化工原理知识点总结复习重点(完美版)

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第一章、流体流动

一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象

四、

流动阻力、复杂管路、流量计

一、流体静力学:

● 压力的表征:静止流体中,在某一点单位面积上所受的压力,称为静压力,简称压力,俗称

压强。

表压强(力)=绝对压强(力)-大气压强(力) 真空度=大气压强-绝对压

大气压力、绝对压力、表压力(或真空度)之间的关系 ● 流体静力学方程式及应用:

压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注:1)在静止的、连续的同一液体内,处于同一 能量形式

g z p g z p 22

11

+=

ρ

水平面上各点压力都相等。

此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用:

U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计

二、流体动力学

● 流量

质量流量 m S kg/s m S =V S ρ

体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s

(平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论:

22

112)(d d u u =

● 一实际流体的柏努利方程及应用(例题作业题) 以单位质量流体为基准:f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++

ρ

ρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准:f e h g

p u g z H g p u g z ∑+++=+++

ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率: e s e W m N = 输送机械的轴功率: η

e

N N =

(运算效率进行简单数学变换)

应用解题要点:

1、 作图与确定衡算范围:指明流体流动方向,定出上、下游界面;

2、 截面的选取:两截面均应与流动方向垂直;

3、 基准水平面的选取:任意选取,必须与地面平行,用于确定流体位能的大小;

4、 两截面上的压力:单位一致、表示方法一致;

5、 单位必须一致:有关物理量的单位必须一致相匹配。

三、流体流动现象:

● 流体流动类型及雷诺准数:

(1)层流区 Re<2000 (2)过渡区 2000< Re<4000 (3)湍流区 Re>4000

本质区别:(质点运动及能量损失区别)层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值,更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。

流体在管内作层流流动时,其质点沿管轴作有规则的平行运动,各质点互不碰撞,互不混合 流体在管内作湍流流动时,其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞,产生大大小小的旋涡。由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多,所以碰撞将使流体前进阻力急剧加大。

管截面速度大小分布:

无论是层流或揣流,在管道任意截面上,流体质点的速度均沿管径而变化,管壁处速度为零,离开管壁以后速度渐增,到管中心处速度最大。

层流:1、呈抛物线分布;2、管中心最大速度为平均速度的2倍。 湍流:1、层流内层;2、过渡区或缓冲区;3、湍流主体

湍流时管壁处的速度也等于零,靠近管壁的流体仍作层流流动,这-作层流流动的流体薄层称为层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移,速度逐渐增大,出现了既非层流流动亦非完全端流流动的区域,这区域称为缓冲层或过渡层,再往中心才是揣流主体。层流内层的厚度随

Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 max 2

1

u u =

湍流时的速度分布 max 8.0u u ≈

四、流动阻力、复杂管路、流量计:

● 计算管道阻力的通式:(伯努利方程损失能)

范宁公式的几种形式: 圆直管道 2

2

u d l h f λ=

非圆直管道 22

u d l W p f f ρλρ==?

运算时,关键是找出λ值,一般题目会告诉,仅用于期末考试,考研需扩充 ● 非圆管当量直径:

当量直径:e d e d =4H r (4倍水力半径) 水力半径:H r =

Π

A (流体在通道里的流通截面积A 与润湿周边长Π之比)

流量计概述:(节流原理)

孔板流量计是利用流体流经孔板前后产生的压力差来实现流量测量。 孔板流量计的特点:恒截面、变压差,为差压式流量计。 文丘里流量计的能量损失远小于孔板流量计。

转子流量计的特点:恒压差、恒环隙流速而变流通面积,属截面式流量计。 ● 复杂管路:(了解)

并联管路各支路的能量损失相等,主管的流量必等于各支管流量之和。

第二章、流体输送机械

一、离心泵的结构和工作原理

二、特性参数与特性曲线 三、气蚀现象与安装高度

四、工作点及流量调节

离心泵:电动机静压能流体(动能)转化

??

??→?→ 一、离心泵的结构和工作原理:

● 离心泵的主要部件: 离心泵的的启动流程:

叶轮 吸液(管泵,无自吸能力)

泵壳 液体的汇集与能量的转换 转能 泵轴 排放 密封 填料密封 机械密封(高级)

叶轮 其作用为将原动机的能量直接传给液体,以提高液体的静压能与动能(主要为静压能)。 泵壳 具有汇集液体和能量转化双重功能。

轴封装置 其作用是防止泵壳内高压液体沿轴漏出或外界空气吸入泵的低压区。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。

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。

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汽压时,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音,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。

二、特性参数与特性曲线:

流量Q :离心泵在单位时间内排送到管路系

统的液体体积。

压头(扬程)H :离心泵对单位重量(1N )的液体所提供的有效能量。

效率η:总效率η=ηv ηm ηh

轴功率N :泵轴所需的功率η

e

N N =

η-Q 曲线对应的最高效率点为设计点,对

应的Q 、H 、N 值称为最佳工况参数,铭牌所标出的参数就是此点的性能参数。(会使用IS 水泵特性曲线表,书P117)

三、气蚀现象与安装高度:

● 气蚀现象的危害: ①离心泵的性能下降,泵的流量、压头和效率均降低。若生成大量的气泡,则可能出现气缚现象,且使离心泵停止工作。

②产生噪声和振动,影响离心泵的正常运行和工作环境。 ③泵壳和叶轮的材料遭受损坏,降低了泵的使用寿命。 解决方案:为避免发生气蚀,就应设法使叶片入口附近的压强高于输送温度下的液体饱和蒸气压。通常,根据泵的抗气蚀性能,合理地确定泵的安装高度,是防止发生气蚀现象的有效措施。 ● 离心泵的汽蚀余量:

为防止气蚀现象发生,在离心泵人口处液体的静压头( p 1/p g ) 与动压头( u 12

/2 g ) 之和必须大于操作温度下液体的饱和蒸气压头( p v /p g )某一数值,此数值即为离心泵的气蚀余量。

抗气蚀性能好22

11↑↑↓-+=g S v

H H NPSH g

p

g u g p NPSH ρρ

必须汽蚀余量:(NPSH)r

● 离心泵的允许吸上真空度:

●离心泵的允许安装高度H g(低于此高度0.5-1m):

关离心泵先关阀门,后关电机,开离心泵先关出口阀,再启动电机。

四、工作点及流量调节:

●管路特性与离心泵的工作点:

由两截面的伯努利方程所得

全程化简。

联解既得工作点。

●离心泵的流量调节:

1、改变阀门的开度(改变管路特性曲线);

2、改变泵的转速(改变泵的特性曲线);减小叶轮直径也可以改变泵的特性曲线,但一般不

用。

3、泵串联(压头大)或并联(流速大)

●往复泵的流量调节:

1、 旁路调节;

2、 改变活塞冲程和往复次数。

第三章、非均相物系的分离(密度不同)

一、重力沉降 二、离心沉降 三、过滤 一、重力沉降:

● 沉降过程:

先加速(短),后匀速(长)沉降过程。

● 流型及沉降速度计算:(参考作业及例题)

