化工原理課程知識結(jié)構(gòu)

1、化工原理課程知識結(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、機械能平衡E1 he E 2hf3、熱量平衡(系統(tǒng)中無機械能時)(qmH ) Qin(qmH ) Qfin out4、動量守恒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、液固相平衡過程速率表達式過程速率 過過程程推阻動力力化工過程及單元操作1、流體流動過程(1)單相流動：流體流動、流體輸送( 2)兩相流動： 1)流體通過顆粒層的流動：過2)顆粒的沉

2、降運動：沉降、固2、傳熱過程 加熱、冷卻、冷凝、沸騰、蒸發(fā)3、傳質(zhì)過程 吸收、精餾、萃取、吸附、干燥濾、固定床體流態(tài)化化工設(shè)備流體輸送及機械分離設(shè)備換熱設(shè)備傳質(zhì)設(shè)備泵、風(fēng)機換熱器吸收塔、精餾塔過濾機蒸發(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、氣力輸送主要符號說明：qm 質(zhì)量流率， kg/s； 時間， s ；M 控制體中物料的質(zhì)量， kg ；E 流體的機械能， J/kg ；he 外加機械能， J/kg ；h f 機械能損失， 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 流體流動流體流動基本參數(shù)流體密度：， kg3， m32、流體壓強：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、流體流動基本原理1、機械能守恒22 p1u1p2u2對于

4、不可壓縮流體， z1 g121hez2 g222hf對于可壓縮流體，適用條件：（ 1）kP2 k 1 v1P1定常態(tài)流動； （ 2）無熱能交換。L G22d2、連續(xù)性方程22 對于定常態(tài)流動， qvd12d 22 Const.443、動量守恒在某一方向上， F（qmu）（qm u）out in當(dāng) u=0 時 ,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、壓強或壓強差測定； 2、液位測定； 3、液封高度計算。流體動力學(xué)方程的應(yīng)用流體流動內(nèi)部結(jié)構(gòu)及阻力計算1、流體流動內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圓

5、管內(nèi)流體定常態(tài)流動剪應(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流體動力學(xué)方程的應(yīng)用1、設(shè)計型問題層流速度分布式：uumax1）確定流體輸送所需要的外加機械能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、操作型問題（1）對于已有的管路系統(tǒng)確定所能達到的流量。 （2）對于已有的管路系統(tǒng)，為保證所需的流

6、量，確定局部阻 力的限定值。3、流量測定（1）畢托管， （2）孔板流量計， （3）轉(zhuǎn)子流量計。主要符號說明：z1 、 z2 基于同一水平基準(zhǔn)面的位高， m ；p1、 p2截面 1、截面 2上的絕對壓或表壓，u1、 u2截面 1、截面 2上的平均體積流速，2、阻力計算2kJg層流時：64Re湍流時： f(Re , ) dhe 流體輸送機械對于流體的外加能量， kghf 流體自截面1 流至截面 2 的過程中所產(chǎn)生的機械能損失，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)泵的壓頭理論上來說可以達到很大，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1、離心泵的安裝高度根據(jù)泵的

8、必需汽蝕余量 （NPSH ）r 計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，啟動時不需要灌泵。操作與調(diào)節(jié)1、離心泵 使用離心泵時一個最顯著的特點是在啟動泵之前先灌泵。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寫為 H e （z2 z1） p2 p1 Kqv2 g泵的工作點是泵的特性曲線和管路的特性曲線的交點泵的調(diào)節(jié)就是根據(jù)生產(chǎn)上的需要改變泵的工作點。如果是較長時間的改變，可以通過調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速而 改變泵的特性曲線；如果是短

9、時間的改變，一般是通過調(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合來達到更大范圍的調(diào)節(jié)。通常是兩臺相同的泵進行組合。若單臺泵的特性曲線方程： H e a bqv2 則兩臺串聯(lián)泵的特性曲線方程： H e 2a 2bqv2 則兩臺并聯(lián)泵的特性曲線方程： H e a bqv2 e 4 v 使用組合泵時的工作點（流量、壓頭）通過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，工作點的調(diào)節(jié)方法是：（1）若調(diào)節(jié)用戶管路的流量，進行旁路調(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。性能特點見教材及相關(guān)手冊介紹。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)，計算所需的壓頭H e；（2）選擇適宜型號的泵；分類與選型、真空泵。性能特點見教材及相關(guān)手冊介紹。（3）計算所需的軸功率，選配合適功率的電機。 二）氣體輸送機械1、分類：離心風(fēng)機、往復(fù)壓縮機、旋轉(zhuǎn)式風(fēng)機（羅茨風(fēng)機），計算達到預(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)機為例）PT mN2進行全風(fēng)壓數(shù)值的校正： PT 0 PT00 1.20 mkg3根據(jù) qv和 PT0選擇適宜型號的風(fēng)機。 風(fēng)機實際的有效功率為： Pe PT