(完整版)化工原理概念汇总
化工原理知识
绪论
1、单元操作：（Unit Operations）：
用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品，在化工生产中共有的过程称为单元操作（12）。
单元操作特点：
①所有的单元操作都是物理性操作，不改变化学性质。②单元操作是化工生产过程中共有的操作。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用设备也是通用的。单元操作理论基础：（11、12）
质量守恒定律：输入=输出+积存
能量守恒定律：对于稳定的过，程输入=输出
动量守恒定律：动量的输入=动量的输出+动量的积存
2、研究方法：
实验研究方法（经验法）：用量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无量纲数群(或称准数)构成的关系来表达。
数学模型法（半经验半理论方法）：通过分析，在抓住过程本质的前提下，对过程做出合理的简化，得出能基本反映过程机理的物理模型。（04）
3、因次分析法与数学模型法的区别：（08B）
数学模型法（半经验半理论）因次论指导下的实验研究法
实验：寻找函数形式，决定参数
第二章：流体输送机械
一、概念题
1、离心泵的压头（或扬程）：
离心泵的压头（或扬程）：泵向单位重量的液体提供的机械能。以H 表示，单位为m 。 2、离心泵的理论压头：
理论压头：离心泵的叶轮叶片无限多，液体完全沿着叶片弯曲的表面流动而无任何其他的流动，液体为粘性等于零的理想流体，泵在这种理想状态下产生的压头称为理论压头。 实际压头：离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流，2）流体的阻力损失，3）冲击损失。 3、气缚现象及其防止：
气缚现象：离心泵开动时如果泵壳内和吸入管内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为气体的密度比液体的密度小的多，随叶轮旋转产生的离心力不足以造成吸上液体所需要的真空度。像这种泵壳内因为存在气体而导致吸不上液的现象称为气缚。 防止：在吸入管底部装上止逆阀，使启动前泵内充满液体。 4、轴功率、有效功率、效率
有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne 表示。 效率：
轴功率：电机输入离心泵的功率,用N 表示，单位为J/S,W 或kW 。
二、简述题
1、离心泵的工作点的确定及流量调节
工作点：管路特性曲线与离心泵的特性曲线的交点，就是将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相对等时的流量，该交点称为泵在管路上的工作点。 流量调节：
1）改变出口阀开度——改变管路特性曲线； 2）改变泵的转速——改变泵的特性曲线。 2、离心泵的工作原理、过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。
开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向
g
QH N e ρ=η/e N N =η
ρ/g QH N =
叶轮外周，压力增高，并以很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。
泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。
3、离心泵的汽蚀现象、以及安装高度的确定方法、及其防止办法：
汽蚀现象：提高泵的安装高度，将导致泵内压力降低，其最低值为叶片间通道入口附近，当这个最低值降至被输送液体的饱和蒸汽压时，将发生沸腾，所产生的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速加大而积聚冷凝。使液体以很大速度从周围冲向汽泡中心，产生频率很高，瞬时压力很大的冲击，这种现象称为“汽蚀”；
安装高度的确定方法：泵的允许安装高度受最小汽蚀余量或允许吸上真空度的限制，以免发生汽蚀现象（例如：管路压头减去汽蚀余量等于允许安装高度）。
防止方法（预防措施）：离心泵的安装高度只要低于允许安装高度，就不会发生汽蚀。离心泵入口处压力不能过低，而应有一最低允许值——允许汽蚀余量。
第三章：机械分离与固体流态化
一、概念题
1、均相混合物与非均相混合物
均相混合物：物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合气体。
非均相混合物：物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同混合物。
2、表征颗粒的基本概念
球形度：
目的涵义：
3、自由沉降和干扰沉降
自由沉降：单个颗粒在无限大流体中的降落过程，颗粒彼此相距很远，不产生干扰的沉降称为自由沉降；
干扰沉降：若颗粒之间的距离很小，即使没有互相接触，一个颗粒沉降时也会受到其它颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉降
4、过滤、过滤介质、助滤剂：
过滤：利用多孔介质使液体通过而截留固体颗粒，使悬浮液中固液分离的过程。
过滤介质：多孔性介质、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。 过滤介质特点：
助滤剂：是颗粒细小、粒度分布范围较窄、坚硬而悬浮性好的颗粒状或纤维固体，如硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉。、 5、深层过滤与滤饼过滤
深层过滤：颗粒尺寸比介质的孔道的直径小得多，但孔道弯曲细长，颗粒进入之后，很容易被截留，更由于流体流过时所引起的挤压与冲撞作用，颗粒紧附在孔道的壁面上。这种过滤时在介质内部进行的，介质表面无滤饼形成。
滤饼过滤：颗粒的尺寸大多数都比过滤介质的孔道大，固体物积聚于介质表面，形成滤饼。过滤开始时，很小的颗粒也会进入介质的孔道内，部分特别小的颗粒还会通过介质的孔道而不被截留，使滤液仍是混浊的。在滤饼形成之后，他便成为对其后的颗粒其主要截留作用的介质，滤液因此变清。过滤阻力将随滤饼的加厚而渐增，滤液滤出的速率也渐减，故滤饼积聚到一定厚度后，要将其从介质表面上移去。这种方法适用于处理固体物含量比较大的悬浮液。
5、过滤常数、比阻：
