化工原理整理知识点
第一章 流体传递现象
流体受力：表面力和体积力
体积力/场力/质量力：为非接触力，大小与流体的质量成正比
表面力：为接触力，大小与和流体相接触的物体（包括流体本身）的表面积成正比， 流场概念：场和流场；矢量场和标量场；梯度
第一节 流体静力学
1-1-2 压力
流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，又称为压力。在静止流体中，作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。 压力的单位
（1） 按压力的定义，其单位为N/m 2，或Pa ；
（2） 以流体柱高度表示，如用米水柱或毫米汞柱等。 标准大气压的换算关系：
1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O 压力的表示方法
表压 = 绝对压力－大气压力 真空度 = 大气压力－绝对压力 1-1-3 流体静力学基本方程 静力学基本方程：
压力形式 ：)(2112z z g p p -+=ρ
能量形式 ：g
z p g z p 22
11
+=
+ρρ
适用条件：在重力场中静止、连续的同种不可压缩流体。
（1）在重力场中，静止流体内部任一点的静压力与该点所在的垂直位置及流体的密度有关，而与该点所在的水平位置及容器的形状无关。
（2）在静止的、连续的同种液体内，处于同一水平面上各点的压力处处相等。液面上方压力变化时，液体内部各点的压力也将发生相应的变化。
（3）物理意义：静力学基本方程反映了静止流体内部能量守恒与转换的关系，在同一静止流体中，处在不同位置的位能和静压能各不相同二者可以相互转换，但两项能量总和恒为常量。 应用：
1. 压力及压差的测量 （1）U 形压差计：
gR p p )(021ρρ-=- 若被测流体是气体，可简化为：
021ρRg p p ≈-
U 形压差计也可测量流体的压力，测量时将U 形管一端与被测点连接，另一端与大气相通，此时测得的是流体的表压或真空度。 （2）倒U 形压差计 ρρρRg Rg p p ≈-=-)(021
（3）双液体U 管压差计
)(21C A Rg p p ρρ-=- 2. 液位测量
3. 液封高度的计算
第二节 流体动力学
1-2-1 流体的流量与流速 一、流量
体积流量V S 单位时间内流经管道任意截面的流体体积， m 3/s 或m 3/h 。 质量流量M S 单位时间内流经管道任意截面的流体质量， kg/s 或kg/h 。 二、流速
平均流速u 单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，m/ s 。
质量流速G 单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，kg/（m 2·s ）。 1-2-2 定态流动与非定态流动
流体流动系统中，若各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化，这种流动称之为定态流动；若流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，也随时间变化，则称为非定态流动。
1-2-3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程
1-2-4 定态流动系统的机械能守恒——柏努利方程 一、实际流体的柏努利方程
以单位质量流体为基准：f
2222e 12112121W p
u g z W p u g z ∑+++=+++ρρ
J/kg
以单位重量流体为基准：
f 22
22e 12112121h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++
ρρ J/N=m
适用条件：（1）两截面间流体连续稳定流动； （2）适于不可压缩流体，如液体；
对于气体，当 %2012
1?-p p p ，可用两截面的平均密度ρm 计算。
二、理想流体的柏努利方程
理想流体是指没有黏性（即流动中没有摩擦阻力）的不可压缩流体。
ρρ2
22212112121p u g z p u g z ++=++ (质量) g p u g z g p u g z ρρ2
22212112121+
+=++（重量）
表明理想流体在流动过程中任意截面上总机械能、总压头为常数 三、柏努利方程的讨论
（1）当系统中的流体处于静止时，柏努利方程变为
ρρ2
21
1p g z p g z +
=+
上式即为流体静力学基本方程式。
（2）在柏努利方程式中， Z 1g 、221u 、ρp 分别表示单位质量流体在某截面上所具有的位
能、动能和静压能；而W e 、ΣW f 是指单位质量流体在两截面间获得或消耗的能量。 输送机械的有效功率： e s e W m P =
常数常数=???===???==222111S21S A u A u m m ρρ
输送机械的轴功率：
ηe
P P =
四、柏努利方程的应用
应用柏努利方程时需注意的问题： （1） 截面的选取
所选取的截面应与流体的流动方向相垂直，并且两截面间流体应是定态连续流动。截面宜选在已知量多、计算方便处。截面的物理量均取该截面上的平均值。 （2） 基准水平面的选取
基准水平面可以任意选取，但必须与地面平行。为计算方便，宜于选取两截面中位置较低的截面为基准水平面。若截面不是水平面，而是垂直于地面，则基准面应选管中心线的水平面。
（3）计算中要注意各物理量的单位保持一致，对于压力还应注意表示方法一致。
第三节 管内流体流动现象
1-3-1 流体的黏度 一、牛顿黏性定律
牛顿黏性定律表明流体在流动中流体层间的内摩擦力或剪应力与法向速度梯度之间的关系，其表达式为
y u A
F d d .μ= 或 y u
d d .
