化工原理基本知識點

第一章第一章 流體流動流體流動 一 壓強 1 單位之間的換算關(guān)系 2 2 1101 3310330 10 33760atmkPakgfmmH OmmHg 2 壓力的表示 1 絕壓 以絕對真空為基準(zhǔn)的壓力實際數(shù)值稱為絕對壓強 簡稱絕壓 是流 體的真實壓強 2 表壓 從壓力表上測得的壓力 反映表內(nèi)壓力比表外大氣壓高出的值 表壓 絕壓 大氣壓 3 真空度 從真空表上測得的壓力 反映表內(nèi)壓力比表外大氣壓低多少 真空度 大氣壓 絕壓 3 流體靜力學(xué)方程式 0 ppgh 二 牛頓粘性定律 Fdu Ady 為剪應(yīng)力 為速度梯度 為流體的粘度 du dy 粘度是流體的運動屬性 單位為 Pa s 物理單位制單位為 g cm s 稱為 P 泊 其百分之一為厘泊 cp 111Pa sPcP A 液體的粘度隨溫度升高而減小 氣體粘度隨溫度升高而增大 三 連續(xù)性方程 若無質(zhì)量積累 通過截面 1 的質(zhì)量流量與通過截面 2 的質(zhì)量流量相等 1 11222 u Au A 對不可壓縮流體 即體積流量為常數(shù) 1122 u Au A 四 柏努利方程式 單位質(zhì)量流體的柏努利方程式 稱為流體的機械能 2 2 up g zWehf 2 2 up gzE 單位重量流體的能量衡算方程 HfHe g p g u z 2 2 位壓頭 位頭 動壓頭 速度頭 靜壓頭 壓力頭 z 2 2 u g p g 有效功率 NeWeWs 軸功率 Ne N 五 流動類型 雷諾數(shù) Re du 是一無因次的純數(shù) 反映了流體流動中慣性力與粘性力的對比關(guān)系 Re 1 層流 層流 滯流 流體質(zhì)點間不發(fā)生互混 流體成層的向前流動 Re2000 圓管內(nèi)層流時的速度分布方程 層流時速度分布側(cè)型為拋物線型 2 max 2 1 r r uu R 2 湍流 湍流 紊流 流體質(zhì)點間發(fā)生互混 特點為存在橫向脈動 Re4000 即 由幾個物理量組成的這種數(shù)稱為準(zhǔn)數(shù) 六 流動阻力 1 直管阻力 范寧公式 2 2 f l u h d ff f ph H gg 1 層流時的磨擦系數(shù) 層流時阻力損失與速度的一次方成正比 層 64 Re 流區(qū)又稱為阻力一次方區(qū) 2 湍流時的摩擦系數(shù) 莫狄圖虛線以下 給定 隨增大而增大 給定 Re f d Re d d 隨增大而減小 雖然增大時 增大 減小 但總的 Re 2 f pu uRe 是增大的 f p 莫狄圖虛線以上 僅與有關(guān) 這一區(qū)域稱為阻力 f d d 2 f pu 平方區(qū)或完全湍流區(qū) 2 局部阻力 1 阻力系數(shù)法 為局部阻力系數(shù) 無因次 2 2 f u h 出口損失 進(jìn)口損失1 0 出口 0 5 進(jìn)口 2 當(dāng)量長度法 2 2 f le u h d 注意 1 管路出口動能和出口損失只能取一項 2 不管突然擴大還是縮小 u均取細(xì)管中的流速 七 復(fù)雜管路 1 分支管路 1 連續(xù)性方程 總管的質(zhì)量流量等于各分支管路上的質(zhì)量流量之和 對不可壓縮流體 12 WsWsWs 12 VsVsVs 2 無軸功時的柏努利方程 1122ff EEhEh 2 并聯(lián)管路 123AB VsVsVsVsVs 123fff hhh 八 流量測量 1 變壓頭的流量計 恒截面 1 測速管 皮托管 2 孔板流量計 3 文立里流量計 2 變截面 恒壓差 流量計 轉(zhuǎn)子流量計 第二章 流體輸送機械 一 離心泵的主要部件 葉輪 泵殼 蝸殼 1 集液作用 2 轉(zhuǎn)能作用 二 氣縛現(xiàn)象與氣蝕現(xiàn)象 氣縛現(xiàn)象 因泵內(nèi)存在氣體而導(dǎo)致吸不上液體的現(xiàn)象稱為 氣縛現(xiàn)象 氣蝕現(xiàn)象 離心泵工作時 泵入口處形成真空 