压缩性指数s ：压缩指数0 过滤常数K ：与滤饼性质（s 、ε、a ）、滤浆性质（c 、μ）、推动力（?p ）有关； 比阻ε：表征滤饼过滤阻力大小的数值， 6、可压缩滤饼与不可压缩滤饼 不可压缩滤饼：某些悬浮液所形成的滤饼，其空隙结构因颗粒坚硬不会因受压而变形，这种滤饼成为不可压缩的。 可压缩滤饼：若滤饼受压后变形，致使滤饼的空隙率减小，使过滤阻力增大，这种滤饼称为可压缩的。 7、重力收尘与旋风收尘 重力收尘：气体进入降尘室后，因流通截面扩大而速度减慢。尘粒一方面随气流沿水平方向运动，其速度与气流速度u 相同。另一方面在重力作用下以沉降速度u 0垂直向下运动。只要气体通过降尘室经历的时间大于或等于其中的尘粒沉降到室底所需的时间，尘粒便可分离出来。 旋风收尘：（旋风除尘器）从气流中分离颗粒。含尘气体从圆筒上侧的进气管以切线方向进入，按螺旋形路线相器底旋转，接近底部后转而向上，气流中所夹带的尘粒在随气流 s p K -?∝1 旋转的过程中逐渐趋向器壁，碰到而落下。颗粒到达器壁所需要的沉降时间只要不大于停留时间，它便可以从气流中分离出来。 8、沉降终速及其计算公式 初始时，颗粒的降落速度和所受阻力都为零，颗粒因受力加速下降。随降落速度的增加，阻力也相应增大，直到与沉降作用力相等，颗粒受力达到平衡，加速度也减小到零。此后，颗粒以等速下降，这一最终达到的速度称为沉降速度。 直径为d 的球形颗粒，（重力-浮力）=阻力 推导得： 9、横穿洗涤与置换洗涤： 横穿洗法：洗涤液所穿过的滤饼厚度2倍于最终过滤时滤饼通过的厚度； 置换洗法：洗涤液所走的路线与最终过滤是滤液的路线一样。 10、流态化、固体流态化、聚式流态化、散式流态化 流态化：一种使固体颗粒层通过与运动的流体接触而具有流体某些表观特性的过程。 固体流态化：将固体颗粒对在容器内的多孔板上，形成一个床层。若令流体自下而上通过床层，流速低时，颗粒不动；流速加大到一定程度后颗粒便活动，而床层膨胀；流速进一步加大则颗粒彼此离开而在流体中浮动，流速愈大，浮动愈剧，床层愈高，称这种情况为固体流态化； 聚式流态化：发生在气固系统。床层内的颗粒很少分散开来各自运动，而多是聚结成团的运动，成团地被气泡推起或挤开。这种形式的流态化称为聚式； 散式流态化：发生在液固系统。若固体颗粒层用液体来进行流态化，流速增大时，床层从开始膨胀直到水力输送的过程中，床层颗粒的扰动程度是平缓地加大的。颗粒持续地增大其分散状态，这种形式的流态化称为散式。 11、起始（最小、临界）流态化速度、颗粒带出速度 起始流化速度：固体颗粒刚刚能流化起来，床层开始流态化时的流体表观速度称为起始流化速度，是固定床与流化床的转折点； 带出速度（夹带速度）：当某指定颗粒开始被带出时的流体表观速度称为带出速度； 流化床的操作流速应大于起始流化速度，又要小于带出速度。 二、简述题 1、简述离心分离与旋风分离的差别 2 u 4d g )6(-g )6(223 3 ρπ?ρπ ρπ ?=颗粒颗粒d d ρ? ρρ3)(4g d u -= 颗粒 2、重力收尘与旋风收尘的工作条件 重力收尘：只要气体通过降尘室经历的时间大于或等于其中的尘粒沉降到室底所需的时间，尘粒便可分离出来。 旋风收尘：颗粒到达器壁所需要的沉降时间只要不大于停留时间，它便可以从气流中分离出来。 3、简述重力沉降速度与离心沉降速度区别和联系(设颗粒与流体介质相对运动属于层流) 初始时，颗粒的降落速度和所受阻力都为零，颗粒因受力加速下降。随降落速度的增加，阻力也相应增大，直到与沉降作用力相等，颗粒受力达到平衡，加速度也减小到零。此后，颗粒以等速下降，这一最终达到的速度称为沉降速度。 重力沉降速度： 离心力沉降速度： 4、聚式流态化的特点、腾涌、沟流 5、画图并说明流化床的压力损失与气速的关系 在流态化阶段，流体通过床层的压力损失等于流化床中全部颗粒的净重力。 r u 18)(2 2t μρρ-= 颗粒d u μ ρρ18)(2g d u -=颗粒 log u 流化床压力损失与气速关系 AB 段为固定床阶段，由于流体在此阶段流速较低，颗粒较细时常处于层流状态，压力损失逾表观速度的一次放成正比，因此该段为斜率为1的直线。 A ’ B ’段表示从流化床恢复到固定床时的压力损失变化关系；由于颗粒从逐渐减慢的上升气流中落下所形成的床层比随机装填的要疏松一些，导致压力损失也小一些， B C 段略向上倾斜是由于流体流过器壁及分布板时的阻力损失随气速增大而造成的。 C D 段向下倾斜，表示此时由于某些颗粒开始为上升气流所带走，床内颗粒量减少，平衡颗粒重力所需的压力自然不断下降，直至颗粒全部被带走。 P 流化床压降与流速的关系图 -流化床；③-夹带开始 ④- 沟 -节涌（腾涌）现象 6、举例说明数学模型法简化与等效的原理 过滤时，滤液在滤饼与过滤介质的微小通道中流动，由于通道形状很不规则且相互交联，难以对流体流动规律进行理论分析，故常将真实流动简化成长度均为Le 的一组平行细管中的流动，并规定： （1）细管的内表面积之和等于滤饼内颗粒的全部表面积； （2）细管的全部流动空间等于滤饼内的全部空隙体积。 7、用因次分析法导出沉降速度中的阻力系数是雷诺数的函数相关各物理量的因次 []L d =；[]1-=NM g ；[]1-=θL u ；[]2-=L N θμ；[]3-=ML ρ 分别对阻力系数和雷诺数进行因次分析： []112--=L M N θ?；[]21--=θLMN R e 。由此证明了)(e R f =?用滤饼过滤过程说明数学 模型法的原理。 8、流态化的形成过程 (a)固定床 (b)流化床 固定床阶段：此时流体的真正速度 u ' ＜ 颗粒的沉降速度u 0 流化床阶段：此时u '=u 0颗粒悬浮于流体中，床层有一个明显的上界面，与沸腾水的表面相似。 颗粒输送阶段（气力输送）：u ' ＞ u 0 9、试将STOCK`S 区的沉降终速公式，用雷诺数和阿基米德数表征 μρρ18/)(20g d u s -= 10、悬浮液的沉聚过程 沉降槽内悬浮液的沉聚过程可以通过间歇沉降实验来考查，将新配备的悬浮液倒进玻璃圆筒内，若其中颗粒大小比较均匀，颗粒开始沉降后桶内边出现四个区域：A.清液区B.等浓度区C.变浓度区D 沉聚区，沉聚过程继续进行A 区，D 区逐渐扩大，B 区则逐渐缩小至消失。AC 界面下降的速度变慢。然后，AC 间界面也消失，全部颗粒集中于D 区，为了达到临界沉降点，自此后的沉降结果是沉渣被压紧。 第四章 搅拌 概念 1、搅拌中的打漩现象 2、搅拌单元操作、及其作用的目标 以液体为主体的搅拌操作，常常将被搅拌物料分为液-液、气-液、固-液、气-液-固等情况。 搅拌既可以是一种独立的流体力学范畴的单元操作，促进混合为主要目的：如进行液-液混合、固-液悬浮、气-液分散、液-液分散和液-液乳化等； 又往往是完成其他单元操作的必要手段；以促进传热、传质、化学反应为主要目的：如在搅拌设备内进行流体的加热与冷却、萃取、吸收、溶解、结晶、聚合等操作。 