化工原理基本知識(shí)點(diǎn)

第一章流體流動(dòng)一、壓強(qiáng)1、單位之間的換算關(guān)系:1atm=101.33kPa=10330kgf/m2=10.33mH2O=760mmHg2、壓力的表示（1）絕壓：以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)的壓力實(shí)際數(shù)值稱為絕對(duì)壓強(qiáng)（簡稱絕壓），是流體的真實(shí)壓強(qiáng)。（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gh二、牛頓粘性定律T為剪應(yīng)力；主為速度梯度；R為流體的粘度；dy粘度是流體的運(yùn)動(dòng)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cp1Pa?s=1P=1cP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。puA=puATOC\o"1-5"\h\z11222對(duì)不可壓縮流體uA=uA即體積流量為常數(shù)。22四、柏努利方程式單位質(zhì)量流體的柏努利方程式：0+竺+使=Wfhfgz+生+P=E稱為流體的機(jī)械能2p2p單位重量流體的能量衡算方程：Au2ApAz++—=He—Hf2gPgz:位壓頭（位頭）；呸:動(dòng)壓頭（速度頭）；￡:靜壓頭（壓力2gPg頭）有效功率：Ne=WeWs軸功率：N=N門五、流動(dòng)類型雷諾數(shù)：Re=血PRe是一無因次的純數(shù)，反映了流體流動(dòng)中慣性力與粘性力的對(duì)比

關(guān)系。（1）層流:Re<2000:層流（滯流），流體質(zhì)點(diǎn)間不發(fā)生互混，流體成層的向前流動(dòng)。圓管內(nèi)層流時(shí)的速度分布方程：u=u（1-R-）層流時(shí)速度分布側(cè)型為拋物線型（2）湍流Re>4000:湍流（紊流），流體質(zhì)點(diǎn)間發(fā)生互混，特點(diǎn)為存在橫向脈動(dòng)。即，由幾個(gè)物理量組成的這種數(shù)稱為準(zhǔn)數(shù)。六、流動(dòng)阻力1、直管阻力范寧公式（1）正比層流時(shí)的磨擦系數(shù)：X=64，層流時(shí)阻力損失與速度的一次方成Re（1）正比層流區(qū)又稱為阻力一次方區(qū)。(2)湍流時(shí)的摩擦系數(shù)(2)湍流時(shí)的摩擦系數(shù)X=f（Re,與（莫狄圖虛線以下）：給定Re，入隨蘭增大而增大；給dd定L,人隨Re增大而減小。（Apf"u2，雖然u增大時(shí)，Re增大，X減小，但總的Apf是增大的）x=f（d）（莫狄圖虛線以上），X僅與d有關(guān)，Apfxu2，這一區(qū)域稱為阻力平方區(qū)或完全湍流區(qū)。2、局部阻力阻力系數(shù)法"云蘭&為局部阻力系數(shù)，無因次。f2出口損失&=1.0；進(jìn)口損失&、=0.52、當(dāng)量長度法,leu2h'=Xfd2注意：(1)管路出口動(dòng)能和出口損失只能取一項(xiàng)。(2)不管突然擴(kuò)大還是縮小，u均取細(xì)管中的流速；七、復(fù)雜管路1、分支管路圖1—44分■支管路連續(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Ws=Ws+Ws，對(duì)不可壓縮流體Us=Us+Us1212無軸功時(shí)的柏努利方程：E=E1+￡氣1=E2+叫22、并聯(lián)管路再，*淫1,巧『//晦，『卜詠七\(yùn)\—*『B\\"亍咯。知％//囹L-43并聯(lián)管路Vs=Vs+Vs+Vs=Vs人123B叫1=￡氣2=叫3八、流量測量1、變壓頭的流量計(jì)（恒截面）：（1）測速管（皮托管）；（2）孔板流量計(jì)；（3）文立里流量計(jì)2、變截面（恒壓差）流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)第二章流體輸送機(jī)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(shí)，泵入口處形成真空，當(dāng)真空達(dá)到一定時(shí)①液體部份汽化；②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(duì)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、離心泵的特性曲線成H離刈賽精性曲偶7H?Q：Q增大，H減小。成H離刈賽精性曲偶7N?Q：Q增大，N增大；流量為0時(shí)N最小所以泵要在流量為0時(shí)啟動(dòng)。Ne=HQpgn?Q：Q增大，n先增大（流量為0時(shí)n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Hs:指為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，離心泵入口處可允許達(dá)到的真空度：Hs=P^Ppghs是在1at下以20°C的清水為介質(zhì)進(jìn)行的，若輸送液體或操作條件與此不符，則應(yīng)校正。泵的允許安裝高度：Hg=Hs-性-H2g閔由于Hs隨流量。的增大而減小所以計(jì)算安裝高度時(shí)應(yīng)以最大流量下的Hs計(jì)算。2、氣蝕余量法允許氣蝕余量:指泵入口處的靜壓頭與動(dòng)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。NPSH=L+%-LPg2gpg泵的允許安裝高度Hg=P0-Pv-NPSH-HPgf01NPSH隨流量的增大而增大，在確定安裝高度時(shí)應(yīng)取最大流量下的NPSH。五、離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)，即為離心泵的工作點(diǎn)。1、管路特性曲線調(diào)節(jié)流量改變出口閥開度時(shí)工作點(diǎn)變化關(guān)小出口閥門，阻力變大，管路特性曲線變陡，工作點(diǎn)由M一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(diǎn)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(W20%)，則有比例定律:

N'3nQ'n'.H',QnHQmiN'3nQ'n'.H',QnHQmig。心Q或&Nn（n、?（一）2；政變菟轉(zhuǎn)速時(shí)工作點(diǎn)變化轉(zhuǎn)速提高，泵的特性曲線上移，工作點(diǎn)由M-M1,Q增大，大。轉(zhuǎn)速降低，泵的特性曲線下移，工作點(diǎn)由M-M2,Q減小，小。（2）切削葉輪：切割定律若某一離心泵的葉輪經(jīng)切割變?。╓10%），則有切割定律：切割后泵的特性曲線下移，工作點(diǎn)由M-M2,Q減小H減小H-（D）2;HD（3）離心泵的串、并聯(lián)

0QQ離心慕的并聯(lián)玖Qe卜0QQ離心慕的并聯(lián)玖Qe卜離心泵的串聯(lián)Q。率。泵的并聯(lián)兩臺(tái)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(tái)泵流量相加，管路特性曲線越平坦，泵的并聯(lián)工作愈有利。H=H=H1=H2Q=Q1+Q2Q］和氣滿足泵1的特性曲線方程，Q2和H2滿足泵2的特性曲線方程。泵的串聯(lián)兩臺(tái)離心泵串聯(lián)，一定流量下的總壓頭等于兩單臺(tái)泵壓頭相加，總壓頭總是小于兩臺(tái)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。QxHi總壓頭H總流量。H=H1+H2Q=Q1=Q2Q］和氣滿足泵1的特性曲線方程，Q2和H2滿足泵2的特性曲線方程。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)有自吸作用；流量具有不均勻性；單動(dòng)泵Q=Asn；雙動(dòng)泵Q=(2A-a)snA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(diǎn)：管路特性曲線與泵的特性曲線的交點(diǎn)。往復(fù)泵的特性曲線及工作點(diǎn)（2）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)①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。往復(fù)慕旁珞流童調(diào)節(jié)②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)巾（球形度）:A與非球形顆粒體積相等的球的表面積巾=—―,非球形顆粒的表面積對(duì)球形顆粒巾=1;非球形顆粒，巾＜1,顆粒的形狀越接近球形，巾越接近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、重力沉降兀d3兀d2P"2甘g(P，—P)云丁二Re=dUtPd為顆粒直徑，□為流體的粘度。層流區(qū)(斯托克斯阻力定律)：&=R4(10-4<Ret<1)t_d2(P-P)gUst18日過渡區(qū)(艾倫區(qū))：次冬(1<Re<1000)Re0.6上t湍流區(qū)(牛頓區(qū))：E=0.44(1000<Rep<2X105)四、重力沉降設(shè)備降塵室的生產(chǎn)能力：皿<ubl含塵氣體的最大處理量為降塵室底面積bl與沉降速度ut的乘積，與降塵室的高度無關(guān)。五、恒壓過濾基本方程式V2=KA20或q2=K。V2+2VV=KA20或q2+2qq=K0K=2kApi-s六、濾餅的洗滌1、洗滌速率洗滌速率指單位時(shí)間內(nèi)消耗的洗水體積即①橫穿洗法:u=（當(dāng)=1（當(dāng)wd。w4d。E②量換洗法：u=（耳）=（dX.）wd。wd。E2、洗滌時(shí)間以七的洗水洗滌濾餅，洗滌時(shí)間:。=VW七、間隙過濾機(jī)的生產(chǎn)能力操作周期：T=。+。+。wD生產(chǎn)能力：q=TQ=v/T第四章傳熱一、傳熱速率￡RAt為傳熱溫差，R為整個(gè)傳熱面的熱阻平壁導(dǎo)熱的熱阻：R=Lb=r2-1為圓筒壁的厚度;圓筒壁導(dǎo)熱熱阻：R=上人sms=&rL為圓筒壁的對(duì)數(shù)平均面積;b=r2-1為圓筒壁的厚度;ln-2r