μ
τ=
牛顿黏性定律适用于层流。
黏度是度量流体黏性大小的物理量，一般由实验测定。
物理意义：促使流体在与流动相垂直方向上产生单位速度梯度时的剪应力。 单位：Pa ·s ，cP(厘泊) 1cP=10-3 Pa ·s 影响因素：温度与压力
液体：T ↑，μ↓；不考虑p 的影响。
气体：T ↑，μ↑；一般在工程计算中也不考虑p 的影响。 剪应力与速度梯度的关系符合牛顿黏性定律的流体，称为牛顿型流体；不符合牛顿黏性定律的流体称为非牛顿型流体。
运动黏度为黏度μ与密度ρ的比值，单位为m 2/s ，也是流体的物理性质。 1-3-2 流体的流动型态 一、流体流动类型
层流（或滞流） 流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，流体分为若干层平行向前流动，质点之间互不混合；
湍流（或紊流） 流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时发生变化，质点互相碰撞和混合。 二、流型判据——雷诺准数
μρu
d R
e =
（1-28） Re 为无因次准数，是流体流动类型的判据。
（1） 当Re ≤2000时，流动为层流，此区称为层流区； （2） 当Re ≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；
（3） 当2000< Re <4000 时，流动可能是层流，也可能是湍流，该区称为不稳定的过渡区。
根据Re 准数的大小将流动分为三个区域：层流区、过渡区、湍流区，但流动类型只有两种：层流与湍流。 雷诺准数物理意义：表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动程度。
1-3-3 流体在圆管内的速度分布 一、层流时的速度分布
由实验和理论已证明，层流时的速度分布为抛物线形状，管中心处速度为最大，管壁处速度为零。管截面上的平均速度与中心最大流速之间的关系为：
max 21u u =
二、湍流时的速度分布
湍流时速度分布由实验测定，管中心区速度最大，管壁处速度为零。管截面上的平均速度与中心区最大流速之间的关系为
max 8.0u u ≈ 三、层流内层的概念
当流体在管内处于湍流流动时，由于流体具有黏性和壁面的约束作用，紧靠壁面处仍有一薄层流体作层流流动，该薄层称为层流内层（或层流底层），
层流内层为传递过程的主要阻力。其厚度与流体的湍动程度有关，流体的湍动程度越高，层流内层越薄。层流内层只能减薄，但不能消失。
第四节 流体流动阻力
1-4-1 流体在直管中的流动阻力 一、直管阻力的通式 范宁公式的几种形式：
能量损失
22
f u d l W λ
= 压头损失 2
h 2
f u d l
g W f λ
== 压力损失
22
f f u d l W p ρλ
ρ==? 二、层流时的摩擦系数
层流时摩擦系数λ是雷诺数Re 的函数
Re 64=
λ
流体在直管内层流流动时能量损失的计算式为
2f 32d lu
W ρμ=
或 2f 32d lu p μ=
? 哈根-泊谡叶方程 表明层流时阻力与速度的一次方成正比。
三、湍流时的摩擦系数 因次分析法主要步骤：
（1）通过初步的实验和较系统的分析，找出影响过程的主要因素；
（2）通过无因次化处理，将影响因素组合成几个无因次数群，减少变量数和实验工作量； （3）建立过程的无因次数群关联式（通常采用幂函数形式），通过实验确定出关联式中各待定系数。
因次分析法的基础：因次一致性，即每一个物理方程式的两边不仅数值相等，而且每一项都应具有相同的因次。 因次分析法的基本定理：设影响某一物理现象的独立变量数为n 个，这些变量的基本因次数为m 个，则该物理现象可用N ＝（n －m ）个独立的无因次数群表示。
湍流时摩擦系数λ是Re 和相对粗糙度d ε
的函数：
)
,(d Re ε
ψλ= λ-Re -d ε
图：
（1）层流区 Re <2000 λ=64/Re ， 与d ε
(相对粗糙度)无关 W f , h f ∝ u 1
（2）过渡区 2000< Re <4000 λ=f （Re ，d ε
）
（3）湍流区 Re >4000 λ=f （Re ，d ε
） W f , h f ∝ u 1~2
（4）完全湍流区 Re > Re c λ=f （d ε
）与Re 无关 W f , h f ∝ u 2
(阻力平方区) (虚线以上) 四、非圆形管内的流动阻力
此时仍可用圆管内流动阻力的计算式，但需用非圆形管道的当量直径代替圆管直径。 当量直径 ∏?
?
=A
d 44
e ＝润湿周边流通截面积
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，
22'f u W ζ
= 或
g u h 22'
f ζ= 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5.0=进口ζ，出口阻力系数1=出口ζ。 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e l 的直管所产生的阻力即
22e
'f u d l W λ= 或
g u d l h 22e
'f λ= 式中e l 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：
22
'
f f f u d l W W W ??? ??∑+=+=∑ζλ 或 22e '
f f f u d l l W W W ∑+=+=∑λ
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。
第五节 管路计算
1-5-1 简单管路
在定态流动时, 其基本特点为：
（1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体，则体积流量也不变，即
3S 2S 1S V V V == (2)整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和，即
3f 2f 1f f W W W W ++=∑ 计算可分为两类：设计型和操作型。计算中注意试差法的应用。 1-5-2 复杂管路 一、并联管路 特点：
（1）主管中的流量为并联的各支管流量之和，对于不可压缩性流体，则有 3S 2S 1S S V V V V ++=
（2）并联管路中各支管的能量损失均相等，即
fA B 3f 2f 1f W W W W ∑=∑=∑=∑
注意：计算并联管路阻力时，可任选一根支管计算，而绝不能将各支管阻力加和在一起作为并联管路的阻力。
二、分支管路与汇合管路 特点：
（1）总管流量等于各支管流量之和，对于不可压缩性流体，有
2S 1S S V V V +=
（2）虽然各支管的流量不等，但在分支处O 点的总机械能为一定值，表明流体在各支管流动终了时的总机械能与能量损失之和必相等。
fOC 2
C C C fOB 2B B B
2121W u g z p W u g z p ∑+++=∑+++ρρ
第六节 流速与流量的测量
1-6-1 测速管
测速管测得的是流体在管截面某点处的速度，点速度与压力差的关系为：
ρp
u ?=
2.
用U 形压差计测量压差时
ρ
ρρ)
(20.
