p c ×A x = 铅垂分力 P y =γ×V=, 静水总压力 P 2 = P x 2 + P y 2, P=, tan = P y /P x = ∴ =49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。 2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d ＝0.8m ，长 l =50 m ，两个 30。 折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=，ζ2=，ζ3=，沿程水头损失系数λ=，上下游水位差 H =3m 。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。 H R O B R 测压管水头 总水头线 v 0=0 v 0=0
解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程 g v R l h H w 2) 4(2 ∑+==ξλ 计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.10.15.022.0 , m 2.04/=++?==== ∑ξχ d A R 将参数代入上式计算，可以求解得到 /s m 091.2 , m /s 16.4 3===∴ vA Q v 即倒虹吸管内通过的流量为2.091m 3 /s 。 3、某水平管路直径d 1=7.5cm ，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d 2=2.0cm 。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p =49kN m 2 ，管路内流速v 1=0.706m/s 。求水流对喷嘴的水平作用力F (可 取动量校正系数为1) 解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程： 得喷嘴流量和出口流速为： s m 00314.03 11==A v Q s m 9.92 2== A Q v 对于喷嘴建立x 方向的动量方程 )(1211x x v v Q R A p -=-ρβ 8.187)(3233=--=v v Q A p R ρN 水流对喷嘴冲击力:F 与R , 等值反向。 4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n =，底宽b ＝1.5m ，槽长L ＝120m 。进口处槽底高程Z 1=52.16m ， 出口槽底高程Z 2＝52.04m ，当槽中均匀流水深h 0=1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。 解： i=（Z 1-Z 2）/L = 55.2==bh A m 2 d 1 v 1 P x 2 2 1 1 R
工艺计算之塔径设计
. 2．3塔的设计 1、塔径的初选 查有机液体的相对密度共线图可得， 85.73℃时乙醇的密度ρ乙醇=738kg/m 3,水的密度ρ水=968.1kg/m 3 进料料液与塔顶气体的平均温度t=(85.73+78.29)÷2=82℃,查乙醇—水 平衡数据可知： 82℃时，乙醇—水的平均摩尔分率为x=0.2857,y=0.5672 计算得:乙醇—水的平均质量分率为w 乙醇=0.51,w 水=0.49 又查得82℃时乙醇的密度ρ 乙醇 =735kg/m 3,水的密度ρ水=970.5kg/m 3 气体平均的摩尔质量Mv=46.07×0.5672+18.02×(1-0.5672)=33.93kg/kmol 液体平均的摩尔质量M L =46×0.2857+18×(1-0.2857)=26.03kg/kmol 混合液的平均密度ρL =735×0.51+970.5×0.49=850.395 kg/m 3 由PV=nRT 可知ρ=PM/RT ，带入数据可得： 气体的平均密度ρv =PM/RT=1.163 kg/m 3 气体的平均质量流量 Wv=V G M V =121.52×33.93=4123.2kg/h 液体的平均质量流量 W L =V L M L =91.14×26.03=2372.4kg/h 液体平均体积流量3 2.790s L L h W m L ρ == 气体平均体积流量3 3545.31s h m V = 两相流动参数0.5 (/) L LV V L V W F W ρρ= ? =0.0213 设H T =0.45m ， 查筛 此时200.083f C = 则液泛流速5 ..02 ..020] /)[() 20/(V V L f f C u ρρρσ-==2.196(其中σ取18mN/m) 取泛点百分率为0.8，可求出设计气速u h 和所需气体流通面积A n u h =0.8×2.196=1.757m/s V s= 3600V W v ρ =0.985m 3/s A n =V S / u h =0.560 m 2 按表10-2选择单流型塔板，并取堰长lw=0.7D,由图10-40查得溢流管面积和塔板总 面积之比： 088.0) (=-= T n T T f A A A A A ，0.61510.088 T A n A = =-m 2 D=(4A T /π)0.5 =0.89m 根据设备系统化规格，将D 圆整到D=1.0m,作为初选塔径，对此初选塔径可以标出：
流体力学计算题..