搅拌的作用目标： 3、搅拌器功率及其影响因素 4、搅拌槽 5、叶轮的主要形式 第七章蒸发 一、概念题 1、加热蒸汽和二次蒸汽： 加热蒸汽：蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源所用的水蒸汽 二次蒸汽：蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的水蒸汽 2、单效蒸发与多效蒸发 二次蒸汽利用的情况可分为单效和多效蒸发。 单效蒸发：将所产生的二次蒸汽不再利用，而直接送给冷凝器冷凝以除去的操作。 多效蒸发：将多个蒸发器串联，使加热蒸汽在蒸发过程中得到多次利用的蒸发过程。 3、溶液的沸点升高与杜林规则： 溶液中含有溶质，故其沸点必须高于纯溶剂在同一压力下的沸点，亦即高于蒸发室压力下的饱和蒸汽温度。此高出的温度称为溶液的沸点升高，溶液的沸点升高与溶液的种类、溶液中溶质的浓度以及蒸发压力有关。 杜林规则：某液体（或溶液）在两种不同压力下两沸点之差，与另一标准体在相应压力下两沸点之差，其比值为一常数。 4、浓缩热与自蒸发（闪蒸） 二、简述题 1、蒸发过程的特点 常见的蒸发，实质上是在间壁两侧分别有蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程。 蒸发的特点：1沸点升高2 3 2、温度差损失的及其原因 蒸发器中的传热温差，当加热蒸气的饱和温度一定，若蒸发室内压力为101.3kPa,而蒸发的又是水而不是溶液，这时的传热温差最大。如果蒸发的是30%NaOH的沸点高于水的沸点，则蒸发器里的传热温差减小，称为传热温差损失，温差损失就等于溶液的沸点与同压力下水的沸点之差。除此之外，蒸发器中液柱静压头的影响及流体流过加热管时的阻力损失，都导致溶液沸点的进一步升高。 第八、九章传质 一、概念题 1、气膜控制与液膜控制 气膜控制：溶解度很大的气体，溶解度系数小，液相分阻力在总阻力中所占的比重将相对地小，传质阻力几乎全集中于气相，通常称为气膜控制； 液膜控制：溶解度很小的气体，则溶解度很小，则传质阻力几乎全集中在液相，通称为液膜控制。 2、吸收因数和脱吸因数 吸收因数：几何意义为操作线斜率L/G与平衡线斜率m之比，A=L/（mG） 脱吸因数：脱吸因数是吸收因数的倒数，S=mG/L。 3、气液相平衡与溶解度： 在溶质A与溶剂接触、进行溶解的过程中能够，随着溶液浓度的逐渐增高，传质速率将逐渐减慢，最后降到零，溶液浓度达到最大限度。这时称气液达到了相平衡，称为平衡溶解度，简称溶解度。 4、物理吸收与化学吸收 物理吸收：在吸收过程中溶质与溶剂不发生显著化学反应，称为物理吸收。 化学吸收：如果在吸收过程中，溶质与溶剂发生显著化学反应，则此吸收操作称为化学吸收。 5、吸收与解吸 吸收：利用不同的气体组分在液体溶剂中溶解度的差异，对其进行选择性溶解，从而将气体混合物各组分分离的传质过程的单元操作称为吸收。如用水作溶剂来吸收混合在空气中的氨，它是利用氨和空气在水中溶解度的差异，进行分离。 解吸：如果溶液中的某一组分的平衡蒸汽压大于混合气体中该组分的分压，这个组分便 要从溶液中释放出来，即从液相转移到气相，这种情况称为解吸（或脱吸）。 6、单组分吸收与多组分吸收 单组分吸收：在吸收过程中，若混合气体中只有一个组分被吸收，其余组分可认为不溶于吸收剂，则称之为单组分吸收； 多组分吸收：如果混合气体中有两个或多个组分进入液相，则称为多组分吸收。 7、等温吸收与非等温吸收 等温吸收：气体溶于液体中时常伴随热效应，若热效应很小，或被吸收的组分在气相中的浓度很低，而吸收剂用量很大，液相的温度变化不显著，则可认为是等温吸收； 非等温吸收：若吸收过程中发生化学反应，其反应热很大，液相的温度明显变化，则该吸收过程为非等温吸收过程。 8、低浓度吸收与高浓度吸收 高浓度吸收：通常根据生产经验，规定当混合气中溶质组分A 的摩尔分数大于0.1，且被吸收的数量多时，称为高浓度吸收； 低浓度吸收：如果溶质在气液两相中摩尔分数均小于0.1时，吸收称为低浓度吸收。 低浓度吸收的特点：（1）气液两相流经吸收塔的流率为常数；（2）低浓度的吸收可视为等温吸收。 9、液气比与最小液气比 液气比：当定态连续吸收时，若LS 、GB 一定，Y b 、Xa 恒定，则该吸收操作线在X ～Y 直角坐标图上为一直线，通过塔顶A （Xa ，Ya ）及塔底B （X b ， Y b ），其斜率为 ， 称为吸收操作的液气比。 最小液气比：操作线上任一点与平衡线相遇，则该点的传质推动力为零，传质速率亦为 零。达到分离程度所需塔高为无穷大时的液气比，以 表示。 10、传质单元与传质单元数 传质单元：式中， 单位为m ，故将 称为气相总传质单元高度，以H OG 表示，即： B S G L B S G L min ???? ??G L ?? -=-=b a b a Y Y Y Y Y Y Y Y Y a ΩK V Y Y a ΩK Y Z * * d )(V d a ΩK V Y a ΩK V Y a Ω K V H Y =OG ?-1 2 * d Y Y Y Y Y 传质单元数：式中定积分 是一无因次的数值，工程上以N OG 表示，称为气相总传质单元数。即： 因此，填料层高度为： 11、对流传质 对流传质：流动着的流体与壁面之间或两个有限互溶的流动流体之间发生的传质，通常称为对流传质。 12、分子扩散 分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。 13、等摩尔扩散与单向扩散 等分子反向扩散：如图所示，当通过连通管内任一截面处两个组分的扩散速率大小相等时，此扩散称为等分子反向扩散。 ? -=1 2 * OG d Y Y Y Y Y N OG OG H N Z ?= α β T p T p c A1 c A2 c B1 c B2 1 2 C c B2 c B1 c A1 c A2 0 z 扩散距离z 图 等分子反向扩散 14、三传的类比 15、相平衡的应用 相平衡的应用：根据两相的平衡关系可以判断传质过程的方向与极限，而且，两相的浓度距离平衡愈远，则传质的推动力愈大，传质速率也愈大。 降低操作温度，E、m，溶质在液相中的溶解度增加，有利于吸收；压力不太高时，P, E变化忽略不计；但m使溶质在液相中的溶解度增加，有利于吸收。 漂流因子 二、简述题 1、亨利定律的各种表达式以及相互之间的关系 亨利定律的内容：总压不高（譬如不超过5×105Pa ）时，在一定温度下，稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔分率成正比，其比例系数为亨利系数。 ——溶质在气相中的平衡分压，kPa ； E ——亨利系数，kPa ；T ↑，E ↑。 