层流区(滞流区)或斯托克斯定律区:(10-4

过渡区或艾伦定律区:(1

) (2.62

湍流区或牛顿定律区:(103

) (K>69.1) 相应沉降速度计算式:(公式不用记,掌握运算方法)

● 计算方法: 1、 试差法:

即先假设沉降属于某一流型(譬如层流区),则可直接选用与该流型相应的沉降速度公式计算t u ,然后按t u 检验Re t 值是否在原设的流型范围内。如果与原设一致,则求得的t u 有效。否则,按算出的Re t 值另选流型,并改用相应的公式求t u 。 2、 摩擦数群法:书p149

3、 K 值法: 书p150 ● 沉降设备:

为满足除尘要求,气体在降尘室内的停留时间至少等于颗粒的沉降时间,所以:

单层降尘室生产能力:t s blu V ≤(与高度H 无关,注意判断选择填空题)

多层降尘室:t s blu V )1n (+≤(n+1为隔板数,n 层水平隔板,能力为单层的(n+1)倍) 二、离心沉降:

● 离心加速度:(惯性离心力场强度)R

u

2

T ;重力加速度:g

● 离心沉降速度u r :R u T s 2

3)(d 4ρζρρ-;重力沉降速度u T :g

s ρζ

ρρ3)

(d 4-

● 离心分离因数K C : K C R

U

u T T

r

g u 2

==

(离心沉降速度与重力沉降速度的比值,表征离心沉降是重力沉降的多少倍) ● 离心沉降设备:

旋风分离器:利用惯性离心力的作用从气流中分离出尘粒的设备

性能指标:

1、临界粒径d c:理论上在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径;

2、分离效率:总效率η0;分效率ηp(粒级效率);

3、分割粒径d50:d50是粒级效率恰为50%的颗粒直径;

4、压力降△p:气体经过旋风分离器时,由于进气管和排气管及主体器壁所引起的摩擦阻力,

流动时的局部阻力以及气体旋转运动所产生的动能损失等,造成气体的压力降。

(标准旋风)

标准旋风N e=5, =8.0。

三、过滤:

过滤方式:

1、饼层过滤:饼层过滤时,悬浮液置于过滤介质的一侧,固体物沉积于介质表面而形成滤饼层。

过滤介质中微细孔道的直径可能大于悬浮液中部分颗位的直径,因而,过滤之初会有一些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊,但是颗粒会在孔道中迅速地发生“架桥”现象(见图),使小子孔道直径的细小颗粒也能被截拦,故当滤饼开始形成,滤液即变清,此后过滤才能有效地进行。可见,在饼层过滤中,真正发挥截拦颗粒作用的主要是滤饼层而不是过滤介质。饼层过滤适用于处理固体含量较高的悬浮液。

深床过滤:在深床过滤中,固体颗粒并不形成滤饼,而是沉积于较厚的粒状过滤介质床层内部。悬浮液中的颗粒尺寸小于床层孔道直径,当颗粒随流体在床层内的曲折孔道中流过时,便附在过滤介质上。这种过滤适用于生产能力大而悬浮液中颗粒小、含量甚微的场合。自来水厂饮水的净化及从合成纤维纺丝液中除去极细固体物质等均采用这种过滤方法。 ● 助滤剂的使用及注意:

为了减少可压缩滤饼的流动阻力,有时将某种质地坚硬而能形成疏松饼层的另一种固体颗粒混入悬浮液或预涂于过滤介质上,以形成疏松饼层,使滤液得以畅流。这种预混或预涂的粒状物质称为助滤剂。

对助滤剂的基本要求如下:

①应是能形成多孔饼层的刚性颗粒,使滤饼有良好的渗透性、较高的空隙率及较低的流动阻力;

②应具有化学稳定性,不与悬浮液发生化学反应,也不溶于液相中。 应予注意,-般以获得清净滤液为目的时,采用助滤剂才是适宜的。 ● 恒压过滤方程式:(理解,书P175)

对于一定的悬浊液,若皆可视为常数,、及'、νμr 令ν

μ'1

r k =

,k ——表征过滤物料特性的常数,;恒压过滤时,压力差△p 不变,k 、A 、s 都是常

数再令

● 过滤常数的测定:书P179,包括压缩因子 ● 板框压力机:

过滤时,悬浮液在指定的压强下经滤浆通道自滤框角端的暗孔进入框内,滤液分别穿过两侧滤布,再经邻板板面流至滤液出口排走,固体则被截留于框内,如图所示,待滤饼充满滤框后,即停止过滤。

若滤饼需要洗涤,可将洗水压人洗水通道,经洗涤板角端的暗孔进入板面与滤布之间。

第四章传热

一、热传导、对流传热

二、总传热

三、换热器及强化传热途径

一、热传导、对流传热:

传热基本方式:

1、热传导(宏观无位移):若物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导(又称导热)。热传导的条件是系统两部分之间存在温度差,此时热量将从高温部分传向低温部分,或从高温物体传向与它接触的低温物体,直至整个物体的各部分温度相等为止。

2、热对流(宏观有位移):流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为热对流(简称对流)。热对流仅发生在流体中。在流体中产生对流的原因有二:一是因流体中各处的温度不同而引起密度的差别,使轻者上浮,重者下沉,流体质点产生相对位移,这种对流称为自然对流;二是因泵(风机)或搅拌等外力所致的质点强制运动,这种对流称为强制对流。

3、热辐射(不需要介质):因热的原因而产生的电磁波在空间的传递,称为热辐射。所有物体(包括固体、液体和气体)都能将热能以电磁波形式发射出去,而不需要任何介质,也就是说它可以在真空中传播。

4、对流传热:流体流过固体壁面(流体温度与壁面温度不同)时的传热过程称为对流传热。 1)流体无相变的对流传热 流体在传热过程中不发生相变化,依据流体流动原因不同,可

分为两种情况。

①强制对流传热,流体因外力作用而引起的流动;

②自然对流传热,仅因温度差而产生流体内部密度差引起的流体对.. 流动。

2)流体有相变的对流传热 流体在传热过程中发生相变化,它分为两种情况。 ①蒸气冷凝,气体在传热过程中全部或部分冷凝为液体;

②液体沸腾,液体在传热过程中沸腾汽化,部分液体转变为气体

对流传热的温度分布情况

对流传热是集热对流和热传导于一体的综合现象。对流传热的热阻主要集中在层流内层,因此,减薄层流内层的厚度是强化对流传热的主要途径。 ● 传热过程中热、冷流体(接触)热交换方式:(书p211) 1、 直接接触式换热和混合式换热器; 2、 蓄热式换热和蓄热器; 3、 典型的间壁式换热器:(列管换热器,区分壳程、管程、单/多壳程、单/多管程)

特定的管壳式换热器传热面积:S=dL n π S ——传热面积;n ——管数;d ——管径,m ; L ——管长,m 。

● 传热速率和热通量:

传热速率Q (又称热流量)指单位时间内通过传热面积的热量; 传热速率=

传热热阻传热推动力(温度差);Q=R

t

? R ——整个传热面的热阻,W C /。

热通量q (又称传热速度)指单位面机的传热速率。 q=

S

Q

d d ;q=

'

t R ?; R ’——单位传热面积的热阻,W C m /。.2 ● 热传导基本规律:

傅里叶定律:傅立叶定律为热传导的基本定律,表示通过等温表面的导热速率与温度梯度及传热面积成正比,即:

● 通过平壁的稳态热传导: 1、 单层平壁的热传导:

R t S b t t t t S b b t S Q ?=-=-=?=

λλλ2121)(.. 'R t

b t S Q q ?=

?==λ

b ——平壁厚度,m ;

△t ——温度差,导热推动力,C 。;

S

b

R λ=

——导热热阻,C 。/W ; λ

b R =

'——导热热阻,。/。.2W C m 2、 多层平壁的热传导:

在稳态导热时,通过各层的导热速率必相等,即Q=Q 1=Q 2=Q 3 ;热通量也相等:q=q 1=q 2=q

3

(三层)

(n 层)

● 通过圆筒壁的热传导: 1、 单层圆筒壁的热传导:

1

2

211

212ln )

t (2/ln 2..r r t L r r r r r L r S b t S Q m m m m -=

-==?=

λππλ 2、 多层圆筒壁的热传导:

Q 1=Q 2=Q 3=Q n (注意判断选择填空) q 1>q 2>q 3>q

n

(n 层)

● 保温层的临界直径:

通常,热损失随保温层厚度的增加而减少。但是在小直径圆管外包扎性能不良的保温材料,随保泪层厚度增加,可能反而使热损失增大。

(散热区、保温区,d 0大于B 点保温才

有意义)

二、总传热:(参考习题及例题)

● 热量衡算:

● 总传热速率方程: Q=1

21

2ln t t t t t t KS m m

???-?=

??(△t 2需大于△t 1) 总传热系数K 、总热阻K

1

总热阻=热阻之和

三、换热器及强化传热途径:

● 间壁式换热器的类型:(掌握原理书p277)

管式换热器:

1、 蛇管式换热器(沉浸式蛇管换热器、喷淋式蛇管换热器)

2、 套管式换热器

3、 管壳式换热器(固定管板式换热器、U 形管换热器) 板式换热器: 1、 夹套式换热器 2、 板式换热器

3、 螺旋板式换热器(I 、II 、III 形)、 翅片式换热器: 1、 翅片管式换热器 2、 版翅片式换热器

热管换热器

●间壁式换热器强化传热途径:

1、增大平均温度差△t m

2、增大传热面积S

1)翅化面;2)异形表面;3)多孔物质结构;4)采用小直径传热管。

3、增大总传热系数K

1)提高流体的流速;2)增强流体的扰动;3)在流体中加固体颗粒;4)采用短管换热器;5)

防止垢层形成和及时清除垢层。

第五章、蒸发(不挥发溶质)

一、概述及蒸发器

二、溶液沸点升高与温度差损失

三、多效蒸发及流程

一、概述及蒸发器:

●单效蒸发与多效蒸发:单效蒸发与多效蒸发在操作中一般用冷凝方法将二次燕汽不断地移

出,否则蒸汽与沸腾溶液趋于平衡,使蒸发过程无法进行。若将二次蒸汽直接冷凝,而不利用其冷凝热的操作称为单效蒸发。若将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽,以利用其冷凝热,这种串联蒸发操作称为多效燕发。

●常见蒸发器类型及原理(书P302)

循环形(非膜式)蒸发器:

1、中央循环管式(或标准式)蒸发器

2、悬筐式蒸发器

3、外热式蒸发器

4、强制循环蒸发器

(单程型)膜式蒸发器:

1、升膜蒸发器

2、降膜蒸发器

3、升-降膜蒸发器

4、刮板搅拌薄膜蒸发器

直接加热蒸发器

二、溶液沸点升高与温度差损失:

●溶液的沸点:

溶液中含有不挥发的溶质,在相同条件下,其蒸气压比纯水的低,所以溶液的沸点就比纯水的要高,两者之差称为因溶液蒸气压下降而引起的沸点升高。

例如,常压下20%(质量百分数)NaOH水溶液的沸点为108.5℃,而水的沸点为100℃,此时溶液沸点升高8.5度。

由于有沸点升高现象,使同条件下蒸发溶液时的有效温度差下降8.5℃,正好与溶液沸点升高值相等,故沸点升高又称为温度差损失。

●温度差损失:(书P310)

温度差损失不仅仅是因为溶液中含有了不挥发性溶质引起的,蒸发器内的操作压力高于冷凝嚣以克服二次蒸汽从蒸发器流到冷凝器的阻力损失、蒸发器的操作需维持一定的液面等因素都会造成温度差损失。

1、因溶液蒸气压下降而引起的温度差损失△’

2、因加热管内液柱静压力而引起的温度差损失△’’

3、由于管路流动阻力而引起的温度差损失△’’’

三、多效蒸发及流程:(书P322,搞清楚前后黏度、压强、温度)

P1>P2>P3 T1>T2>T3溶液的沸点必纯溶剂的高,冷凝液的沸点高于二次蒸汽。

第六章蒸馏(液体混合物挥发度不同)

一、平衡关系

二、精馏原理及流程

三、精馏过程计算

一:平衡关系:

用饱和蒸气压和相平衡常数表示的气液平衡关系:

由拉乌尔定律得出,p-溶液上方组分平衡分压,Pa。p’

-在溶液温度下纯组分的饱和蒸气压,Pa。x-溶液中组分的摩尔数。下标A表示易挥发组分,B表示难挥发组分。Xb=(1-Xa)

泡点方程式0

B

0A 0

B

A p p p p x --= 露点方程式0

B

0A 0

B

0A A 0A A A p p p p p p p x p p p y --=== 道尔顿分压定律得出。 挥发度 A A A x p v = 对于理想溶液 0

A

0A p x x p v A

A ==。V

B 同理表示 相对挥发度:易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比 B

B A A B A //x p x

p v v ==α 相图:(t-x-y 图)(x-y 图)

3、相平衡方程式: x

x

y )1(1-+=

αα

4、简单蒸馏流程特点:简单蒸馏是将原料液一次加入蒸馏釜中,在恒压下加热使之部分汽

化,产生的蒸气进入冷凝器中冷凝,随着过程的进行,釜液中易挥发组分含量不断降低,当釜液组成达到规定值时,即停止蒸馏操作,釜液一次排出。

二、精馏原理及流程:

原理:液体混合物经多次部分汽化和冷凝后,便可得

到几乎完全的分离。

流程:原料液经预热器加热到指定温度后.送入精馏塔的进料板,在进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后,逐板溢流,最后流人塔底再沸器中。在每层板上,回流液体与上升蒸气互相接触,进行传热传质过程。操作时,连续地从再沸器取出部分液体作为地底产品(釜残掖),部分液体汽化,产生上升蒸气,依次通过各层塔板。塔顶蒸气进人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)。

通常,将原料液进入的那层板称为加料板,加料板以上的塔段称为精馏段加料板以下的塔段(包括加料板)称为提馏段。

三、精馏过程计算:

总物料衡算 F=D+W 易挥发组分衡算 Fx F =Dy +Wx 塔顶易挥发组分的回收率 %100?=

F

D

D Fx Dx η 塔釜难挥发组分的回收率 %100)

1()

1(?--=F W W x F x W η

回流比:D

L R =

最小回流比 q

q q D x y y x R --=

min R =(1.1~2.0)R min

操作线远离平衡线,↓↓

→设备费

T N

R ↑

L ↑↑

↑↑

↑→→操作费

冷凝器、再沸器热负荷

,V V

● 进料热状况的影响及q 线方程 原料的汽化潜热

kmol 1热量

原料变成饱和蒸汽所需kmol 1将t V V =

+?=--=

r r CP I I I I q L F 并由此得到 L ,

=L +qF 及 V '=V +(q -1)F

进料热状况对q 值及q 线的影响:

q 线方程 1

1---=

q x x q q

y F 必过点e (F x ,F x )

● 操作线方程:

精馏段操作线方程:

总物料衡算 V =L +D

易挥发组分衡算 Vy n +1=Lx n +Dx D 操作线方程 D n n x R x R R y 1

1

11+++=

+ 必过点a (D x ,D x ) 提馏段操作线方程: 总物料衡算 L ‘=V ’

+W

易挥发组分衡算 L ,x m ,=V ,y m +1,

+Wx W

操作线方程 W m m x V

W

x V L y

'''''1

-=+ 必过点C (W x ,W x )

或 W m m x W

L W x W L L y

---=+''

'',

1

平衡线方程:x

x

)1(1y -?+=

--------图形关系(记住)。

q=1, 斜率为∞,图像为↑ 特殊 泡点 F

x q

x

=

进料 露点 q=0, 斜率为0,图像为←

1、逐板计算法 理论版层数计算:

2、图解法

逐板计算法:

)

q

其他为(饱和液体进料状况,n 计算到2平衡关系

2y 操作关系1平衡关系1y X F X X X X D X ≤??????→???????→???????→?= 说明第n 层是加料板(n-1层)。提馏段:同理w x m x ≤,

(m-1层)

。 ● 全塔效率与单板效率 E =

%100P T

?N N 1*1V ++--=n n n n m y y y y E 或 *11L n

n n n m x x x x E --=-- ● 塔板上气液两相的非理想流动

化工原理总结与复习题

计算题: 1、把内径为20mm 、长度为2m 的塑料管,弯成倒U 形,作为虹吸管使用。液体密度为1000kg/m 3, 粘度为1mPa?s ,为保持稳定流动,使槽内液面恒定。要想使流量为2m 3/h ,虹吸管出口端距 离槽内液面的距离h 需要多少米?(光滑管λ=0.0235,回弯头ζ=1.5,突然缩小ζ=0.5) 2、如图所示常温下操作的水槽,下面的出水管直径为?57mm ×3.5mm 。当出水阀全关闭时,压力表读数为30.4kPa ,而阀门开启后,压力表读数降至20.3kPa 。设压力表之前管路中的 压头损失为0.5m 水柱,试求水的流量为多少m 3/h 。 3、如图所示,有一高位槽输水系统,管径为?57mm ×3.5mm 。已知水在管路中流动的机械能损失为2 452u h f ?=∑,试求水的流量为多少m 3/h ?欲使水的流量增加10%,应将高位槽水面升高多少米? 4、有一台离心泵的额定流量为16.8m 3/h ,扬程为18m 。试问此泵能否将密度为1060kg/m 3, 流量为250L/min 的液体,从敞口储槽向上输送到表压为30kPa 的设备中?敞口储槽与高位设备的液位垂直距离为8.5m 。管路的管径为?75.5mm ×3.75mm ,管长为124m (包括直管长度和所有管件的当量长度),摩擦系数为0.02。 5、某工厂用?170mm ×5mm 的无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失,在管外包两层绝热材料,第一层为厚30mm 的矿渣棉,其热导率为0.065W/(m ?K);第二层为厚30mm 的石灰棉,其热导率为0.21W/(m ?K)。管内壁温度为300℃,保温层外表面温度为40℃。管路长60m 。求该管路的散热量。

化工原理下复习小结

蒸 馏––––基本概念和基本原理 利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。 对于均相物系,必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。蒸馏操作采用改变状态参数的办法(如加热和冷却)使混合物系内部产生出第二个物相(气相);吸收操作中则采用从外界引入另一相物质(吸收剂)的办法形成两相系统。 一、两组分溶液的气液平衡 1. 拉乌尔定律 理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律: p A =p A 0x A p B =p B 0x B =p B 0(1-x A ) 根据道尔顿分压定律:p A =Py A 而P =p A +p B 则两组分理想物系的气液相平衡关系: B A A B P p x p p -= -———泡点方程 0A A A p x y P = ———露点方程 对于任一理想溶液,利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成;反之,已知一相组成,可求得与之平衡的另一相组成和温度(试差法)。 2. 用相对挥发度表示气液平衡关系 溶液中各组分的挥发度v 可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示,即 B A B B =A A p p x x υυ= 溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。其表达式有: A A B A B A B B B A y x p p x x y x υαυ= == 对于理想溶液: 0 A B p p α= 气液平衡方程:1(1)x y x αα= +- α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。α愈大,挥发度差异愈大,分离愈易;α=1时不能用普通精馏方法分离。 3. 气液平衡相图 (1)温度—组成(t -x -y )图 该图由饱和蒸汽线(露点线)、饱和液体线(泡点线)组成,饱和液体线以下区域为液相区,饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区,两曲线之间区域为气液共存区。 气液两相呈平衡状态时,气液两相温度相同,但气相组成大于液相组成;若气液两相组成相同,则气相露点温度大于液相泡点温度。 (2)x -y 图 x -y 图表示液相组成x 与之平衡的气相组成y 之间的关系曲线图,平衡线位于对角线的上方。平衡线偏

化工原理终极总结

第一章流体与输送机械 1、基本研究方法:实验研究法、数学模型法 2、牛顿粘性定理: 应用条件: 3、阻力平方区:管内阻力与流速平方成正比的流动区域; 原因:流体质点与粗糙管壁上凸出的地方直接接触碰撞产生的惯性阻力在压倒地位。 4、流动边界层:紧贴壁面非常薄的一区域,该薄层内流体速度梯度非常大。 流动边界层分离的弊端:增加流动阻力。 优点:增加湍动程度。 5、流体黏性是造成管内流动机械能损失的原因。 6、压差计: 文丘里 孔板 转子 7、离心泵工作原理: 离心泵工作时,液体在离心力的作用下从叶轮中心被抛向外缘并获得能

