化工原理課程知識(shí)結(jié)構(gòu)

1、化工原理課程知識(shí)結(jié)構(gòu)模塊圖化工原理課程重要理論基礎(chǔ)1、質(zhì)量平衡dMqmqmin out d2、機(jī)械能平衡E1 he E 2hf3、熱量平衡(系統(tǒng)中無(wú)機(jī)械能時(shí))(qmH ) Qin(qmH ) Qfin out4、動(dòng)量守恒F(qmu)( qmu)out in5、牛頓第二定律duF M dud1、氣液相平衡yif(xi )2、汽液相平衡 yi(xi )3、氣固相平衡pi(X i)4、液液相平衡yE,if(xR,i )5、液固相平衡過(guò)程速率表達(dá)式過(guò)程速率 過(guò)過(guò)程程推阻動(dòng)力力化工過(guò)程及單元操作1、流體流動(dòng)過(guò)程(1)單相流動(dòng)：流體流動(dòng)、流體輸送( 2)兩相流動(dòng)： 1)流體通過(guò)顆粒層的流動(dòng)：過(guò)2)顆粒的沉

2、降運(yùn)動(dòng)：沉降、固2、傳熱過(guò)程 加熱、冷卻、冷凝、沸騰、蒸發(fā)3、傳質(zhì)過(guò)程 吸收、精餾、萃取、吸附、干燥濾、固定床體流態(tài)化化工設(shè)備流體輸送及機(jī)械分離設(shè)備換熱設(shè)備傳質(zhì)設(shè)備泵、風(fēng)機(jī)換熱器吸收塔、精餾塔過(guò)濾機(jī)蒸發(fā)器萃取塔、吸附塔重力沉降分離器、離心沉降分離器干燥器固定床、流化床、氣力輸送主要符號(hào)說(shuō)明：qm 質(zhì)量流率， kg/s； 時(shí)間， s ；M 控制體中物料的質(zhì)量， kg ；E 流體的機(jī)械能， J/kg ；he 外加機(jī)械能， J/kg ；h f 機(jī)械能損失， J/kg ；H 物流的焓， J/kg ；Qin 外加熱量， J/s ；Q f 熱量損失， J/s ；F 外加力， N ；u流體的流速， m/s

3、；yi 組分 i 在氣相（或汽相）中的濃度，摩爾分率；xi 組分 i 在液相中的濃度，摩爾分率；pi 組分 i 在氣相中的濃度，分壓；X i 組分 i 在固相中的濃度，質(zhì)量分率；yE,i 組分 i 在液相 E 中的濃度，質(zhì)量分率； xR,i組分 i 在液相 R中的濃度，質(zhì)量分率化工原理各章內(nèi)容結(jié)構(gòu)模塊圖第 1 章 流體流動(dòng)流體流動(dòng)基本參數(shù)流體密度：， kg3， m32、流體壓強(qiáng)：P ， N2， m2流體粘度：Ns ，2 m24、體積流量：m3 qv ， ms體積流速：um 3 m， m2 s s當(dāng)量直徑：de4 流通截面積1、3、5、6、流體流動(dòng)基本原理1、機(jī)械能守恒22 p1u1p2u2對(duì)于

4、不可壓縮流體， z1 g121hez2 g222hf對(duì)于可壓縮流體，適用條件：（ 1）kP2 k 1 v1P1定常態(tài)流動(dòng)； （ 2）無(wú)熱能交換。L G22d2、連續(xù)性方程22 對(duì)于定常態(tài)流動(dòng)， qvd12d 22 Const.443、動(dòng)量守恒在某一方向上， F（qmu）（qm u）out in當(dāng) u=0 時(shí) ,流體靜力學(xué)p1p2z1 g1 z2g2或 p2 p1g（z2 z1 ）適用條件：（ 1）靜止流體； （2） 不可壓縮流體； （ 3）同種流體內(nèi)。流體靜力學(xué)應(yīng)用 1、壓強(qiáng)或壓強(qiáng)差測(cè)定； 2、液位測(cè)定； 3、液封高度計(jì)算。流體動(dòng)力學(xué)方程的應(yīng)用流體流動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及阻力計(jì)算1、流體流動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圓

5、管內(nèi)流體定常態(tài)流動(dòng)剪應(yīng)力分布（ p1 z1 g） （ p2 z2 g ）r2l圓管內(nèi)牛頓型流體穩(wěn)定流動(dòng)流速分布 層流：u (p1 z1 g) ( p2 z2 g)(R2 r2)管中心最大流速：umax4l( p1 z1 g) ( p2 z2 g) R24l流體動(dòng)力學(xué)方程的應(yīng)用1、設(shè)計(jì)型問(wèn)題層流速度分布式：uumax1）確定流體輸送所需要的外加機(jī)械能Pe Heqv g ， JsH e 和有效功率 Pe（ 2）確定流體輸送所需要的起始條件，如z1 或 p1（3）確定完成規(guī)定輸送流量所需要的管徑d 。2、操作型問(wèn)題（1）對(duì)于已有的管路系統(tǒng)確定所能達(dá)到的流量。 （2）對(duì)于已有的管路系統(tǒng)，為保證所需的流