x ——溶质在液相中的摩尔分率。 c A —溶质在液相中的摩尔浓度，kmol/m 3； H —溶解度系数，kmol/（m 3 ·kPa ）； —溶质在气相中的平衡分压，kPa 。 x —液相中溶质的摩尔分率； —与液相组成x 相平衡的气相中溶质的摩尔分率； m —相平衡常数，无因次。 X —液相中溶质的摩尔比； —与液相组成X 相平衡的气相中溶质的 摩尔比； 2、吸收过程的基本理论 吸收过程的基本理论： Ex p =* A * A p H c p A * A = S 1ρS EM H =*A p mx y =**y p E m = mX Y =**Y 气液相平衡理论：溶解度、亨利定律：对于稀溶液，气液两相的溶度成正比。 吸收传质速率：包括双膜理论、相际传质速率N A=K y（y-y*）N A=K x（x*-x） 3、相平衡的影响因素及相平衡关系在吸收过程中的应用 相平衡的影响因素： 相平衡关系在吸收过程中的应用： 1]..判断过程进行的方向； 2]．指明过程进行的极限，平衡关系只能回答混合气体中溶质气体能否进入液相这个问题，至于进入液相速率大小，却无法解决，后者属于传质的机理问题。 3]．确定过程的推动力 4、溶质从气相向液相传递的传质过程包括以下三个步骤： （1）溶质由气相主体向相界面传递，即在单一相（气相）内传递物质； （2）溶质在气液相界面上的溶解，由气相转入液相，即在相界面上发生溶解过程；（3）溶质自气液相界面向液相主体传递，即在单一相（液相）内传递物质。 不论溶质在气相或液相，它在单一相里的传递有两种基本形式，一是分子扩散，二是对流传质。气液相平衡与溶解度： 5、气液传质双膜理论及其缺陷 双膜模型：吸收过程分为三个步骤：溶质由气 相主体扩散到气液两相界面；穿过相界面；有 液相的界面扩散到主体。认为穿过相界面的传 质，所需的传质推动力为零，或气液达到了平 衡。将气液两相间传质的阻力集中在界面附近 的气膜和液膜之内，且界面没有阻力的这一设 想，称为双膜模型。如图所示其局限性如下： ①将气液界面当作是固定的，只在气、叶间相 对速率较小时才成立；随着相对速率增大，相界面将由静止到波动，进而产生漩涡-湍动，传质速率将显著加快。 ②气、液膜厚难以得知，故通过膜的扩散速率方程难以直接应用。 ③传质速率N A 与扩散速率D的1次方成正比，但实验值表明N A 约与D的1/2-1/3次方成 正比，说明模型与实际有偏差。 6、根据双膜、溶质渗透膜和表面更新理论，指出传质系数k与扩散系数D之间数学关系：双膜模型：某一项内的传质系数k在浓度不高是按膜模型可写出k=D/δ e k与扩散系数D 的一次方正比，这一点与实验结果 不甚相符， 溶质渗透模型：得出0 /2πθD k p =,与实验数据较好符合，但式中的 θ只是在少数情况 下才能准确求出。 表面更新理论：s D k s /=，s 是更新频，代表表面更新的快慢. 化工原理知识 绪论 1、单元操作：（Unit Operations）： 用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品，在化工生产中共有的过程称为单元操作（12）。 单元操作特点： ①所有的单元操作都是物理性操作，不改变化学性质。②单元操作是化工生产过程中共有的操作。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用设备也是通用的。单元操作理论基础：（11、12） 质量守恒定律：输入=输出+积存 能量守恒定律：对于稳定的过，程输入=输出 动量守恒定律：动量的输入=动量的输出+动量的积存 2、研究方法： 实验研究方法（经验法）：用量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无量纲数群(或称准数)构成的关系来表达。 数学模型法（半经验半理论方法）：通过分析，在抓住过程本质的前提下，对过程做出合理的简化，得出能基本反映过程机理的物理模型。（04） 3、因次分析法与数学模型法的区别：（08B） 数学模型法（半经验半理论）因次论指导下的实验研究法 实验：寻找函数形式，决定参数 第二章：流体输送机械 一、概念题 1、离心泵的压头（或扬程）： 离心泵的压头（或扬程）：泵向单位重量的液体提供的机械能。以H 表示，单位为m 。 2、离心泵的理论压头： 理论压头：离心泵的叶轮叶片无限多，液体完全沿着叶片弯曲的表面流动而无任何其他的流动，液体为粘性等于零的理想流体，泵在这种理想状态下产生的压头称为理论压头。 实际压头：离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流，2）流体的阻力损失，3）冲击损失。 3、气缚现象及其防止： 气缚现象：离心泵开动时如果泵壳内和吸入管内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为气体的密度比液体的密度小的多，随叶轮旋转产生的离心力不足以造成吸上液体所需要的真空度。像这种泵壳内因为存在气体而导致吸不上液的现象称为气缚。 防止：在吸入管底部装上止逆阀，使启动前泵内充满液体。 4、轴功率、有效功率、效率 有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne 表示。 效率： 轴功率：电机输入离心泵的功率,用N 表示，单位为J/S,W 或kW 。 二、简述题 1、离心泵的工作点的确定及流量调节 工作点：管路特性曲线与离心泵的特性曲线的交点，就是将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相对等时的流量，该交点称为泵在管路上的工作点。 流量调节： 1）改变出口阀开度——改变管路特性曲线； 2）改变泵的转速——改变泵的特性曲线。 2、离心泵的工作原理、过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向 g QH N e ρ=η/e N N =η ρ/g QH N = 《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 2211 +=+ρ ρ 机械能守恒式 f e h u g z p h u g z p +++=+++2222222111 ρρ 动量守恒 )(12X X m X u u q F -=∑ 雷诺数 μμρ dG 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 2 32d ul h f ρμ= 局部阻力 2 2 u h f ζ= 当量直径 ∏ =A d e 4 孔板流量计 ρP ?