-=
Rg u
注意测速管安装时的若干问题。 1-6-2 孔板流量计
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。
孔速
ρ
ρρ)
(200
0-=Rg C u
体积流量
ρ
ρρ)
(200
000S -==Rg A C A u V
质量流量 )(2000S ρρρ-=Rg A C m
式中C 0为流量系数或孔流系数，
)
(10
0A A Re,
f C = ， 常用值为C 0＝0.6～0.7。
孔板流量计的特点：恒截面、变压差，为差压式流量计。（空径突变导致能量损失加大） 1-6-3 文丘里（Venturi ）流量计
文丘里流量计也属差压式流量计，其流量方程也与孔板流量计相似，即
ρρρ)
(200
V S -=Rg A C V
式中C V 为文丘里流量计的流量系数（约为0.98～0.99）。 文丘里流量计的能量损失远小于孔板流量计。（渐变式孔径） 1-6-4 转子流量计
转子流量计是通过转子悬浮位置处环隙面积不同来反映流量的大小。
环隙流速
f
f f R
0)(2A g
V C u ρρρ-=
体积流量
f
f f R
R )(2s A g
V A C V ρρρ-=
式中C R 为流量系数，A R 为转子上端面处环隙面积。
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。 转子流量计的刻度，是用20℃的水（密度为1000kg/m 3）或20℃和101.3kPa 下的空气（密
度为1.2kg/m 3
）进行标定。当被测流体与上述条件不符时，应进行刻度换算。 在同一刻度下，两种流体的流量为
)()
(1f 22f 11
S 2
S ρρρρρρ--=V V
式中下标1表示标定流体的参数，下标2表示实际被测流体的参数。
注意：转子流量计必须垂直安装；为便于检修，转子流量计应安装支路。
第七节 流体输送设备
1-7-1 离心泵
一、离心泵的工作原理与构造
1.工作原理 离心泵启动前，应先将泵壳和吸入管路充满被输送液体。启动后，泵轴带动叶轮高速旋转，在离心力的作用下，液体从叶轮中心甩向外缘。流体在此过程中获得能量，使静压能和动能均有所提高。液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的静压能进一步提高，最后以高压沿切线方向排出。液体从叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成低压，在贮槽液面和泵吸入口之间压力差的作用下，将液体吸入叶轮。可见，只要叶轮不停地转动，液体便会连续不断地吸入和排出，达到输送的目的。
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 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。（还有泵轴）
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。 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， m 3/s 或m 3/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P e 是指液体实际上从离心泵所获得的功率。
%100e
?=
P P η
泵的有效功率： g QH P ρ=e 或
102e ρQH P =
泵的轴功率为
ηρg QH P = 或 ηρ102QH P =
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）η-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 3
21212212
12121)(;)(;n n P P n n H H n n Q Q === 叶轮直径：切割定律
32121221212121)(;)(;D D P P D D H H D D Q Q ===
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 2
e BQ A H +=
其中
g p
z A ρ?+
?=，
5e 2
π8d l l g B ∑+=λ 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
z ?及操作压力差p ?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H e -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，也可由也可由
P H e ~Q
H ~Q
H M
H
Q M Q M
泵特性曲线
管路特性曲线
管路特性方程：)(e Q f H =
泵特性方程：)(Q H φ= 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。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。
4. 离心泵的组合操作 （1）并联操作
两泵并联后，流量与压头均有所提高，但由于受管路特性曲线制约，管路阻力增大，两台泵并联的总输送量小于原单泵输送量的两倍。 （2）串联操作
两泵串联后，压头与流量也会提高，但两台泵串联的总压头仍小于原单泵压头的两倍。 （3）组合方式的选择
如果单台泵所提供的最大压头小于管路两端)
(g p z ρ?+
?，则只能采用串联操作。
对于低阻输送管路，并联组合优于串联； 对于高阻输送管路，串联组合优于并联。 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。 2. 汽蚀余量
实际汽蚀余量
g p g u g p NPSH ρρV
2112-
+= 允许汽蚀余量
g p g u g p NPSH ρρV
2112)(-
+=允允 允)(NPSH 一般由泵制造厂通过汽蚀实验测定。泵正常操作时，实际汽蚀余量NPSH 必
须大于允许汽蚀余量允)(NPSH ，标准中规定应大于0.5m 以上。
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。