當(dāng)真空達(dá)到一定時 液體部 份汽化 溶于水中的氧逸出 含汽泡的液體進(jìn)入高壓區(qū)后 汽泡急劇凝結(jié)破裂 產(chǎn)生高頻 高沖擊力的水擊現(xiàn)象 造成對葉輪和泵殼的沖擊 使材料疲勞而受到 破壞 這種現(xiàn)象稱為氣蝕現(xiàn)象 三 離心泵的特性曲線 H Q Q 增大 H 減小 N Q Q 增大 N 增大 流量為 0 時 N 最小所以泵要在流量為 0 時啟動 NeHQ g Q Q 增大 先增大 流量為 0 時 為 0 達(dá)到最大值后減小 四 離心泵的允許安裝高度 1 離心泵的允許吸上真空度法 允許吸上真空度 指為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象 離心泵入口處可允許達(dá)到的Hs 真空度 01 pp Hs g 是在 1at 下以 20 的清水為介質(zhì)進(jìn)行的 若輸送液體或操作條件與此不Hs 符 則應(yīng)校正 泵的允許安裝高度 2 1 01 2 f u HgHsH g 由于Hs隨流量 Q 的增大而減小 所以計算安裝高度時應(yīng)以最大流量下的 Hs 計算 2 氣蝕余量法 允許氣蝕余量 指泵入口處的靜壓頭與動壓頭之和必須大于液體在操作溫度 下的飽和蒸汽壓的某一最小允許值 以防氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生 2 11 2 v ppu NPSH ggg 泵的允許安裝高度 0 01 v f pp HgNPSHH g 隨流量的增大而增大 在確定安裝高度時應(yīng)取最大流量下的 NPSHNPSH 五 離心泵的工作點和流量調(diào)節(jié) 泵的特性曲線與管路特性曲線的交點 即為離心泵的工作點 1 管路特性曲線調(diào)節(jié)流量 關(guān)小出口閥門 阻力變大 管路特性曲線變陡 工作點由 M M1 Q 減小 H 增大 開大出口閥門 阻力變小 管路特性曲線變平坦 工作點由 M M2 Q 增大 H 減小 2 泵的特性曲線調(diào)節(jié)流量 1 改變轉(zhuǎn)速 若離心泵的轉(zhuǎn)速變化不大 20 則有比例定律 Qn Qn 2 Hn Hn 3 Nn Nn 轉(zhuǎn)速提高 泵的特性曲線上移 工作點由 M M1 Q 增大 H 增大 轉(zhuǎn)速降低 泵的特性曲線下移 工作點由 M M2 Q 減小 H 減小 2 切削葉輪 切割定律 若某一離心泵的葉輪經(jīng)切割變小 10 則有切割定律 切割后泵的特性曲線下移 工作點由 M M2 Q 減小 H 減小 QD QD 2 HD HD 3 ND ND 3 離心泵的串 并聯(lián) 泵的并聯(lián) 兩臺離心泵并聯(lián)且各自的吸入管路相同 在一定的壓頭下的總流量等于兩單 臺泵流量相加 管路特性曲線越平坦 泵的并聯(lián)工作愈有利 12 HHH 12 QQQ 和滿足泵 1 的特性曲線方程 和滿足泵 2 的特性曲線方程 1 Q 1 H 2 Q 2 H 泵的串聯(lián) 兩臺離心泵串聯(lián) 一定流量下的總壓頭等于兩單臺泵壓頭相加 總壓頭總是 小于兩臺泵壓頭的兩倍 管路特性曲線越平坦 泵的串聯(lián)工作愈有利 12 HHH 12 QQQ 和滿足泵 1 的特性曲線方程 和滿足泵 2 的特性曲線方程 1 Q 1 H 2 Q 2 H 六 往復(fù)泵 1 往復(fù)泵的特征 1 具有正位移特性 壓頭與流量之間無聯(lián)系 1 有自吸作用 2 流量具有不均勻性 單動泵 雙動泵QAsn 2 QAa sn A 為活塞的表面積 a 為活塞桿的截面積 n 往復(fù)頻率 s 為活塞的沖程 2 往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié) 1 往復(fù)泵的工作點 管路特性曲線與泵的特性曲線的交點 2 往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié) 旁路調(diào)節(jié) 