量,使叶轮外缘的液体静压强提高。液体离开叶轮进入泵壳后,部分动能转变成为静压能。当液体从叶轮中心被抛向外缘时,在中心处形成低压区,在外界与泵吸入口的压差作用下,致使液体被吸进叶轮中心。 8、汽蚀现象:离心泵安装过高,泵进口处的压力降低至同温度下液体的饱和蒸汽压,使液体气化,产生气泡。气泡随液体进入高压区后立即凝结消失,形成真空导致巨大的水力冲击,对泵造成损害。 9、气缚现象:离心泵启动时,若泵内存在空气,由于空气密度大大低于输送流体的密度,经离心力的作用产生的真空度小,没有足够的压差使液体进入泵内,从而吸不上液体。 10、泵壳作用:收集液体和能量转化(将流体部分动能转化为静压能) 11、离心泵在设计流量下工作效率最高,是因为:此时水力损失小。 12、大型泵的效率通常高于小型泵是由于:容积效率大。 13、叶轮后弯的优缺点 优点:叶片后弯使液体势能提高大于动能提高,动能在蜗壳中转化为势能的损失小,泵的效率高。 缺点:产生同样的理论压头所需泵的体积大。 14、正位移泵(往复泵)的特点:a流量与管路状况、流体温度、黏度无关; b 压头仅取决于管路特性。(耐压强度) c 不能在关死点运转。 d 很好的自吸

化工原理主要知识点

化工原理(上)各章主要知识点 绪论「 三个传递:动量传递、热量传递和质量传递 三大守恒定律:质量守恒定律——物料衡算;能量守恒定律——能量衡算;动量守恒定律——动量衡算 第一节流体静止的基本方程 、密度 1. 气体密度: m pM V RT 2. 液体均相混合物密度: 1 a 1 a 2 a n -(m —混合液体的密度, a —各组分质量分数, n — 各组 分密度) m 1 2 n 3. 气体混合物密度: m 1 1 2 2 n n ( m —混合气体的密度, —各组分体积分数) 4. 压力或温度改变时, 密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体 (液体);若有显著的改变则称为可压缩流体 (气体)。 、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系: 1atm 101300 Pa 101.3kPa 0.1013MPa 10.33mH 2O 760mmHg 2 、压力的两种基准表示:绝压(以绝对真空为基准) 、表压(真空度)(以当地大气压为基准,由压力表或真空表测岀) 表压=绝压一当地大气厂 真空度=当地大气 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力,称为该点的经压力,其特点为: (1) 从各方向作用于某点上的静压力相等; (2) 静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面; (3) 在重力场中,同一水平面面上各点的静压力相等,高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2 、流体静力学方程(适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体) P 1 g (z 1 Z 2) d (Z 1 Z 2) g z p (容器内盛液体,上部与大气相通, p/ g —静压头,"头"一液位高度,z p —位压头 或位头) 上式表明:静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关,所在位置与低则压力愈大。 四、流体静力学方程的应用 1 、 U 形管压差计 指示液要与被测流体不互溶,且其密度比被测流体的大。 测量液体:P 1 p 2 ( 0 )gR g (z 2乙) 测量气体:p 1 p 2 0gR 2、双液体U 形管压差计 p 1 p 2 ( 2 第二节流体流动的基本方程 一、基本概念 3 1 1 、体积流量(流量 V s ):流体单位时间内流过管路任意流量截面(管路横截面)的体积。单位为 m s 2 、质量流量( m s ):单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为 kg s 1 m s V s P 2 P 1 g p g 1 )gR

化工原理各章节知识点总结

第一章流体流动 质点含有大量分子的流体微团,其尺寸远小于设备尺寸,但比起分子自由程 却要大得多。 连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察,描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。 欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况,如空间各点的速度、压强、密度等,即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p不随时间而变化。 轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线,是拉格朗日法考察的结果。流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线,是欧拉法考察的结果。系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法考察流体的。 理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零,而实际流体粘度不为零。粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。通常液体的粘度随温度增 加而减小,因为液体分子间距离较小,以分子间的引力为主。气体的粘度随温度上升而增大,因为气体分子间距离较大,以分子的热运动为主。 总势能流体的压强能与位能之和。 可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流体,无关的称为不可压缩流体。 伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。 动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。 均匀分布同一横截面上流体速度相同。 均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上

的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。 层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性,即是否存在流体质点的脉动性。 稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。 边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。 边界层分离现象在逆压强梯度下,因外层流体的动量来不及传给边界层,而形成边界层脱体的现象。 雷诺数的物理意义雷诺数是惯性力与粘性力之比。 量纲分析实验研究方法的主要步骤: ①经初步实验列出影响过程的主要因素; ②无量纲化减少变量数并规划实验; ③通过实验数据回归确定参数及变量适用围,确定函数形式。 摩擦系数 层流区,λ与Re成反比,λ与相对粗糙度无关; 一般湍流区,λ随Re增加而递减,同时λ随相对粗糙度增大而增大; 充分湍流区,λ与Re无关,λ随相对粗糙度增大而增大。 完全湍流粗糙管当壁面凸出物低于层流层厚度,体现不出粗糙度过对阻力 损失的影响时,称为水力光滑管。Re很大,λ与Re无关的区域,称为完全湍流粗糙管。同一根实际管子在不同的Re下,既可以是水力光滑管,又可以是完全湍流粗糙管。 局部阻力当量长度把局部阻力损失看作相当于某个长度的直管,该长度即为局部阻力当量长度。 毕托管特点毕托管测量的是流速,通过换算才能获得流量。 驻点压强在驻点处,动能转化成压强(称为动压强),所以驻点压强是静压强与动压强之和。 孔板流量计的特点恒截面,变压差。结构简单,使用方便,阻力损失较大。转子流量计的特点恒流速,恒压差,变截面。 非牛顿流体的特性 塑性:只有当施加的剪应力大于屈服应力之后流体才开始流动。

(完整版)化工原理下册习题及章节总结(陈敏恒版)

第八章课堂练习: 1、吸收操作的基本依据是什么?答:混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么:对被分离组分溶解度高,对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数E值很大,说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低,难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递;压力低,温度高,将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统,当总压增加时,亨利常数E不变,H 不变,相平衡常数m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2,过程属于(B ) A、气膜控制 B、液膜控制 C、两相扩散控制 ②其气膜阻力(C)液膜阻力A、大于B、等于C、小于 2、溶解度很大的气体,属于气膜控制 3、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时,则1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数E值很大,则说明该气体为难溶气体 5、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG,当(气膜阻力1/HkG) 项可忽略时,表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、G 、Ky 、Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG分离任表征设备效能高低特性,传质单元数NOG表征了(分离任务的难易)特性。 3、吸收因子A的定义式为L/(Gm),它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当A<1时,塔高H=∞,则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量,操作线的斜率增大,吸收推动力增大,则操作线向(远离)平衡线的方向偏移。 6、液气比低于(L/G)min时,吸收操作能否进行?能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中,若其他操作条件不变而系统温度增加,则塔的气相总传质单元高度HOG将↑,总传质单元数NOG 将↓,操作线斜率(L/G)将不变。 8、若吸收剂入塔浓度x2降低,其它操作条件不变,吸收结果将使吸收率↑,出口气体浓度↓。 9、在逆流吸收塔中,吸收过程为气膜控制,若进塔液体组成x2增大,其它条件不变,则气相总传质单元高度将( A )。 A.不变 B.不确定 C.减小 D.增大 吸收小结: 1、亨利定律、费克定律表达式 2、亨利系数与温度、压力的关系;E值随物系的特性及温度而异,单位与压强的单位一致;m与物系特性、温度、压力有关(无因次) 3、E、H、m之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程(并、逆流时)及在y~x图上的画法 6、出塔气体有一最小值,出塔液体有一最大值,及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高,有利于吸收 减压和升温溶解度低,有利于解吸