1對(duì)流傳熱熱阻：R=上as二、熱量衡算若忽略熱損失時(shí)，熱流體放出的熱量等于冷流體吸收的熱量Q=W（I1-/化）=W（12-11）流體無相變：AI=Cp't流體有相變：AI=rc三、總傳熱速率方程Q=ksAtm傳熱面積：so=2兀rL（我國以外表面積為準(zhǔn)）總傳熱系數(shù)：上=上+jL+上ksas人sas總熱阻由熱阻大的那一側(cè)的對(duì)流傳熱所控制，當(dāng)兩個(gè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)相差較大時(shí)，要提高k,關(guān)鍵在于提高對(duì)流傳熱系數(shù)較小一側(cè)的a。平均溫差：At=At2A*ln—2-At1逆流有利于增大傳熱溫差、減小傳熱面積、節(jié)省加熱劑或冷卻劑用量、減小傳熱面積；并流有利于控制流體的出口溫度。四、迪特斯（Dittus）—貝爾特（Boelter）關(guān)聯(lián)式

在壁溫和流體平均溫度相差不大的情況下：Nu0.023Re0.8Prn液體被加熱n=0.4,流體被冷卻n=0.3五、有相變的傳熱1、蒸汽冷凝膜狀冷凝和滴狀冷凝：冷凝傳熱中，不凝性氣體的除去有利于提高對(duì)流傳熱系數(shù)。2、液體沸騰第五章蒸餾一、全塔物料衡算精餡塔的物料衡算總物料衡算:F=D+W