10f 2110g 2-∑---=
h g u g
p p H ρ允
允
1
0f V 0g -∑---=
h NPSH g p p H 允允）（ρ
根据离心泵样本中提供的允许汽蚀余量允)(NPSH ，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：若实g H 低于允g H ，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。
五、离心泵的类型与选用 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：适用于输送各种工业用水以及物理、化学性质类似于水的其它液体。 （2）耐腐蚀泵：用于输送酸、碱、浓氨水等腐蚀性液体。 （3）油泵：用于输送石油产品。
（4）液下泵：通常安装在液体贮槽内，可用于输送化工过程中各种腐蚀性液体。 （5）屏蔽泵：用于输送易燃易爆或剧毒的液体。 2. 离心泵的选用 基本步骤：
（1）确定输送系统的流量和压头
一般液体的输送量由生产任务决定。如果流量在一定范围内变化，应根据最大流量选泵，并根据情况，计算最大流量下的管路所需的压头。 （2）选择离心泵的类型与型号
根据被输送液体的性质及操作条件，确定泵的类型；再按已确定的流量和压头从泵样本中选出合适的型号。若没有完全合适的型号，则应选择压头和流量都稍大的型号；若同时有几个型号的泵均能满足要求，则应选择其中效率最高的泵。 （3）核算泵的轴功率
若输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率，以选择合适的电机。 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 ASn Q T 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。 2．计量泵
计量泵也为往复式泵，适用于要求输送量十分准确的液体或几种液体按比例输送的场合。 3．隔膜泵
为输送腐蚀性液体或悬浮液的往复式泵。 二、旋转泵
旋转泵包括齿轮泵和螺杆泵，其工作原理是依靠泵内一个或多个转子的旋转来吸液和排出液体。
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。 1-7-3 气体输送设备 一、 离心式通风机 1. 工作原理与结构
离心式通风机的结构和单级离心泵相似，工作原理也与离心泵完全相同，藉蜗壳中叶轮旋转所产生的离心力将气体压力提高而排出。 2. 性能参数与特性曲线 流量（风量）Q 是指单位时间内通风机输送的气体体积，以通风机进口处气体的状态计， m 3/s 或 m 3
/h 。
风压T p 是指单位体积的气体流经通风机后获得的能量， J/m 3或Pa 。
22
12T 2)(u p p p ρ
+
-=
静风压 s p ＝)(12p p -
动风压 k p ＝22
2
u ρ
全风压 k s T p p p += 轴功率与效率
η1000T Q p P =
特性曲线
一定型号的离心式通风机的特性曲线以20℃、101.3kPa 的空气作为工作介质进行测定，包括全风压与流量p T -Q 静风压与流量p s -Q 轴功率与流量P -Q 和效率与流量η- Q 四条线。 3.离心式通风机的选用
离心式通风机的选用与离心泵相仿，即根据输送气体的风量与风压，由通风机的产品样本来选择合适的型号。但应注意，通风机的风压与密度成正比，当使用条件与通风机标定条件（20℃、101.3kPa ，空气的密度0ρ＝1.2kg/m 3）不符时，需将使用条件下的风压换算为标定条件下的风压，才能选择风机。换算关系为
ρρρ2.1T 0T
0T p p p ==
二、 往复式压缩机
1. 往复压缩机的工作过程
压缩机的一个工作过程是由膨胀、吸气、压缩和排出四个阶段组成的。 余隙系数ε：余隙体积V A 与一个行程活塞扫过的体积（V C —V A ）之比
A C A
V V V -=
ε 容积系数λ0：在一个压缩循环中，气体吸入的体积（V C —V B ）与活塞扫过的体积（V C —
V A ）之比
A C B
C 0V V V V --=
λ
对于多变压缩过程，二者关系
??????????-???? ??-=111
12
0k p p ελ 容积系数λ0与压缩机的余隙系数ε及压缩比（12p p ）有关。
● 余隙系数一定时，压缩比越大，容积系数越小； ● 压缩比一定时，余隙系数越大，容积系数越小。 2．多级压缩
压缩比大于8时，宜采用多级压缩多级压缩，每级适宜压缩比为3～5。 三、真空泵
真空泵用于从设备内或系统中抽出气体，使其处于低于大气压下的状态
第二章 非均相物系分离
第一节 概述
混合物可以分为均相混合物和非均相混合物。
非均相混合物的特点是在物系内部存在两种以上的相态，如悬浮液、乳浊液、含尘气体等。其中固体颗粒、微滴称为分散相或分散物质；而气体、液体称为连续相或分散介质。 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。 2-1-1 非均相分离在工业中的应用 一、回收分散相 二、净化连续相
三、环境保护和安全生产 2-1-2 颗粒与颗粒群的特性 颗粒的特性 1、球形颗粒
体积 V =6π
d 3
表面积 S =πd 2
比表面积 S/V =6/d 2、非球形颗粒
工业上遇到的固体颗粒大多是非球形颗粒
体积当量直径d e d e =
3
P
6πV 表面积当量直径d es d es =πP
S
球形度（形状系数）φs ＝P S S
颗粒群的特性
由大小不同的颗粒组成的集合体称为颗粒群。 1、颗粒群粒径分布
颗粒群的粒度组成情况即粒径分布。可用筛分分析法测定各种尺寸颗粒所占的分率。 2、颗粒的平均粒径
∑==
n
i i i d x d 1a 1 x i ＝G G i
3、颗粒的密度
颗粒的真密度：当不包括颗粒之间的空隙时，单位颗粒群体积内颗粒的质量，kg/m 3。 堆积密度（表观密度）：当包括颗粒之间的空隙时，单位颗粒群体积内颗粒的质量，kg/m 3。 4、颗粒的粘附性和散粒性
第二节 颗粒沉降
2-2-1 颗粒在流体中的沉降过程
颗粒与流体在力场中作相对运动时，受到三个力的作用：质量力F 、浮力F b 、、曳力F d 。 对于一定的颗粒和流体，重力F g 、浮力F b 一定，但曳力F d 却随着颗粒运动速度而变化。当颗粒运动速度u 等于某一数值后达到匀速运动，这时颗粒所受的诸力之和为零