化工原理知识点总结

一、流体力学及其输送 1.单元操作:物理化学变化的单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取。 2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。 3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μAdu/dy,(F:剪应力;A:面积;μ:粘度;du/dy:速度梯度)。 4.两种流动形态:层流和湍流。流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ;层流—2000—过渡—4000—湍流。当流体层流时,其平均速度是最大流速的1/2。 5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。 6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re,湍流时λ=F(Re,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g,(ξ:局部阻力系数,情况不同计算方法不同) 7.流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);变截面流量计。孔板流量计的特点;结构简单,制造容易,安装方便,得到广泛的使用。其不足之处在于局部阻力较大,孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损,因此要定期进行校正,同时流量较小时难以测定。 转子流量计的特点——恒压差、变截面。 8.离心泵主要参数:流量、压头、效率(容积效率?v:考虑流量泄漏所造成的能量损失;水力效率?H:考虑流动阻力所造成的能量损失;机械效率?m:考虑轴承、密

封填料和轮盘的摩擦损失。)、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象,气蚀余量);泵的型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。 9. 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度1.29 kg/m3 1atm =101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg (1)被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压-大气压 (2)被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压-绝压= -表压 10. 管路总阻力损失的计算 11. 离心泵的构件: 叶轮、泵壳(蜗壳形)和 轴封装置 离心泵的叶轮闭式效率最高,适用于输送洁净的液体。半闭式和开式效率较低,常用于输送浆料或悬浮液。 气缚现象:贮槽内的液体没有吸入泵内。汽蚀现象:泵的安装位置太高,叶轮中各处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压。原因(①安装高度太高②被输送流体的温度太高,液体蒸汽压过高;③吸入管路阻力或压头损失太高)各种泵:耐腐蚀泵:输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体 12. 往复泵的流量调节 ? (1)正位移泵 ? 流量只与泵的几何尺寸和转速有关,与管路特性无关,压头与流量无关,受管路的承压能力所限制,这种特性称为正位移性,这种泵称为正位移泵。 222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ??? ? ??++=???? ??+=??? ??+=+=∑∑∑∑∑∑ζλλζλ

化工原理(上)主要知识点

化工原理(上)各章主要知识点 三大守恒定律:质量守恒定律——物料衡算;能量守恒定律——能量衡算;动量守恒定律——动量衡算 第一节 流体静止的基本方程 一、密度 1. 气体密度:RT pM V m = = ρ 2. 液体均相混合物密度: n m a a a ρρρρn 22111+++=Λ (m ρ—混合液体的密度,a —各组分质量分数,n ρ—各组 分密度) 3. 气体混合物密度:n n m ρ?ρ?ρ?ρ+++=Λ2211(m ρ—混合气体的密度,?—各组分体积分数) 4. 压力或温度改变时,密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体(液体);若有显著的改变则称为可压缩流体(气体)。 二、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系: mmHg O mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012===== 2、压力的两种基准表示:绝压(以绝对真空为基准)、表压(真空度)(以当地大气压为基准,由压力表或真空表测出) 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力,称为该点的经压力,其特点为: (1)从各方向作用于某点上的静压力相等; (2)静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面; (3)在重力场中,同一水平面面上各点的静压力相等,高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2、流体静力学方程(适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体) )(2112z z g p p -+=ρ )(2121z z g p g p -+=ρρ p z g p =ρ(容器内盛液体,上部与大气相通,g p ρ/—静压头,“头”—液位高度,p z —位压头 或位头) 上式表明:静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关,所在位置与低则压力愈大。 四、流体静力学方程的应用 1、U 形管压差计 指示液要与被测流体不互溶,且其密度比被测流体的大。 测量液体:)()(12021z z g gR p p -+-=-ρρρ 测量气体: gR p p 021ρ=- 2、双液体U 形管压差计 gR p p )(1221ρρ-=- 第二节 流体流动的基本方程 一、基本概念 1、体积流量(流量s V ):流体单位时间内流过管路任意流量截面(管路横截面)的体积。单位为13 -?s m 2、质量流量(s m ):单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为1 -?s kg s s V m ρ=

《化工原理》公式总结

第一章 流体流动与输送机械 1. 流体静力学基本方程:gh p p ρ+=02 2. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p ) 3. 伯努力方程:ρ ρ222212112121p u g z p u g z ++=++ 4. 实际流体机械能衡算方程:f W p u g z p u g z ∑+++=++ ρρ222212112121+ 5. 雷诺数:μρ du =Re 6. 范宁公式:ρρμλf p d lu u d l Wf ?==??=2 2322 7. 哈根-泊谡叶方程:2 32d lu p f μ=? 8. 局部阻力计算:流道突然扩大:2211?? ? ??-=A A ξ流产突然缩小:??? ??-=2115.0A A ξ 第二章 非均相物系分离 1. 恒压过滤方程:t KA V V V e 222=+ 令A V q /=,A Ve q e /=则此方程为:kt q q q e =+22 第三章 传热 1. 傅立叶定律:n t dA dQ ??λ-=,dx dt A Q λ-= 2. 热导率与温度的线性关系:)1(0t αλλ+= 3. 单层壁的定态热导率:b t t A Q 21-=λ,或m A b t Q λ?= 4. 单层圆筒壁的定态热传导方程: )ln 1(21 221r r t t l Q λπ-=或m A b t t Q λ21-= 5. 单层圆筒壁内的温度分布方程:C r l Q t +- =ln 2λπ(由公式4推导)

6. 三层圆筒壁定态热传导方程:3 4123212141ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-= 7. 牛顿冷却定律:)(t t A Q w -=α,)(T T A Q w -=α 8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λμCp =Pr 格拉晓夫数22 3μ ρβtl g Gr ?= 9. 流体在圆形管内做强制对流: 10000Re >,1600Pr 6.0<<,50/>d l k Nu Pr Re 023.08.0=,或k Cp du d ??? ? ????? ??=λμμρλα8.0023.0,其中当加热时,k=0.4,冷却时k=0.3 10. 热平衡方程:)()]([1222211t t c q T T c r q Q p m s p m -=-+= 无相变时:)()(12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=,若为饱和蒸气冷凝:)(12221t t c q r q Q p m m -== 11. 总传热系数:2 1211111d d d d b K m ?+?+=αλα 12. 考虑热阻的总传热系数方程: 212121211111d d R R d d d d b K s s m ?++?+?+=αλα 13. 总传热速率方程:t KA Q ?= 14. 两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程:???? ??-=--2 2111112211ln p m p m p m c q c q c q KA t T t T 15. 两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程:???? ??+=--2 2111122111ln p m p m p m c q c q c q KA t T t T 16. 两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程:2 221ln p m c q KA t T t T =-- 第四章 蒸发 1. 蒸发水量的计算:110)(Lx x W F Fx =-= 2. 水的蒸发量:)1(1 0x x F W -= 3. 完成时的溶液浓度:W F F x -= 0 4. 单位蒸气消耗量:r r D W '=,此时原料液由预热器加热至沸点后进料,且不计热损失,r 为加热时的蒸气汽化潜热r ’为二次蒸气的汽化潜热