=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 τ22 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 μρρ18)(2 g d u p p t -=， 2R e 《化工原理》重要概念 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。 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。 第二章流体输送机械 管路特性方程管路对能量的需求，管路所需压头随流量的增加而增加。 输送机械的压头或扬程流体输送机械向单位重量流体所提供的能量 (J/N) 。 离心泵主要构件叶轮和蜗壳。 离心泵理论压头的影响因素离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。 叶片后弯原因使泵的效率高。 气缚现象因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。 离心泵特性曲线离心泵的特性曲线指 H ｅ～ q V ，η～ q V ， P ａ～ q V 。 离心泵工作点管路特性方程和泵的特性方程的交点。 离心泵的调节手段调节出口阀，改变泵的转速。 汽蚀现象液体在泵的最低压强处 ( 叶轮入口 ) 汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和侵蚀的现象。 必需汽蚀余量 (NPSH)r 泵入口处液体具有的动能和压强能之和必须超过饱和蒸汽压强能多少 离心泵的选型 ( 类型、型号 ) ①根据泵的工作条件，确定泵的类型；②根据管路所需的流量、压头，确定泵的型号。 正位移特性流量由泵决定，与管路特性无关。 往复泵的调节手段旁路阀、改变泵的转速、冲程。 离心泵与往复泵的比较 ( 流量、压头 ) 前者流量均匀，随管路特性而变，后者流量不均匀，不随管路特性而变。前者不易达到高压头，后者可达高压头。前者流量调节用泵出口阀，无自吸作用，启动时关出口阀；后者流量调节用旁路阀，有自吸作用，启动时开足管路阀门。 通风机的全压、动风压通风机给每立方米气体加入的能量为全压 (Pa=J/m 3 ) ，其中动能部分为动风压。 第一章流体流动与输送机械 流体静力学基本方程： P 2 双液位U 型压差计的指示： 1 2 伯努力方程：zg U 12 2 1. 2. 3. 4. 实际流体机械能衡算方程: 5. 雷诺数： Re du 64 6. 范宁公式：Wf 7. 哈根-泊谡叶方程: 8. P f P o P 1 P l Z i g 2 32 局部阻力计算：流道突然扩大: 9. 混合液体密度的计算: P 2 Z 2g gh Rg( 1 1 2 U 2 2 1 2 U 1 2 P l 2)) P 2 Z 2g W f + 32 lu lu d 盯 1 X wA X w B Kg/m 3 ,x--液体混合物中各组分的质量分数。 10. 10。表压强=绝对压强-大气压强 11.体积流量和质量流量的关系: W s =V s p Vs 整个管横截面上的平均流速: 流量与流速的关系: w s W s G 质量流量： A 12. 一般圆形管道内径: 13.管 内 定 P f A 1 A2 2 流产突然缩小: X w n A1 0.5 1 - A2 P 液体混合物中个组分得密 度, 真空度=大气压强-绝对压强 m 3/s kg/s A--与流动方向垂直管道的横截面积, G 的单位为: kg/ m 2 4 v s 动 的 连 续 性 方 1Ai 1 2A 2 A 常数 表示在定态流动系统中，流体流经各截面的质量流量不变，而流速 体的密度P 而变化。 U s xp 式中Re x 为以距平板前缘距离 x 作为几何尺寸的雷诺数， 即 Re x —，u s 为主流区的流 速 16对于滞留流动，稳定段长度 x 。与圆管直径d 及雷诺数Re 的关系： X 0 °.°575Re 式中Re 也，u 为管截面的平均流速 。 17.流体在光滑管中做湍流流动，滞留内层厚度可用下式估算，即: 式中系数在不同的文献中会有所不同，主要是因公式推导过程中，所假设截面平均流速 u 与管中心最大流速 U max 的比值不同而引起的。当 U 0.81时，系数为. U 18.湍流时，在不同的 Re 值 范围内，对不同的管材，入的表达式不相同: 光滑管： A :柏拉修斯公式： 0. 30 64 适用范围 Re=3000~100000 Re . B:顾毓珍等公式： 0.0056 .500 适用范围 Re=3000~1*10A 6 Re . 粗糙管 0.005 对于不可压缩流体的连续性方程： s 1A1 2A2 ...A 体积流量一定时流速与管径的平方成反比： 1 d1 2 2 d2 du 14.牛顿黏性定律表达式： dy □为液体的黏度 =1000cP 15平板上边界层的厚度可用下式进行评估: 常数 对于滞留边界层 4.64 0.376 x Re 0^ 湍流边界层 x R ￡2 u 随管道截面积A 及流 61.5 7 Re 8 A:柯尔不鲁克公式： 上式适用于 第1周绪论 1化工原理中的“三传”是指( D )。 A.动能传递、势能传递、化学能传递 B.动能传递、内能传递、物质传递 C.动量传递、能量传递、热量传递 D.动量传递、热量传递、质量传递2因次分析法的目的在于（ A ）。 A.用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化 B.得到各无因次数群间的确切定量关系 C.用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠 D.得到各变量间的确切定量关系 3下列选项中，不是化工原理研究的内容是（ C ）。 A.单元操作 B.传递过程 C.化学反应 D.物理过程 第2周流体流动（一） 2.1 1在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是( D )。 A.同一种流体内部 B.连通着的两种流体 C.同一种连续流体 D.同一水平面上，同一种连续的流体 2被测流体的（ C ）小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。 A.大气压 B.表压强 C.绝对压强 D.相对压强 3压力表测量的是( B )。 A.大气压 B.表压 C.真空度 D.绝对压强 2.2 1在定稳流动系统中，单位时间通过任一截面的( B )流量都相等 A.体积 B.质量 C.体积和质量 D.体积和摩尔 2在列伯努利方程时，方程两边的压强项必须( C )。 