0d b
=++=∑F F
F F
2-2-2重力沉降及设备 球形颗粒的自由沉降
颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁的影响，称为自由沉降。 固体颗粒在重力沉降过程中，因颗粒之间的相互影响而使颗粒不能正常沉降的过程称为干扰沉降。
球形颗粒在静止流体中沉降时，颗粒受到的作用力有重力、浮力和阻力。
当合力为零时，颗粒相对于流体的运动速度u =u t ，u t 称为沉降速度，又称为“终端速度”。
u t =ζρρρ3)
(4s -gd
其中ζ是颗粒沉降时的阻力系数。并且ζ是颗粒对流体作相对运动时的雷诺数Re t 的函数
ζ=f (Re t )= f (μρ
t du )
ζ与Re t 的关系可由实验测定，如图2-2所示。图中将球形颗粒（φs =1）的曲线分为三个
区域，即
（1）滞流区 （ 10-4< Re t ≤2） ζ=t 24
Re
）滞流区 u t =μρρ18)(s 2g
d -
(2)过渡区 u t =0.27
6
.0t
s )(Re g
d ρ
ρρ-
（3）湍流区 u t ＝1.74 ρρρg
d )(s -
在计算沉降速度 u t 时，可使用试差法，即先假设颗粒沉降所属那个区域，选择相对应的计算公式进行计算，然后再将计算结果进行Re t 校核。 影响重力沉降速度的因素 （1）颗粒形状
同一性质的固体颗粒，非球形颗粒的沉降阻力比球形颗粒的大的多，因此其沉降速度较球形颗粒的要小一些。 （2）干扰沉降
当颗粒的体积浓度>0.2% 时，干扰沉降不容忽视。 （3）器壁效应
当容器较小时，容器的壁面和底面均能增加颗粒沉降时的曳力，使颗粒的实际沉降速度较自由沉降速度低。 重力沉降设备 1、降尘室
籍重力沉降从气流中除去尘粒的设备称为降尘室。
气体的停留时间为 θ＝u l
颗粒沉降所需沉降时间为
t t u h =
θ 沉降分离满足的基本条件为 θ≥θt 或t u h
u l ≥
降尘室的生产能力为 t s blu V =
多层降尘室的生产能力为 t s )1(blu n V += 2、沉降槽
籍重力沉降从悬浮液中分离出固体颗粒（1的设备称为沉降槽。如用于低浓度悬浮液分离时亦称为澄清器；用于中等浓度悬浮液的浓缩时，常称为浓缩器或增稠器。
沉降槽适于处理颗粒不太小、浓度不太高，但处理量较大的悬浮液的分离。这种设备具有结构简单，可连续操作且增稠物浓度较均匀的优点，缺点是设备庞大，占地面积大、分离效率较低。
2-2-3 离心沉降及设备 离心沉降速度
与颗粒在重力场中相似，颗粒在离心力场中也受到三个力的作用，即惯性离心力、向心力和阻力。当三力平衡时，颗粒在径向上相对于流体的速度极为颗粒在此位置上的离心沉降速度u r
R u d u ζρρρ3)(42
T
s r -=
重力沉降速度计算式及所对应的流动区域仍可用于离心沉降，仅需将重力加速度g 改为离
心加速度 u T 2
/R 即可。
如颗粒沉降过程属于层流 u t =
R u d 2
T
s 218)(?
-μρρ 应注意离心沉降速度u r 随旋转半径R 的变化而变化。
离心分离因数K c 是离心分离设备的重要性能指标
Rg u u u K 2
T
t r c =
=
K c 值愈高，离心沉降效果愈好。 离心沉降设备 1、旋风分离器 构造及工作原理
主体的上部为圆柱形筒体，下部为圆锥形。
含尘气体切向进入旋风分离器，旋转过程中，颗粒在离心力的作用下被抛向器壁，与器壁撞击失去能量而落入锥底后，由排灰口排出。净化后的气体由顶部排气管排出。 性能指标
（1）临界粒径d c
旋风分离器能够分离出的最小颗粒直径称为临界粒径。
i u N B
d s c π9ρμ=
标准旋风分离器，可取N =5。 （2）分离效率η
总效率
12
10C C C -=
η 粒级效率 i
i
i
i C C C 121-=η i i x ∑=ηη0 （3）压降Δp f
气体流经旋风分离器的压降是由气体流经器内时的膨胀、压缩、旋转、转向及对器壁的摩擦而消耗的能量。
22
f i u p ρζ
=? 对标准旋风分离器，ζ＝8.0 。 2、旋液分离器
旋液分离器是分离悬浮液的离心沉降设备，其构造及工作原理与旋风分离器类似。与后者不同的是直径小而圆锥部分长，这样的构造既可以增大离心力，又可以延长停留时间。由于液体的进口速度大，所以流动阻力也大，对器壁的磨损较严重。
第三节 过滤
2-3-1 概述
过滤方式
深层过滤与饼层过滤 过滤介质
作用是使滤液通过，截留固体颗粒并支撑滤饼。要求其具有多孔性、耐腐蚀性及足够的机械强度。
工业常用的过滤介质有织物介质、多孔性固体介质及堆积的粒状介质等。 滤饼与助滤剂
滤饼可分为可压缩滤饼和不可压缩滤饼两种。 对于不可压缩滤饼，为了减少过滤阻力可加入一些助滤剂。助滤剂是能形成多孔饼层的刚性颗粒，具有良好的物理、化学性质。 使用的方法多用预涂法和掺滤法。 2-3-2 过滤基本方程式
过滤速率是指单位时间内通过的滤液体积。
过滤基本方程式表示过滤过程中某一瞬间的过滤速率与各有关因素的关系。
)(d d e 2V V v r p
A t V +?=
μ
恒压过滤基本方程式
恒压过滤的特点是过滤操作的总压差恒定，随着过滤时间的延长，滤饼厚度增大，过滤阻力增加，过滤速率降低。
t KA V V V 2
e 22=+
Kt q q q =+e 2
2 过滤常数K 、q e 测定
过滤常数一般在恒压条件下测定。 在已知过滤面积的过滤设备上，用待测悬浮液在恒压
条件下实验测定。
K q q K q t e 21
+=
2-3-3 过滤设备 一、板框压滤机 生产能力为 T V
Q 3600=
二、 转鼓真空过滤机
生产能力为 e
2
e 26060V V n ΨKA n Q -+=
三、过滤离心机
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∶
n t S
Q ??-=d d λ
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
n t S
??=
d d θλ，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。 2－3 平壁的热传导
1．仅限于讨论以下条件的热传导 ⑴稳定导热；