6、量，確定局部阻 力的限定值。3、流量測(cè)定（1）畢托管， （2）孔板流量計(jì)， （3）轉(zhuǎn)子流量計(jì)。主要符號(hào)說(shuō)明：z1 、 z2 基于同一水平基準(zhǔn)面的位高， m ；p1、 p2截面 1、截面 2上的絕對(duì)壓或表壓，u1、 u2截面 1、截面 2上的平均體積流速，2、阻力計(jì)算2kJg層流時(shí)：64Re湍流時(shí)： f(Re , ) dhe 流體輸送機(jī)械對(duì)于流體的外加能量， kghf 流體自截面1 流至截面 2 的過(guò)程中所產(chǎn)生的機(jī)械能損失，JkgG 流體質(zhì)量流速， 2 m 2 s摩擦系數(shù)；（一）液體輸送機(jī)械k 氣態(tài)流體的多變指數(shù)；管件的阻力系數(shù)。第 2 章 流體輸送機(jī)械主要性能參數(shù)1、離心泵在一定轉(zhuǎn)速下1）流量

7、2）有效壓頭 H e ， m ；3）軸功率 Pa ， W；4）有效功率 Pe ， Pe H eqv g ， WP（ 5）效率， ePa在一定轉(zhuǎn)速下后彎葉片離心泵的特性曲線qv2、往復(fù)泵 往復(fù)泵的性能參數(shù)同離心泵，但是，往復(fù)泵的流量取決于其泵體尺寸和操作轉(zhuǎn)速。2單吸泵： qvD 2 Ln4雙吸泵： qv（2D 2 d2 ）Lnv4往復(fù)泵的壓頭理論上來(lái)說(shuō)可以達(dá)到很大，在管路中提供的壓頭取決于管路情況。往復(fù)泵的效率高。 提高往復(fù)泵管路流量均勻性的常用方法： （1）采用多缸； （2）裝置空氣室。往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)： （ 1）旁路調(diào)節(jié)； （ 2）改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行程。安裝特點(diǎn)1、離心泵的安裝高度根據(jù)泵的

8、必需汽蝕余量 （NPSH ）r 計(jì)算泵的最大允許安裝高度HgHgps pvHf,s e NPSH r 0.5gg2、往復(fù)泵的安裝（1）也應(yīng)考慮安裝高度，原理與離心泵相同。（2）有自吸作用，啟動(dòng)時(shí)不需要灌泵。操作與調(diào)節(jié)1、離心泵 使用離心泵時(shí)一個(gè)最顯著的特點(diǎn)是在啟動(dòng)泵之前先灌泵。2管路的特性曲線方程式：H e（z2z1）p2p1lle1q2vg 2gd d 24管路的特性曲線方程式簡(jiǎn)寫為 H e （z2 z1） p2 p1 Kqv2 g泵的工作點(diǎn)是泵的特性曲線和管路的特性曲線的交點(diǎn)泵的調(diào)節(jié)就是根據(jù)生產(chǎn)上的需要改變泵的工作點(diǎn)。如果是較長(zhǎng)時(shí)間的改變，可以通過(guò)調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速而 改變泵的特性曲線；如果是短

9、時(shí)間的改變，一般是通過(guò)調(diào)節(jié)泵出口管上閥門的開度（改變局部阻力）而 改變管路的特性曲線?？梢岳帽玫慕M合來(lái)達(dá)到更大范圍的調(diào)節(jié)。通常是兩臺(tái)相同的泵進(jìn)行組合。若單臺(tái)泵的特性曲線方程： H e a bqv2 則兩臺(tái)串聯(lián)泵的特性曲線方程： H e 2a 2bqv2 則兩臺(tái)并聯(lián)泵的特性曲線方程： H e a bqv2 e 4 v 使用組合泵時(shí)的工作點(diǎn)（流量、壓頭）通過(guò)組合泵的特性曲線方程與管路特性曲線方程聯(lián)立求解。 2、往復(fù)泵 往復(fù)泵所提供的壓頭取決于管路，流量取決于泵體相關(guān)尺寸和轉(zhuǎn)速。因此，工作點(diǎn)的調(diào)節(jié)方法是：（1）若調(diào)節(jié)用戶管路的流量，進(jìn)行旁路調(diào)節(jié)，或者改變轉(zhuǎn)速，或者調(diào)節(jié)活塞行程。qv2）泵所提供的壓

10、頭取決于流量和管路特性曲線。分類與選型1、分類：離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵、其它泵。性能特點(diǎn)見教材及相關(guān)手冊(cè)介紹。2、選型（1）根據(jù)輸送任務(wù)確定流量 qv ，根據(jù)管路系統(tǒng)，計(jì)算所需的壓頭H e；（2）選擇適宜型號(hào)的泵；分類與選型、真空泵。性能特點(diǎn)見教材及相關(guān)手冊(cè)介紹。（3）計(jì)算所需的軸功率，選配合適功率的電機(jī)。 二）氣體輸送機(jī)械1、分類：離心風(fēng)機(jī)、往復(fù)壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)（羅茨風(fēng)機(jī)），計(jì)算達(dá)到預(yù)定的輸送量所需的全風(fēng)壓根據(jù)氣體輸送管路和輸送流量 qv2、選型（僅以離心風(fēng)機(jī)為例）PT mN2進(jìn)行全風(fēng)壓數(shù)值的校正： PT 0 PT00 1.20 mkg3根據(jù) qv和 PT0選擇適宜型號(hào)的風(fēng)機(jī)。 風(fēng)機(jī)實(shí)際的有效功率為： Pe PT