A.均为表压强 B.均为绝对压强 C.同为表压强或同为绝对压强 D.一边为表压强一边为绝对压强 3伯努利方程式中的H项表示单位重量流体通过泵(或其他输送设备)所获得的能量，称为（ D ）。 A.位能 B.动能 C.静压能 D.有效功 2.3 1( A )可用来判断流体的流动型态。 A.Re B.Nu C.Pr D.Gr 2流体的流动型态有( B )种。 A.1 B.2 C.3 D.4 3滞流与湍流的本质区别是( D )。 A.流速不同 B.流通截面不同 C.雷诺准数不同 D.滞流无径向运动，湍流有径向运动 第2周测验 1装在某设备进口处的真空表读数为50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为（ A ）kPa。 A.150 B.50 C.75 D.100 2 U型压差计不可能测出的值为( D )。 第一章流 1. 2. 3. 流体静力学基本方程：p2= p0?「gh 双液位u型压差计的指示：p1 - p2 =Rg(「- J)) 1 2 p 2 u2 1 2 p1 伯努力方程：吧?产1 = ^z2g 4. 实际流体机械能衡算方程：z1 g 1 2 -u1 2 p 1 yg P 2a P2W 5. 雷诺数：R^^^^64 6. 范宁公式：Wf「: u2_32Tu 2 一廿 ? ：Pf -p~ 7. 哈根-泊谡叶方程：厶P f 32血d2 8. 局部阻力计算：流道突然扩大: 2 A1 ——流产突然缩小: A2 -=0.5 1 A1 一I A2 XvA XvB __ +___ + 「 9.混合液体密度的计算： Kg/m 3,x--液体混合物中各组分的质量分数。 10。表压强=绝对压强-大气压强 X wn + '冷 P液体混合物中个组分得密度, 真空度=大气压强-绝对压强 11.体积流量和质量流量的关系: 整个管横截面上的平均流速: 3 W s=v s P m /s kg/s .1 =Vs A A--与流动方向垂直管道的横截面积, 流量与流速的关系： W s G - 质量流量：A 2 的单位为：kg/(m .s) 12. 一般圆形管道内径: ' 4 v s 13.管 )2A2‘2 二....-A =常数 表示在定态流动系统中，流体流经各截面的质量流量不变，而流速 密度p而变化。 u随管道截面积A及流体的 ..一.du 14. 牛顿黏性定律表达式：.一 jy 卩为液体的黏度 1Pa.s=1000cP 15平板上边界层的厚度可用下式进行评估： 19.r H 水力半径的定义是流体在管道里的流通截面 形管子d=4r H 20对于流体流经直径不变的管路时，如果把局部阻力都按照当量长度的概念来表示，则管路的 _ 2 ~hf _ ■ l 丄 l e U 总能量损失为：—h f d 2 h f 的单位J/kg ,A1 -、'2A 2=...=.4 = 常数 体积流量一定时流速与管径的平方成反比： 鳥 2 对于滞留边界层 4.64 0.5 Re x d_ 湍流边界层 x 式中Re x 为以距平板前缘距离 x 作为几何尺寸的雷诺数，即 0.376 0.2 Re x Da _usxp 16对于滞留流动，稳定段长度 x 。与圆管直径d 及雷诺数 式中 Re 二蛰,u 为管截面的平均流速。 Re 的关系: ZE 17.流体在光滑管中做湍流流动，滞留内层厚度可用下式估算，即: 二 b d' 61.5 式中系数在不同的文献中会有所不同，主要是因公式推导过程中, 中心最大流速U m ax 的比值不同而引起的。当 7 Re 8 所假设截面平均流速 u 与管 = 0.81时，系数为61.5. max 18.湍流时，在不同的 Re 值 范围内，对不同的管材， 入的表达式不相同： 光滑管： A :柏拉修斯公式: '=0.3164 适用范围 Re=3000~100000 Re B:顾毓珍等公式: ■ =0.0056 - °.500 适用范围 Re=3000~1*10A 6 Re . 粗糙管 A:柯尔不鲁克公式: d d 1 - -2lg d 1.14—2lg(1 9.35 — )上式适用于 ’：：°.°0 5 Re 「 Re 「 B :尼库拉则与卡门公式: —L =2lg d - 1.14 上式适用于 0.005 ￡ Re J 扎 A 与润湿边长n 之比，即；宀 A I 丨对于圆 对于不可压缩流体的连续性方程: 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。 基本定义 理想溶液 ideal solution(s)：溶液中的任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律[1]的溶液称为理想溶液。 这是从宏观上对理想溶液的定义。从分子模型上讲，各组分分子的大小及作用力，彼此相似，当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时，没有能量的变化或空间结构的变化。换言之，即当各组分混合成溶液时，没有热效应和体积的变化。即这也可以作为理想溶液的定义。除了光学异构体的混合物、同位素化合物的混合物、立体异构体的混合物以及紧邻同系物的混合物等可以(或近似地)算作理想溶液外，一般溶液大都不具有理想溶液的性质。但是因为理想溶液所服从的规律较简单，并且实际上，许多溶液在一定的浓度区间的某些性质常表现得很像理想溶液，所以引入理想溶液的概念，不仅在理论上有价值，而且也有实际意义。以后可以看到，只要对从理想溶液所得到的公式作一些修正，就能用之于实际溶液。 各组成物质在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液。[2]对于理想溶液，拉乌尔定律与亨利定律反映的就是同一客观规律。其微观模型是溶液中各物质分子的大小及各种分子间力(如由A、B二物质组成的溶液，即为A-A、B-B及A-B 间的作用力)的大小与性质相同。由此可推断：几种物质经等温等压混合为理想溶液，将无热效应，且混合前后总体积不变。这一结论也可由热力学推导出来。理想溶液在理论上占有重要位臵，有关它的平衡性质与规律是多组分体系热力学的基础。在实际工作中，对稀溶液可用理想溶液的性质与规律作各种近似计算。 泡点： 液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度，称为在这压力下的泡点。 若不特别注明压力的大小，则常常表示在0.101325MPa下的泡点。泡点随液体组成而改变。对于纯化合物，泡点也就是在某压力下的沸点。 一定组成的液体，在恒压下加热的过程中，出现第一个气泡时的温度，也就是一定组成的液体在一定压力下与蒸气达到汽液平衡时的温度。