⑵平壁面积与平壁厚度相比很大，热量只沿垂直壁面的Ｘ方向作一维传导；
⑶单层或多层平壁中每层都为均质材料，各层导热系数均为不随温度而变化的常数。 2．通过单层平壁的导热速率方程式为：
R t
S b t t Q ?=-=
λ21
导热通量表达式为：
R t b t S Q q '?=
?==λ
3．通过多层平壁的导热速度方程，根据串联过程的概念，利用速率与推动力和阻力之间的关系可以表示为：
∑∑∑?=
-==+R
t S
b t t Q n i i
i n 1
11λ
导热通量可表示为：
2－4 圆筒壁的导热
1．讨论仅限于如下条件：稳定导热、热量只沿径向传递的一维导热、无内热源、导热系数为常数。
2．单层圆筒壁的导热速率方程：
1221m )(r r t t S Q --=
λ
圆筒内外壁面的平均值
L r r r r r L S m m 1
212π2ln )
(π2=-=
其中
121
2r r r r r m ln -=
对于工程计算，当12r r ≤2时，可取212m r
r r +=或212
m S S S += 3．多层圆筒壁导热速率方程
∑=+-=
n
i i i i
n S b t t Q 1m 1
1λ
应该注意，对于多层圆筒壁传导，通过各层的导热速率都相同，但热通量则由于各层平均传热面积不等而各不相同。
4．导热速率与导热温差及热阻的关系
导热速率
R t ?==导热阻力导热温度差 对于定态传热过程，通过各层的导热速率均相等。
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：
S T T S T T Q d )(d 1d w w
-=-=
αα
对流传热系数和传热面积以及温度差相对应。
i S T T Q )(w -=α 0w )(S t t Q -=α
2. 对流传热系数的物理意义
α称为对流传热系数，表示流体与壁面间温差为１℃时，单位时间通过单位面积以对流传热方式传递的热量。α表示了对流传热的强度。
第四节 传热计算
4－1 热负荷Ｑ的确定
根据能量衡算，单位时间内热流体放出之热量等于冷流体吸收的热量，即 )()(1c 2c c 2k 1k k H H W H H W Q -=-=
两流体均无相变化，则
)()(12c c 21k k t t c W T T c W Q p p -=-=
若热流体只有相变化而无温度的变化，例如饱和蒸气冷凝时，
)(12c c k t t c W r W Q p -==
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：
t T t -=?m 2．变温传热：逆流或并流
12
1
2m ln t t t t t ???-?=
?
当
≤2时
21
2m t t t ?+?=
?
3．错流和折流时的m t ?
按逆流计算，加以校正，即
'
m m t t t ?=???
式中 '
m t ?－—按逆流计算的对数平均温差，
t ??－—温差校正系数，t ??=f (P ，R ) ， 122
11112;t t T
T R t T t t P --=--=
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）过渡区 （ 2< Re t <103
） ζ=6
.0t 5
.18Re
（3）湍流区 （ 103≤Re t <2×105） ζ=0.44
对应各区的沉降速度 u t 的计算式为：0s 0s 0m 00011R d d R d bd d d K i
i i i ++++=αλα
2.热面积
传热面积 Ln d S 00π=
式中：S o －—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。
5－2无相变时对流传热系数的关联式
由对流传热过程的因次分析知，与对流传热有关的准数有：
努塞尔特准数 Nu =λαl
； 雷诺准数 Re =μρlu ；
普兰特准数 Pr =λμ
p c ； 格拉斯霍夫准数Gr =22
3μρβtl g ?。
对不同的传热情况，需选用不同的对流传热的关联式，注意关联式的使用条件：适用范围、定性温度、特征尺寸。 1． 流体在管内作强制对流
（1） 流体在圆管内作强制湍流 ① 低黏度流体 (μ<2μ常温水) Nu=0.023Re 0.8Pr n
流体被加热时，n =0.4；流体被冷却时，n =0.3。 应用范围Re ＞10000，0.7＜Pr ＜120 若
????
??????? ??+=?7
.0i 8.0i i 1023.0,60L d Pr Re d d L n λα 特征尺寸管内径d i 。
定性温度流体进、出口温度的算数平均值。 ② 高黏度流体 (μ>2μ常温水)
14
.0w 31
8.0023.0???
?
??=μ
μ
Pr Re Nu
应用范围Re ＞10000，0.7＜Pr ＜16700，i d L
＞60
特征尺寸管内径d i 。
定性温度除w μ取壁温外，均取流体进、出口温度的算数平均值。
令＝14
.0w
???
? ??μμ，为了避免试差，u ?项可取近似值，液体被加热时取1.05；液体被冷却时取0.95；气体被加热和冷却时均用1.0。 （2）流体在圆形直管内作强制滞流
Re t
14
.0w 3
/1i 3/13/186.1???
? ???
?
?
??=μμL d Pr Re Nu
应用范围Re ＜2300，0.6＜Pr ＜6700，?
?? ?
?
L d RePr i
＞100。
特征尺寸管内径d i 。
定性温度除w μ取壁温外，均取流体进、出口温度的算数平均值。 （3）流体在弯管内作强制对流
式中 α′－—弯管中的对流传热系数； α－—直管中的对流传热系数； d －—管内径； R －—弯管的弯曲半径。
（4）流体在非圆形管中作强制对流
仍可采用圆形直管内强制对流关联式，管内径改为当量直径： 流体力学当量直径
润湿周边流通截面积?=
4e d
传热当量直径
传热周边流通截面积?=
4e d
在传热计算中，采用流体力学当量直径还是传热当量直径，由具体的关联式决定。 2． 流体在管外作强制对流
列管式换热器壳方流体在管间流动时，对流传热系数：
当列管式换热器装有圆缺型挡板时（缺口面积为25%的桥题解面积）
14
.0w
3/155
.00e e 36.0???
? ?????? ?????