在入口和出口之間安裝一旁路使一部分出口流體回到入口 改變活塞往復(fù)頻率和沖程 第三章 非均相物系的分離和固體流態(tài)化 一 形狀系數(shù) 球形度 與非球形顆粒體積相等的球的表面積 非球形顆粒的表面積 對球形顆粒 1 非球形顆粒 1 顆粒的形狀越接近球形 越接近 1 二 床層空隙率 反映床層疏密程度 床層體積顆粒體積 床層體積 三 重力沉降 232 642 t s udd g d 為顆粒直徑 為流體的粘度 Re t t du 層流區(qū) 斯托克斯阻力定律 10 4 Ret 1 24 Ret 2 18 s t dg u 過渡區(qū) 艾倫區(qū) 1 Ret 1000 0 6 18 5 Ret 湍流區(qū) 牛頓區(qū) 0 44 1000 RepY Y Y 就是吸收操作中的推動力 若 操作線位于平衡線的下方 則進(jìn)行脫吸操作 五 吸收劑用量的確定 正常情況下最小液氣比 12 min 12 YYL VXX L V min稱為最小液氣比 X1 表示與 Y1成平衡的吸收液濃度 若平衡關(guān)系滿足 亨利定律 X1 Y1 m 六 填料層高度 OGOG zHN 傳質(zhì)單元高度 OG Y V H K a 傳質(zhì)單元數(shù) 12 22 1 ln 1 1 OG YY Nss sYY 12 OG m YY N Y 12 1 2 ln m YY Y Y Y 111 YYY 222 YYY 稱為脫吸因數(shù) 為平衡線的斜率 m 與操作線的斜率 L V 的比值 S 小于 mV s L 1 有利于提高溶質(zhì)的吸收率 出塔氣體與進(jìn)塔液體趨近平衡 需采用較大的液體 量使操作線斜率大于平衡線斜率 即 S 小于 1 若要獲得最濃的吸收液 必使 出塔液體與進(jìn)塔氣體趨近平衡 要求采用小的液體量使操作線斜率小于平衡線斜 率 即 S 大于 1 第七章第七章 干干 燥燥 一 濕空氣的性質(zhì) 1 濕度 H 濕含量 0 622 v v p H pp kgkg水汽絕干氣 絕干空氣 H 0 去濕能力最大 飽和空氣去濕能力為 0 2 相對濕度 100 v s p p 絕干空氣 0 去濕能力最大 飽和空氣 1 無去濕能力 3 比容 濕容積 H 以 1kg 絕干空氣為基準(zhǔn)的濕空氣的體積稱為濕空氣的比容 又稱濕容積 H 單位為 m3濕空氣 kg 絕干氣 273101330 0 772 1 244 273 H t H p 4 比熱容 cH 常壓下 將濕空氣中 1kg 絕干空氣及相應(yīng)的 Hkg 水氣的溫度升高或降低 1 所需要或放出的熱量稱為比熱容 cH表示 單位 kJ kg 絕干氣 1 01 1 88 H CH 5 焓 I 以 1kg 絕干空氣為基準(zhǔn)的絕干空氣的焓與相應(yīng) Hkg 水氣的焓之和為濕空氣的 焓 I 單位 kJ kg 絕干氣 1 01 1 88 2490IH tH 6 干球溫度 t 與濕球溫度 tw 絕熱飽和冷卻溫度 tas 露點 td 二 濕物料的性質(zhì) 1 濕基含水量 2 干基含水量 X 1 X 三 干燥過程中的物料衡算 1 水分蒸發(fā)量 W 2112 WL HHG XX 2 空氣消耗量 L 12 2121 G XXW L HHHH 濕空氣的消耗量 Lw 1 1 w LLH 3 干燥產(chǎn)品的流量 G2 1122 1 1 GGG 四 干燥系統(tǒng)的熱量衡算 溫度為 t 濕度為 H 焓為 I 的新鮮空氣 經(jīng)預(yù)熱器后狀況為 t1 H1 H I1 在干燥器中與濕物料進(jìn)行逆流干燥 離開干燥器時濕度增加 而溫度下降 狀況變?yōu)?t2 H2 I2 絕干空氣流量為 L kg s 物料進(jìn) 出干燥 器時的干基含水量分別為 X1 X2 溫度為 1 2 焓為 I1 I2 絕干物料的 流量為 G kg s sw IcXc 預(yù)熱器消耗的熱量為 Qp kW 向干燥器補充的熱量 QD 干燥器向周圍損失 的熱量為 QL 1 預(yù)熱器消耗的熱量 10 p QL II 2 向干燥器補充的熱量 2121 DL QL