泡点随液相组成和压力而变。当泡点与液相组成的关系中，出现极小值或极大值时，这极值温度相应称为最低恒沸点或最高恒沸点，这时，汽相与液相组成相同，相应的混合物称为恒沸混合物。汽液平衡时，液相的泡点即为汽相的露点。 泡点（饱和液体）q=1 露点（饱和蒸汽）q=0气液混合0 分配系数选择性系数萃取因子 单级萃取操作线多级错流求理论板BS完全不溶图解解析部分互溶三角形图解 多级逆流解析图解操作线 化工原理概念汇总 化工原理知识 绪论 1、单元操作：（Unit Operations）： 用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品，在化工生产中共有的过程称为单元操作（12）。 单元操作特点： ①所有的单元操作都是物理性操作，不改变化学性质。②单元操作是化工生产过程中共有的操作。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用设备也是通用的。单元操作理论基础：（11、12） 质量守恒定律：输入=输出+积存 能量守恒定律：对于稳定的过，程输入=输出 动量守恒定律：动量的输入=动量的输出+动量的积存 2、研究方法： 实验研究方法（经验法）：用量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无量纲数群(或称准数)构成的关系来表达。 数学模型法（半经验半理论方法）：通过分析，在抓住过程本质的前提下，对过程做出合理的简化，得出能基本反映过程机理的物理模型。（04） 3、因次分析法与数学模型法的区别：（08B） 数学模型法（半经验半理论）因次论指导下的实验研究法 实验：寻找函数形式，决定参数 第二章：流体输送机械 一、概念题 1、离心泵的压头（或扬程）： 离心泵的压头（或扬程）：泵向单位重量的液体提供的机械能。以H 表示，单位为m 。 2、离心泵的理论压头： 理论压头：离心泵的叶轮叶片无限多，液体完全沿着叶片弯曲的表面流动而无任何其他的流动，液体为粘性等于零的理想流体，泵在这种理想状态下产生的压头称为理论压头。实际压头：离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流，2）流体的阻力损失，3）冲击损失。 3、气缚现象及其防止： 气缚现象：离心泵开动时如果泵壳内和吸入管内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为气体的密度比液体的密度小的多，随叶轮旋转产生的离心力不足以造成吸上液体所需要的真空度。像这种泵壳内因为存在气体而导致吸不上液的现象称为气缚。防止：在吸入管底部装上止逆阀，使启动前泵内充满液体。 4、轴功率、有效功率、效率 有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne 表示。 效率：轴功率：电机输入离心泵的功率,用N 表示，单位为J/S,W 或kW 。二、简述题 1、离心泵的工作点的确定及流量调节 工作点：管路特性曲线与离心泵的特性曲线的交点，就是将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相对等时的流量，该交点称为泵在管路上的工作点。流量调节： 1）改变出口阀开度——改变管路特性曲线； 2）改变泵的转速——改变泵的特性曲线。 2、离心泵的工作原理、过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 g QH N e ρ=η /e N N =η ρ/g QH N = 化工原理基本概念和原理 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： x A =（P—p B 0）/（p A 0—p B 0）———泡点方程 y A =p A 0x A /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v A=p A/x A v B=p B/x B 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： α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A 对于理想溶液：α=p A0/p B0 气液平衡方程：y=αx/[1+（α—1）x] 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 化工原理公式总结 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】 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 ρ2 22212112121p 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 ∑+++=++ρ ρ2 22 212112121+ 5. 雷诺数：λ μ ρ64 Re = =du 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 9. 混合液体密度的计算：n wn B wB A wA m x x x ρρρρ+ ++=....1ρ液体混合物中个组分得密度， 10. Kg/m 3,x--液体混合物中各组分的质量分数。 10。表压强=绝对压强-大气压强真空度=大气压强-绝对压强 11. 体积流量和质量流量的关系：w s =v s ρm 3/skg/s 整个管横截面上的平均流速： A Vs = μA--与流动方向垂直管道的横截面积，m 2 流量与流速的关系： 质量流量：μρ ===A v A w G s s G 的单位为：kg/ 12. 一般圆形管道内径：πμs v d 4= 13. 管内定态流动的连续性方程： 常数 =====ρμρμρμA A A s w (222111) 表示在定态流动系统中，流体流经各截面的质量流量不变，而流速u 随管道截面积A 及流体的密度ρ而变化。 对于不可压缩流体的连续性方程： 常数=====A A A s v μμμ (2211) 体积流量一定时流速与管径的平方成反比：() 2 2 121d d = μμ 14.