(完整版)化工原理基本知识点

第一章 流体流动 一、压强 1、单位之间的换算关系: 221101.3310330/10.33760atm kPa kgf m mH O mmHg ==== 2、压力的表示 (1)绝压:以绝对真空为基准的压力实际数值称为绝对压强(简称绝压),是流体的真实压强。 (2)表压:从压力表上测得的压力,反映表内压力比表外大气压高出的值。 表压=绝压-大气压 (3)真空度:从真空表上测得的压力,反映表内压力比表外大气压低多少 真空度=大气压-绝压 3、流体静力学方程式 0p p gh ρ=+ 二、牛顿粘性定律 F du A dy τμ= = τ为剪应力; du dy 为速度梯度;μ为流体的粘度; 粘度是流体的运动属性,单位为Pa ·s ;物理单位制单位为g/(cm·s),称为P (泊),其百分之一为厘泊cp 111Pa s P cP ==g 液体的粘度随温度升高而减小,气体粘度随温度升高而增大。 三、连续性方程 若无质量积累,通过截面1的质量流量与通过截面2的质量流量相等。 111222u A u A ρρ= 对不可压缩流体 1122u A u A = 即体积流量为常数。 四、柏努利方程式 单位质量流体的柏努利方程式: 22u p g z We hf ρ???++=-∑ 22u p gz E ρ ++=称为流体的机械能 单位重量流体的能量衡算方程: Hf He g p g u z -=?+?+?ρ22

z :位压头(位头);22u g :动压头(速度头) ;p g ρ:静压头(压力头) 有效功率:Ne WeWs = 轴功率:Ne N η = 五、流动类型 雷诺数:Re du ρ μ = Re 是一无因次的纯数,反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系。 (1)层流: Re 2000≤:层流(滞流) ,流体质点间不发生互混,流体成层的向前流动。圆管内层流时的速度分布方程: 2 max 2(1)r r u u R =- 层流时速度分布侧型为抛物线型 (2)湍流 Re 4000≥:湍流(紊流) ,流体质点间发生互混,特点为存在横向脉动。 即,由几个物理量组成的这种数称为准数。 六、流动阻力 1、直管阻力——范宁公式 2 2 f l u h d λ= f f f p h H g g ρ?== (1)层流时的磨擦系数:64 Re λ=,层流时阻力损失与速度的一次方成正比,层流区又称为阻力一次方区。 (2)湍流时的摩擦系数 ①(Re,)f d ελ=(莫狄图虚线以下):给定Re ,λ随d ε增大而增大;给定d ε ,λ 随Re 增大而减小。(2f p u λ?∝,虽然u 增大时, Re 增大, λ减小,但总的f p ?是增大的) ②()f d ελ=(莫狄图虚线以上),λ仅与d ε 有关,2f p u ?∝,这一区域称为阻力 平方区或完全湍流区。 2、局部阻力 (1)阻力系数法

化工原理重要公式总结

《化工原理》重要公式 第一章 流体流动 牛顿粘性定律 dy du μτ= 静力学方程 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 机械能守恒式 f e h u g z p h u g z p +++=++ +2 222 222111 ρρ 动量守恒 )(12X X m X u u q F -=∑ 雷诺数 μ μρdG du ==Re 阻力损失 22 u d l h f λ= ?? ??d q d u h V f ∞∞ 层流 Re 64 =λ 或 232d ul h f ρμ= 局部阻力 22 u h f ζ= 当量直径 ∏ =A d e 4 孔板流量计 ρ P ?=20 0A C q V , g R i )(ρρ-=?P 第二章 流体输送机械 管路特性 242) (8V e q g d d l z g p H πζλ ρ+∑+?+?= 泵的有效功率 e V e H gq P ρ= 泵效率 a e P P = η 最大允许安装高度 100][-∑--=f V g H g p g p H ρρ]5.0)[(+-r NPSH 风机全压换算 ρ ρ''T T p p = 第四章 流体通过颗粒层的流动 物料衡算: 三个去向: 滤液V ,滤饼中固体)(饼ε-1V ,滤饼中液体ε饼V 过滤速率基本方程 )(22 e V V KA d dV += τ , 其中 φμ 012r K S -?=P 恒速过滤 τ2 2 2 KA VV V e =+

恒压过滤 τ222KA VV V e =+ 生产能力 τ ∑= V Q 回转真空过滤 e e q q n K q -+=2? 板框压滤机洗涤时间(0=e q ,0=S ) τμμτV V W W W W 8P P ??= 第五章 颗粒的沉降和流态化 斯托克斯沉降公式 μ ρρ18)(2g d u p p t -=, 2Re

化工原理知识点总结复习重点完美版

第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学: ● 压力的表征:静止流体中,在某一点单位面积上所受的压力,称为静压力,简称压力, 俗称压强。 表压强(力)=绝对压强(力)-大气压强(力) 真空度=大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力(或真空度)之间的关系 ● 流体静力学方程式及应用: 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注:1)在静止的、连续的同一液体内,处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 +=+ρρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用: U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 ● 流量 质量流量 m S kg/s

m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论: ● 一实际流体的柏努利方程及应用(例题作业题) 以单位质量流体为基准:f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ρ ρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准:f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率: e s e W m N = 输送机械的轴功率: ηe N N = (运算效率进行简单数学变换) 应用解题要点: 1、 作图与确定衡算范围:指明流体流动方向,定出上、下游界面; 2、 截面的选取:两截面均应与流动方向垂直; 3、 基准水平面的选取:任意选取,必须与地面平行,用于确定流体位能的大小; 4、 两截面上的压力:单位一致、表示方法一致; 5、 单位必须一致:有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象: ● 流体流动类型及雷诺准数: (1)层流区 Re<2000 (2)过渡区 2000< Re<4000 (3)湍流区 Re>4000

化工原理知识点总结复习重点(完美版)资料-共31页

第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学: ● 压力的表征:静止流体中,在某一点单位面积上所受的压力,称为静压力,简称压力, 俗称压强。 表压强(力)=绝对压强(力)-大气压强(力) 真空度=大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力(或真空度)之间的关系 ● 流体静力学方程式及应用: 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注:1)在静止的、连续的同一液体内,处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用: U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计

二、流体动力学 ● 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论: 22 112)(d d u u = ● 一实际流体的柏努利方程及应用(例题作业题) 以单位质量流体为基准:f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ ρ ρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准:f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率: e s e W m N = 输送机械的轴功率: η e N N = (运算效率进行简单数学变换) 应用解题要点: 1、 作图与确定衡算范围:指明流体流动方向,定出上、下游界面; 2、 截面的选取:两截面均应与流动方向垂直; 3、 基准水平面的选取:任意选取,必须与地面平行,用于确定流体位能的大小; 4、 两截面上的压力:单位一致、表示方法一致; 5、 单位必须一致:有关物理量的单位必须一致相匹配。 m S =GA=π/4d 2G V S =uA=π/4d 2u