易揮發(fā)組分質(zhì)量衡算:FxF=DxD+Wxw塔頂易揮發(fā)組分回收率:DxD/FxF塔底難揮發(fā)組分回收率:W（1-Xw精餡塔的物料衡算總物料衡算:F=D+W易揮發(fā)組分質(zhì)量衡算:FxF=DxD+Wxw塔頂易揮發(fā)組分回收率:DxD/FxF塔底難揮發(fā)組分回收率:W（1-Xw）/F（1-Xf）y=1+（以一1）x相對(duì)揮發(fā)度a愈大，表示A較B愈易揮發(fā)，愈有利于分離，a=1時(shí)y=x，混合液不能用一般的蒸餾方法進(jìn)行分離。三、操作線方程1、精餾段的操作線方程y=-^X+上x（R=L稱為回流比）n+1R+1nR+1DD表示在一定操作條件下，由第n板下降的液相組成％與相鄰的n+1板的上升蒸汽組成yn+i間的關(guān)系。2、提餾段操作線方程：，—L'、—W'mH—L-W氣如L'-W七表示在一定操作條件下，提餾段內(nèi)第m板下降的液相組成與第m+1板上升的蒸汽組成間的關(guān)系。四、進(jìn)料方程1、進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q=L-L==FI-1VLq表示進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)即Ikmol原料液變?yōu)轱柡驼魵馑璧臒崃?原料液的kmol汽化潛熱。2、q與V、V'及L、L'的關(guān)系L'=L+qFV'=V+(q-1)F3、進(jìn)料方程(q線方程)為兩操作線交點(diǎn)的軌跡五、回流比1、全回流精餾塔塔頂上升的蒸汽經(jīng)全凝器冷凝后，冷凝液全部回流至塔內(nèi)，在全回流下，D、W、F均為0R=—=^>D2、最小回流比Rmin正常平衡曲線時(shí)最小回流比\=—Rmin+1XD-^q（x,y）為q線與平衡線交點(diǎn)的坐標(biāo)六、塔高和塔徑塔高：z=（Np-1）hE=?（NP為實(shí)際塔板數(shù)，E全塔效率，Htp板間距）塔徑：D=gD：塔內(nèi)徑，u:空塔氣速，Vs:塔內(nèi)上升蒸汽的體積流量。第六章吸收一、亨利定律1、以p「x|表示的平衡關(guān)系p*=ExE：亨利系數(shù)(Pa，kpa)；難溶氣體E很大，易溶氣體E很??；對(duì)一定的氣體和一定的溶劑，E隨溫度升高而加大，體現(xiàn)出氣體的溶解度隨溫度升高而減小的趨勢。2、以p〔?c|表示的平衡關(guān)系p*=Hci：摩爾濃度(kmol/m3)；H：溶解度系數(shù)(kmol/m3*kpa)易溶氣體H很大，難溶氣體的H很??；H隨溫度升高而減小。3、以y?x表示的平衡關(guān)系mxm：相平衡常數(shù)，m=三二、吸收速率方程式吸收速率=傳質(zhì)系數(shù)x傳質(zhì)推動(dòng)力1、膜吸收速率方程(1)氣膜以壓差(p-p)為推動(dòng)力：N=k(p-p)AAiAGAAi以摩爾分率差(y-y)表示推動(dòng)力：N=k(y-y)A曲AyAAi(2)液膜以摩爾濃度差(ci-c)為推動(dòng)力：N廣七(CA.-cA)以摩爾分率差(xi-x)為推動(dòng)力：Na=kx(XAI-XA)2、總吸收速率方程(pA-pA*)表示總推動(dòng)力：N=K(p-p*)(cA*-CA)為總推動(dòng)力：N=K(c*-c)三、全塔物料衡算在逆流操作的吸收塔內(nèi)，氣體自下而上、液體自上而下流動(dòng)，塔頂11'、塔底22'VY3L羽VYAVLXVYiLa對(duì)溶質(zhì)A做全塔物料衡算：V(《-Y2)=L(X1-X2)溶質(zhì)的吸收率或回收率：小=《—％Y1四、吸收塔的操作線方程與操作線Y=LX+(Y-LX)或Y=LX+(Y-LX)V1V1V2V2

L/V稱為液氣比。吸收操作中，吸收操作線必位于平衡線上方，即溶質(zhì)在氣相中的實(shí)際濃度總是高于與之接觸的液相的平衡濃度即Y>Y*，Y-Y*就是吸收操作中的推動(dòng)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：Y-Y

=——12—minX*-X(L/V)。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、填料層高度傳質(zhì)單元高度：H傳質(zhì)單元數(shù)：J上、)耳+^]NOGY-Y=NOGY-Y=2AYA)*

lni

AY2AY=Y-Y*,AY=Y-Y*)s=四稱為脫吸因數(shù)，為平衡線的斜率m與111222L操作線的斜率L/V的比值。S小于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）。第七章干燥一、濕空氣的性質(zhì)1、濕度H（濕含量）H=0,622Pvkg水汽/kg絕干氣P-Pv絕干空氣，H=0去濕能力最大；飽和空氣去濕能力為02、相對(duì)濕度①4=px100%Ps絕干空氣①=0，去濕能力最大；飽和空氣①=1，無去濕能力。3、比容（濕容積氣）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uh，單位為：m3濕空氣/kg絕干氣273+1101330vh=（0.772+1.244H）x江x4、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°C所需要或放出的熱量稱為比熱容匕表示，單位kJ/kg絕干氣?C。CH=1.01+1.88H5、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I=(1.01+1.88H)t+2490H6、干球溫度t、與濕球溫度tw、絕熱飽和冷卻溫度tas、露點(diǎn)匕二、濕物料的性質(zhì)1、濕基含水量32、干基含水量X：X=—1一①三、干燥過程中的物料衡算干峽產(chǎn)品絕干物料G1、水分蒸發(fā)量WW=L(H2-H)=G(X1-X2)2、空氣消耗量LL=W=G(X]-X)—%-氣—H；一氣濕空氣的消耗量LwL