? ??=μ
μ
μρλ
αPr u d d
应用范围Re =2×～1×
特征尺寸管内径d e 。
定性温度除w μ取壁温外，均取流体进、出口温度的算数平均值。 当量直径的计算
管子为正方形排列
202e π)4
π(4d d t d -=
管子为正三角形排列
202e π)4π23(4d d t d -=
式中 t －—相邻两管之中心距； d o －—管外径。
雷诺准数中的速度需根据流过管间的最大截面积A 计算，即
式中 h －—两挡板间的距离； D －—换热器外壳直径。
5－3 流体有相变时对流传热系数
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
化工原理基础理论知识
十万吨/年聚丙烯装置基础理论知识（化工原理） 一、现场设备知识 1、什么叫泵？ 答：加压或输送液体的流体机械叫泵。 2、为什么离心泵启动前要灌泵？ 答：由于泵内空气密度远小于液体密度，在离心泵的运转条件下，气体通过离心泵所能得到的压升很小，即叶轮入口真空度很低，与吸液室的压差不足以吸入液体，使泵不上量，产生“气缚”现象，故离心泵启动前均要灌泵排气。 3、启动电机前应注意些什么？ 答：停机时间较长的电机及重要电机的启动，要与电工联系进行绝缘和电气部分的检查：螺栓是否松动、接地和清洁卫生情况合格，电机外部检查正常，盘车，防止定子与转子间有卡住的情况，用手盘车，禁止电动盘车，电机处于热态时只允许启动一次，冷态下允许启动三次，要求低负荷启动，当电机自动跳闸后，要查明原因，排除故障，然后再启动。 4、电动机为什么要装接地线？ 答：当电机内绕组绝缘被破坏漏油时，机壳带电，手摸上去就会造成触电事故。安装接地线是为了将漏电从接地线引入大地回零。这样形成回路，以保证人身安全，所以当接地线损坏或未接上时应及时处理。 5、在电机运转时检查风叶工作应注意些什么？ 答：在电机运转时检查风叶工作应注意：要注意风扇叶片螺丝有无松动，以防止固定螺丝松动造成叶片打坏，要注意站在电机侧面检查，站在风机前面检查时要保持一定距离，以防止衣襟下摆或其他东西被吸入风罩的事故。 6、设备常规检查的要点是什么？ 答：要检查各设备的介质流量、压力、物位、温度情况；电机电流、功率、温度、振动、噪音情况；润滑油温度、压力、液位、油质及密封情况；联锁投用情况；转动设备的温度、振动、声音等机械性能情况；并且应重点进行检查对比，尽短时间发现隐患，确保各设备运行正常。 7、离心泵扬程的意义？ 答：单位重量流体进出泵的机械能差值。 8、离心泵启动前先关出口阀，停泵前也先关出口阀的原因？ 答：离心泵启动前先关出口阀，其流量为零，泵对外不做功，启动功率为零，电机负载最小，避免由于启动泵过程中负荷过大，而烧坏电机或跳闸；停泵时先关出口阀是由于离心泵的扬程均很高，停泵
化工原理知识点总结复习重点完美版
化工原理知识点总结复习重点完美版 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
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： 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 ρ2222121121 21 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） m S =GA=π/4d 2 G V S =uA=π/4d 2 u
化工原理复习题及答案
1. 某精馏塔的设计任务为：原料为F，x f，要求塔顶为x D，塔底为x w。设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V' 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V不变，精馏段下降液体量L不变。（增加，不变，减少） 2. 某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为x A=0.96(摩尔分率) .精馏段操作线方程为y=0.75x+0.24.该物系平均相对挥发度α=2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y2=_______. 3. 某精馏塔操作时，F，x f，q，V保持不变，增加回流比R，则此时x D增加，x w减小，D减小，L/V增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、_同种_的流体中，处在_同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为φ105mm×2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa·s，密度为1000kg·m3流速为1m/s,则R e＝_______________,流动类型为_______湍流_______。 8. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的__4__倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的__1/4___倍。 9. 两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10. 求取对流传热系数常常用_____量纲________分析法,将众多影响因素组合 成若干____无因次数群______数群，再通过实验确定各___无因次数群________之间的关系，即得到各种条件下的_____关联______式。 11. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_____传导_____、 ___对流______和 ____辐射___。 12. 在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近___饱和蒸 汽一侧_____流体的温度,总传热系数K接近___空气侧___流体的对流给热系数.
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
化工原理知识点总结整理
化工原理知识点总结整 理 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
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。
化工原理少学时知识点定稿版
化工原理少学时知识点精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
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NO SO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—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 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。
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。 往复泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用出口阀门来调节流量，否则流量急剧上升，导致示损坏。 （2）往复泵的流量调节 第一，旁路调节，如图2-28所示，采用旁路阀调节主管流量，但泵的流量是不变的。 第二，改变曲柄转速和活塞行程。使用变速电机或变速装置改变曲柄转速，达到调 节流量，使用蒸汽机则更为方便。改变活塞行程则不方便。 13.流体输送机械分类 14.离心泵特性曲线： 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(各章节考试重点题与答案)汇总
第1章流体流动重点复习题及答案 学习目的与要求 1、掌握密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算。 2、掌握流体静力学平衡方程式。 3、掌握流体流动的基本概念——流量和流速，掌握稳定流和不稳定流概念。 4、掌握连续性方程式、柏努利方程式及有关应用、计算。 5、掌握牛顿黏性定律及有关应用、计算。 6、掌握雷诺实验原理、雷诺数概念及计算、流体三种流态判断。 7、掌握流体流动阻力计算，掌握简单管路计算，了解复杂管路计算方法。 8、了解测速管、流量计的工作原理，会利用公式进行简单计算。 综合练习 一、填空题 1．某设备的真空表读数为200 mmHg，则它的绝对压强为____________mmHg。当地大气压强为101.33 103Pa. 2．在静止的同一种连续流体的内部，各截面上__________与__________之和为常数。 3．法定单位制中粘度的单位为__________，cgs制中粘度的单位为_________，它们之间的关系是__________。 4．牛顿粘性定律表达式为_______，它适用于_________流体呈__________流动时。 5．开口U管压差计是基于__________原理的测压装置，它可以测量管流中___________上的___________或__________。 6．流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是_____________形曲线，中心最大速度为平均速度的________倍。摩擦系数与_____________无关，只随_____________加大而_____________。 7．流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数λ是_____________函数，若流动在阻力平方区，则摩擦系数是_____________函数，与_____________无关。 8．流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_____________。邻近管壁处存在_____________层，Re值越大，则该层厚度越_____________ 9．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能_________守恒，因实际流体流动时有_____________。
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NO SO 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—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 )(V L Y 22X V L Y X -+= )(11X V L Y X V L Y -+=或 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 E x *=?