牛顿黏性定律表达式：dy du μ τ=μ为液体的黏度=1000cP 15平板上边界层的厚度可用下式进行评估： 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》基本概念、主要公式 第一章 基本概念： 连续性假定质点拉格朗日法欧拉法定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稳定性与定态性边界层 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： 牛顿粘性定律dyduμτ= 静力学方程gzpgzp2211+=+ρρ 机械能守恒式fehugzphugzp+++=+++2222222111ρρ 动量守恒)(12XXmXuuqF?=Σ 雷诺数μμρdGdu==Re 阻力损失22udlfλ=h ????dqduhVf∞∞ 层流Re64=λ或232dulhfρμ= 局部阻力22ufζ=h 当量直径Π=Ae4d 孔板流量计ρPΔ=200ACqV ，gRi)(ρρ?=ΔP 第二章 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 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 象必需汽蚀余量(NPSH)r 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： 管路特性242)(8VeqgddlzgpHπζλρ+Σ+Δ+Δ= 泵的有效功率eVeHgqPρ= 化工原理化工计算所有公式总 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 ρ2 2221 211212 1 p 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 ∑+++=+ +ρ ρ2 2221 211212 1 + 5. 雷诺数：μ ρ 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：2 211?? ? ?? -=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 2 21r 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 2λ π（由公式4推导） 6. 三层圆筒壁定态热传导方程：3 4 12321214 1ln 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λ μ Cp =Pr 格拉晓夫数223μρβtl 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 华东理工大学化工原理 1.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。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。 2.管路特性方程管路对能量的需求，管路所需压头随流量的增加而增加。 输送机械的压头或扬程流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N) 。 离心泵主要构件叶轮和蜗壳。 离心泵理论压头的影响因素离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。 叶片后弯原因使泵的效率高。 气缚现象因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。 离心泵特性曲线离心泵的特性曲线指H ｅ～q V ，η～q V ，P ａ～q V 。离心泵工作点管路特性方程和泵的特性方程的交点。 离心泵的调节手段调节出口阀，改变泵的转速。 汽蚀现象液体在泵的最低压强处( 叶轮入口) 汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和侵蚀的现象。 必需汽蚀余量(NPSH)r 泵入口处液体具有的动能和压强能之和必须超过饱和蒸汽压强能多少 离心泵的选型( 类型、型号) ①根据泵的工作条件，确定泵的类型；②根据管路所需的流量、压头，确定泵的型号。 正位移特性流量由泵决定，与管路特性无关。 往复泵的调节手段旁路阀、改变泵的转速、冲程。 第1章 流体流动 1.在工程上，为什么将流体定义为由质点所组成的？ 答：工程上仅关注流体分子微观运动所产生的宏观结果。流体质点是由大量分子所组成的微团，质点的运动状态反映并代表着流体的运动状态。 2.流体的连续性假定有何意义？ 答：假定组成流体的质点之间无间隙，则流体在连续运动过程中无间断，从而可以应用连续的数学函数描述流体的连续运动过程。 3.什么叫作流体的轨线？什么叫作流体的流线？ 答：同一个流体质点在运动过程中的轨迹，反映运动过程中不同时间时质点的运动方向。流体的流线是同一时刻，处于运动状态的各不同位置上的流体质点运动方向的连线。 4.描述流体流动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同？ 答：拉格朗日法描述同一个流体质点在运动过程中各运动参数随时间变化的规律。欧拉法描述同一时刻（某时刻），处于某运动状态时的各不同位置上的流体质点的各运动参数之间的关系。 5.流体粘性的物理本质是什么？ 答：流体表现出粘性，是流体分子微观热运动过程中，分子之间的各种化学力相互作用所产生的宏观结果。液体的温度愈高，其分子微观热运动速度愈大，分子之间的间隙变大，分子之间的各种化学力变弱，液体的粘性变小。而气体的温度愈高，其分子微观热运动速度愈大，分子之间发生碰撞的概率愈大，分子之间的各种化学力相互作用愈强，故气体的粘性变大。 6.静压强有什么特性？ 答：自空间任何方向作用于流体某一点的静压强数值相等。 7.为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好？ 答：烟囱拔烟效果好是指(Pout-Pin) 差值大。烟囱出口的水平面上压强相等。当烟囱内的高温气体温度一定（即密度一定），烟囱外大气温度一定（即密度一定）时， ()out in air fluegas air fluegas P P H g H g H g ρρρρ-=-=-，故烟囱愈高，其拔烟效果愈好。 8.柏努利方程式的应用条件有哪些？(完整版)化工原理概念汇总
化工原理公式和重点概念
化工原理重要概念和公式
化工原理公式总结
最新化工原理复习整理教学提纲
《化工原理》公式总结
化工原理各章节知识点总结
化工原理基本概念
化工原理下公式大全
化工原理概念汇总
化工原理基本概念和原理
化工原理公式总结
化工原理知识点总结
《化工原理》基本概念、主要公式
化工原理化工计算所有公式总结
华东理工大学化工原理概念解释
化工原理概念分析题问答