水 水银 题1图 1 2 3 题型一：曲面上静水总压力的计算问题（注：千万注意方向，绘出压力体） 1、AB 曲面为一圆柱形的四分之一，半径R=0.2m ，宽度（垂直纸面）B=0.8m ，水深H=1.2m ，液体密度3 /850m kg =ρ，AB 曲面左侧受到液体压力。求作用在AB 曲面上的水平分力和铅直分力。（10分） 解：（1）水平分力： RB R H g A h P z c x ?-==)2 (ργ…….(3分) N 1.14668.02.0)2 2 .02.1(8.9850=??- ??=，方向向右（2分） 。 （2）铅直分力：绘如图所示的压力体，则 B R R R H g V P z ??? ? ????+-==4)(2πργ……….（3分） 1.1542 8.042.014.32.0)2.02.1(8.98502=???? ? ?????+?-??=，方向向下（2分）。 2．有一圆滚门，长度l=10m ，直径D=4.2m ，上游水深H1=4.2m ，下游水深H2=2.1m ，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。
解题思路：（1）水平分力： l H H p p p x )(2 1 222121-= -=γ 方向水平向右。 （2）作压力体，如图，则 l D Al V p z 4 432 πγγγ? === 方向垂直向上。 3.如图示，一半球形闸门，已知球门的半径m R 1= ，上下游水位差m H 1= ，试求闸门受到的水平分力和竖直分力的 大小和方向。 解： (1)水平分力： ()2R R H A h P c πγγ?+===左,2R R A h P c πγγ?=' =右 右左P P P x -= kN R H 79.30114.31807.92=???=?=πγ， 方向水平向右。 （２）垂直分力： V P z γ=，由于左、右两侧液体对曲面所形成的压力体均为半球面，且两侧方向相反，因而垂直方向总的压力为0。 4、密闭盛水容器，已知h 1=60cm,h 2=100cm ，水银测压计读值cm h 25=?。试求半径R=0.5m 的半球盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。
塔的水力学计算手册精选文档
塔的水力学计算手册精 选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
塔的水力学计算手册
1.目的与适用范围 为提高工艺工程师的设计质量,推广计算机应用而编写本手册。 本手册是针对气液传质塔设备中的普遍性问题而编写。对于某些具体塔设备的数据(比如:某生产流程中针对某塔设备的板效率而采用的计算关联式,或者对于某吸收填料塔的传质单元高度或等板高度而采用的具体计算公式)则未予收入。本设计手册以应用为主，主要是指导性的计算方法和步骤，并配合相应的计算程序，具体公式及理论推阐可参考有关文献。 2.塔设备特性 作为气(汽)、液两相传质用的塔设备，首先必须能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以得到较高的传质分离效率。 此外，塔设备还应具有以下一些特点： (1)当气(汽)、液处理量过大(超过设计值)时，仍不致于发生大量的雾 沫挟带或液泛等影响正常操作的现象。 (2)当操作波动(设计值的50％～120％)较大时，仍能维持在较高的传 质效率下稳定操作，并具有长期连续操作所必须具备的可靠性。 (3)塔压力降尽量小。 (4)结构简单、耗材少、制造和安装容易。 (5)耐腐蚀、不易堵塞。 (6)塔内的滞留液量要小。 3.名词术语和定义 塔径(tower diameter)，D T 塔筒体内壁直径，见图(a)。 板间距(tray spacing)，H T
塔内相邻两层塔盘间的距离，见图(a)。 降液管(downcomer)，DC 各层塔盘之间专供液相流体通过的组件，单溢流型塔盘为侧降液管，双溢流型塔盘有侧降液管和中央降液管，三或多溢流型塔盘有侧降液管、偏侧降液管、偏中央降液管及中央降液管。 降液管顶部宽度(DC top width)，Wd 弓形降液管面积的弦高。掠堰另有算法，见图(a),-(b)。 降液管底间隙(DC clearance)，ho 降液管底部边缘至塔盘(或受液盘)之间的距离，见图(a)。 溢流堰高度(weir height)，hw 降液管顶部边缘高出塔板的距离，见图(a)。 总的塔盘横截面积(total tower cross-section area)，A T 以塔内径计算的横截面积，A T = π(D T/2)2 降液管截面积(DC area)，A D 侧降液管、偏侧降液管、偏中央降液管及中央降液管的横截面积。其面积多为弓形，但对于小塔也有采用圆形。对于斜降液管，顶部和底部的横截面积是不同的。 净面积(net area，free area)，A N、A f 气相流体通过塔板间的最小横截面积，即总的塔盘横截面积A T减去总的降液管顶部横截面积∑A D(包括多流程的中央、偏侧、偏中央降液管的横截面积)，也称自由面积。
水力学常用知识讲解(笔记)
《水力学》学习指南 第一章 绪 论 (一)液体的主要物理性质 1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ； 2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。 描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律 : 注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动 3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。 4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。 下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设 1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。 2．理想液体：忽略粘滞性的液体。 （三）作用在液体上的两类作用力 第二章 水静力学 水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。 （一）静水压强： 主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。 1．静水压强的两个特性： （1）静水压强的方向垂直且指向受压面 （2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关， 2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。 (它是静水压强计算和测量的依据） 3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式） p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头， p/γ—压强水头 （z+p/γ）—测压管水头 请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。 4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑ 相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。要求掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。 1pa(工程大气压)=98000N/m 2 =98KN/m 2 下面我们讨论静水总压力的计算。计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。根据平面的形状：对规则的矩形平面可采用图解法，任意形状的平面都可以用解析法进行计算。 （一）静水总压力的计算 c p z =+γ dy du μ τ=