化工原理少学时知识点整理

1吸收分离的依据是什么?如何分类? 答:依据是组分在溶剂中的溶解度差异。 (1 )按过程有无化学反应:分为物理吸收、化学吸收 (2)按被吸收组分数:分为单组分吸收、多组分吸收 (3 )按过程有无温度变化:分为等温吸收、非等温吸收 (4)按溶质组成高低:分为低组成吸收、高组成吸收 2、吸收操作在化工生产中有何应用? 答:吸收是分离气体混合物的重要方法,它在化工生产中有以下应用。 ①分离混合气体以回收所需组分,如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。 ②净化或精制气体,如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 ③制备液相产品,如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 ④工业废气的治理,如工业生产中排放废气中含有NOSO等有毒气体,则需用吸收方法 除去,以保护大气环境。 3、吸收与蒸馏操作有何区别? 答:吸收和蒸馏都是分离均相物系的气一液传质操作,但是,两者有以下主要差别。 ①蒸馏是通过加热或冷却的办法,使混合物系产生第二个物相;吸收则是从外界引入另一相物质(吸收 剂)形成两相系统。因此,通过蒸馏操作可以获得较纯的组分,而在吸收操作中因溶质进入溶剂,故不能得到纯净组分。 ②传质机理不同,蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生,即易挥发组分和难挥发组分同时向着彼此 相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程,也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③依据不同。 4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题? 答:(1 )选择合适的溶剂 (2)选择适当的传质设备 (3)溶剂的再生 5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答:对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算,可整理得 L X亿存2)或丫V X M V X i) 上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V为液气比,其值反映单位气体处理量的吸收剂用量,是吸收塔重要的操作参数。 上述讨论的操作线方程和操作线,仅适用于气液逆流操作,在并流操作时,可用相似方 法求得操作线方程和操作线。 应予指出,无论是逆流还是并流操作,其操作线方程和操作线都是通过物料衡算得到的,它们与物系的平衡关系、操作温度与压强及塔的结构等因素无关。 6、亨利定律有哪些表达式?应用条件是什么?答:亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法,因此亨利定律有多种表达式,可据使用情况予以选择。 ①气相组成用分压,液相组成用摩尔分数表示时,亨利定律表达式为 P Ex

化工原理知识点总结整理

化工原理知识点总结整理 一、流体力学及其输送 1、单元操作:物理化学变化的单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取。 2、四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。 3、牛顿粘性定律:F=τA=μAdu/dy,(F:剪应力;A:面积;μ:粘度;du/dy:速度梯度)。 4、两种流动形态:层流和湍流。流动形态的判据雷诺数 Re=duρ/μ;层流过渡湍流。当流体层流时,其平均速度是最大流速的1/2。 5、连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程: gz+p/ρ+1/2u2=C。 6、流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re,湍流时λ=F(Re,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g,(ξ:局部阻力系数,情况不同计算方法不同) 7、流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);变截面流量计。孔板流量计的特点;结构简单,制造容易,安装方便,得到广泛的使用。其不足之处在于局部阻力较

大,孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损,因此要定期进行校正,同时流量较小时难以测定。转子流量计的特点恒压差、变截面。 8、离心泵主要参数:流量、压头、效率(容积效率hv:考虑流量泄漏所造成的能量损失;水力效率hH:考虑流动阻力所造成的能量损失;机械效率hm:考虑轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失。)、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象,气蚀余量);泵的型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。 9、常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度 1、29 kg/m31atm =Pa=101、3kPa=0、1013MPa= 10、33mH2O=760mmHg(1)被测流体的压力 > 大气压表压 = 绝压-大气压(2)被测流体的压力 < 大气压真空度 = 大气压-绝压= -表压 10、管路总阻力损失的计算1 1、离心泵的构件: 叶轮、泵壳(蜗壳形)和轴封装置离心泵的叶轮闭式效率最高,适用于输送洁净的液体。半闭式和开式效率较低,常用于输送浆料或悬浮液。气缚现象:贮槽内的液体没有吸入泵内。汽蚀现象:泵的安装位置太高,叶轮中各处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压。原因(①安装高度太高②被输送流体的温度太高,液体蒸汽压过高;③吸入管路阻力或压头损失太高)各种泵:耐腐蚀泵:输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体

化工原理复习总结知识点

第1章 流体流动 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度 kg/m3 1atm =101325Pa====760mmHg (1)被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压-大气压 (2)被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压-绝压= -表压 静压强的计算 柏努利方程应用 层流区(Laminar Flow ):Re < 2000;湍流区(Turbulent Flow ):Re > 4000; 2000

化工原理上知识总结及重要公式

《化工原理》基本概念、主要公式 第一、二、三章(流体流动) 基本概念: 连续性假定质点拉格朗日法欧拉法稳态与非稳态流动轨线与流线系统与控制体粘性的物理本质 质量守恒方程静力学方程总势能理想流体与实际流体的区别可压缩流体与不可压缩流体的区别 牛顿流体与非牛顿流体的区别伯努利方程的物理意义动量守恒方程平均流速动能校正因子 均匀分布均匀流段层流与湍流的本质区别边界层边界层分离现象因次 雷诺数的物理意义泊谡叶方程因次分析实验研究方法的主要步骤摩擦系数完全湍流粗糙管 局部阻力当量长度、阻力系数毕托管驻点压强孔板流量计转子流量计的特点 非牛顿流体的特性(塑性、假塑性与涨塑性、触变性与震凝性、粘弹性) 重要公式:

)(0ρρ-=?Rg P 质量衡算: N-S 方程 流体输送机械 基本概念: 管路特性方程 输送机械的压头或扬程 离心泵主要构件 离心泵理论压头的影响因素 叶片后弯原因 t m q q out m in m d d ,,=-g u u ρμρ+?+-?=2 D D p t

气缚现象 离心泵特性曲线 离心泵工作点 离心泵的调节手段 汽蚀现象 汽蚀余量 离心泵的选型(类型、型号) 正位移特性 往复泵的调节手段 离心泵与往复泵的比较(流量、压头) 通风机的全压、动风压 真空泵的主要性能参数 重要公式: 泵的有效功率 泵效率 允许安装高度 风机全压换算 离心泵的串联 并联 第六章 基本概念: 搅拌目的 搅拌器按工作原理分类 混合效果 调匀度 分隔尺度 宏观混合 微观混合 搅拌器的两个功能 H L η ?=N N e = =N N e ηN gH Q ρ201,10,1001012f f g p p p p u h H H H z z g g g ν ρρ----=-= --=-?-∑∑允允2222 11 2122 T e u u H h p p ρρρ==-+ - 2 H 2A-2BQ =串串 2 Q H A-B 2?? = ? ?? 并并

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