化工原理知识点提要
求化工原理知识点提要 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-20 00-过渡-4000-湍流。 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。 8.离心泵主要参数:流量、压头、效率、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。 二、非均相机械分离 1.颗粒的沉降:层流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ，(ρp-ρ:颗粒与流体密 度差，μ:流体粘度);重力沉降(沉降室，H/v=L/u，多层;增稠器，以得到稠浆为 目的的沉淀);离心沉降(旋风分离器)。 2.过滤:深层过滤和滤饼过滤(常用，助滤剂增加滤饼刚性和空隙率);分类:压
滤、离心过滤，间歇、连续;滤速的康采尼方程:u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2，(ε:滤饼空隙率;a:颗粒比表面积;L:层厚)。 三、传热 1.传热方式:热传导(傅立叶定律)、对流传热(牛顿冷却定律)、辐射传热(四次方定律);热交换方式:间壁式传热、混合式传热、蓄热体传热(对蓄热体的周期性加热、冷却)。 2.傅立叶定律:dQ= -λdA ，(Q:热传导速率;A:等温面积;λ:比例系数; :温度梯度); λ与温度的关系:λ=λ0(1+at)，(a:温度系数)。 3.不同情况下的热传导:单层平壁:Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=温差/热阻，(b:壁厚;Cm=(λ1-λ2)/2); 多层平壁:Q=(t1-tn+1)/ [bi /(λiA)];单层圆筒:Q=(t1-t2)/[b/(λAm)]，(A:圆筒侧面积，C= (A2-A1)/ln(A2/A1)); 多层圆筒:Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。 4.对流传热类型:强制对流传热(外加机械能)、自然对流传热、(温差导致)、蒸汽冷凝传热(冷壁)、液体沸腾传热(热壁)，前两者无相变，后两者有相变;牛顿冷却定律:dQ=hdAΔt，(Δt>0;h:传热系数)。 5.吸收率A+反射率R+透射率D=1;黑体A=1，镜体R=1，透热体D=1，灰体A+R=1; 总辐射能E=Eλdλ，(Eλ:单色辐射能;λ:波长); 四次方定律:E=C(T/100)4=εC0(T/100)4，(C:灰体辐射常数;C0:黑体辐射常数;ε=C/C0:发射率或黑度); 两物体辐射传热:Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，(φ:角系数;A:辐射面积;C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)]) 6.总传热速率方程:dQ=KmdA，(dQ:微元传热速率;Km:总传热系数;A:传热面积); 1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2，(h1，h2:热、冷流体表面传热系数)。
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 += +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） m S =GA=π/4d 2G V S =uA=π/4d 2u
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）
化工原理知识点整理.
相平衡方程 ()11y x α=+- 全塔物料衡算 W D F += W D F Wx Dx Fx += 塔顶产品采出率 W D W F x x x x F D --= 塔釜产品采出率 D F D W x x W F x x -=- 易挥发组分回收率 D F Dx Fx η= 难挥发组分回收率 (1) w F Wx F x η=- 精馏段物料衡算 11D D 1+++=+= +R x x R R x V D x V L y n n n /R L D = ()1V R D =+=L+D 提馏段物料衡算 qF L L += F q V V )1(--= 1(1)(1)(1)(1)n n W n W L W RD qF F D y x x x x V V R D q F R D q F ++-=-=-+--+-- 进料线方程(q 线方程) 1 1F ---=q x x q q y 理想溶液最小回流比的计算 D e min min D e 1x y R R x x -=+- 对于不同的进料热状况，x q 、y q 与x F 的L 与L , V 与V 的关系为 （1）冷液进料：x q ＞x F ，y q ＞x F ，q>1,L ＞L+F, V ＜V ； （2）饱和液体进料（泡点进料）：x q ＝x F ，y q ＞x F ； q ＝1, e F x x = L ＝L+F, V=V ； （3）气液混合物进料：x q ＜x F ，y q ＞x F 0
化工原理知识点总结复习重点(完美版).doc
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p2 p1 g( z1 z2 ) 备注： 1) 在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式p1 z1 g p2 z2 g 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p1p2( 0) gR 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 m kg/s m=Vρ 质量流量 S SS 体积流量S 3 m S=GA= π /4d2G V m /s V S=uA= π /4d2u 质量流速G kg/m 2s (平均)流速u m/s G=uρ 连续性方程及重要引论： u2( d1) 2 u1d2 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： 1 2 p1 1 2 p2 J/kg z1 g 2 u1 W e z2 g 2 u2 W f 以单位重量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/N=m z1 2g u1 g H e z2 2g u2 g h f 输送机械的有效功率：N e m s W e 输送机械的轴功率：N N e （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 u 1 u max 2 湍流时的速度分布u 0.8u max 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）