化工原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)復(fù)習(xí)重點(diǎn)（完美版）

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第一章、流體滾動(dòng)

一、二、三、四、

流體靜力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)流體滾動(dòng)現(xiàn)象

滾動(dòng)阻力、繁雜管路、流量計(jì)

一、流體靜力學(xué)：

?壓力的表征：靜止流體中，在某一點(diǎn)單位面積上所受的壓力，稱(chēng)為靜壓力，簡(jiǎn)稱(chēng)壓力，俗稱(chēng)

壓強(qiáng)。

表壓強(qiáng)（力）＝絕對(duì)壓強(qiáng)（力）-大氣壓強(qiáng)（力）真空度＝大氣壓強(qiáng)-絕對(duì)壓

大氣壓力、絕對(duì)壓力、表壓力（或真空度）之間的關(guān)系?流體靜力學(xué)方程式及應(yīng)用：

壓力形式p2?p1??g(z1?z2)備注：1)在靜止的、連續(xù)的同一液體內(nèi)，處于同一能量形式

p1??z1g?p2??z2g水平面上各點(diǎn)壓力都相等。

此方程式只適用于靜止的連通著的同一種連續(xù)的流體。應(yīng)用：

U型壓差計(jì)p1?p2?(?0??)gR傾斜液柱壓差計(jì)微差壓差計(jì)

二、流體動(dòng)力學(xué)

?流量

質(zhì)量流量mSkg/smS=VSρ3mS=GA=π/4d2G體積流量VSm/s2VS=uA=π/4d2u質(zhì)量流速Gkg/ms(平均)流速u(mài)m/sG=uρ?連續(xù)性方程及重要引論：

u2d?(1)2u1d2

?一實(shí)際流體的柏努利方程及應(yīng)用（例題作業(yè)題）以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)：z1g?12p112pu1??We?z2g?u2?2??WfJ/kg2?2?以單位重量流體為基準(zhǔn)：z1?p12p112u1??He?z2?u2?2??hfJ/N=m2g?g2g?g輸送機(jī)械的有效功率：Ne?msWe輸送機(jī)械的軸功率：N?Ne?（運(yùn)算效率進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)變換）

應(yīng)用解題要點(diǎn)：1、作圖與確定衡算范圍:指明流體滾動(dòng)方向，定出上、下游界面；

2、截面的選?。簝山孛婢鶓?yīng)與滾動(dòng)方向垂直；

3、基準(zhǔn)水平面的選取：任意選取，必需與地面平行，用于確定流體位能的大??；4、兩截面上的壓力：?jiǎn)挝灰恢?、表示方法一致?/p>

5、單位必需一致：有關(guān)物理量的單位必需一致相匹配。

三、流體滾動(dòng)現(xiàn)象：

?流體滾動(dòng)類(lèi)型及雷諾準(zhǔn)數(shù)：

（1）層流區(qū)Re4000

本質(zhì)區(qū)別：（質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)及能量損失區(qū)別）層流與端流的區(qū)分不僅在于各有不同的Re值，更重要的是兩種流型的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方式有本質(zhì)區(qū)別。

流體在管內(nèi)作層流滾動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)沿管軸作有規(guī)則的平行運(yùn)動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)互不碰撞，互不混合流體在管內(nèi)作湍流滾動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則的雜亂運(yùn)動(dòng)并相互碰撞，產(chǎn)生大大小小的旋渦。由于質(zhì)點(diǎn)碰撞而產(chǎn)生的附加阻力較自黏性所產(chǎn)生的阻力大得多，所以碰撞將使流體前進(jìn)阻力急劇加大。

管截面速度大小分布：無(wú)論是層流或揣流，在管道任意截面上，流體質(zhì)點(diǎn)的速度均沿管徑而變化，管壁處速度為零，離開(kāi)管壁以后速度漸增，到管中心處速度最大。

層流：1、呈拋物線分布；2、管中心最大速度為平均速度的2倍。湍流：1、層流內(nèi)層；2、過(guò)渡區(qū)或緩沖區(qū)；3、湍流主體

湍流時(shí)管壁處的速度也等于零，靠近管壁的流體仍作層流滾動(dòng)，這－作層流滾動(dòng)的流體薄層稱(chēng)為層流內(nèi)層或?qū)恿鞯讓?。自層流?nèi)層往管中心推移，速度逐漸增大，出現(xiàn)了既非層流滾動(dòng)亦非完全端流滾動(dòng)的區(qū)域，這區(qū)域稱(chēng)為緩沖層或過(guò)渡層，再往中心才是揣流主體。層流內(nèi)層的厚度隨

Re值的增加而減小。層流時(shí)的速度分布u?1umax2湍流時(shí)的速度分布u?0.8umax

四、滾動(dòng)阻力、繁雜管路、流量計(jì)：

?計(jì)算管道阻力的通式：（伯努利方程損失能）

lu2范寧公式的幾種形式：圓直管道hf??

d2l?u2非圓直管道?pf??Wf??

d2運(yùn)算時(shí)，關(guān)鍵是找出?值，一般題目會(huì)告訴，僅用于期末考試，考研需擴(kuò)展?非圓管當(dāng)量直徑：

當(dāng)量直徑：dede=4rH（4倍水力半徑）水力半徑：rH=

AΠ（流體在通道里的流通截面積A與潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)Π之比）

流量計(jì)概述：（節(jié)流原理）

孔板流量計(jì)是利用流體流經(jīng)孔板前后產(chǎn)生的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量?？装辶髁坑?jì)的特點(diǎn)：恒截面、變壓差，為差壓式流量計(jì)。文丘里流量計(jì)的能量損失遠(yuǎn)小于孔板流量計(jì)。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)：恒壓差、恒環(huán)隙流速而變流通面積，屬截面式流量計(jì)。?繁雜管路：（了解）

并聯(lián)管路各支路的能量損失相等，主管的流量必等于各支管流量之和。

?

其次章、流體輸送機(jī)械

一、離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

二、特性參數(shù)與特性曲線三、氣蝕現(xiàn)象與安裝高度

四、工作點(diǎn)及流量調(diào)理

轉(zhuǎn)化??靜壓能離心泵：電動(dòng)機(jī)?流體（動(dòng)能）????一、離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理：

?離心泵的主要部件：離心泵的的啟動(dòng)流程：

葉輪吸液（管泵，無(wú)自吸能力）泵殼液體的匯集與能量的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)能泵軸排放密封填料密封機(jī)械密封（高級(jí)）

葉輪其作用為將原動(dòng)機(jī)的能量直接傳給液體，以提高液體的靜壓能與動(dòng)能（主要為靜壓能）。泵殼具有匯集液體和能量轉(zhuǎn)化雙重功能。

軸封裝置其作用是防止泵殼內(nèi)高壓液體沿軸漏出或外界空氣吸入泵的低壓區(qū)。常用的軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種。

氣縛現(xiàn)象：離心泵啟動(dòng)前泵殼和吸入管路中沒(méi)有充滿液體，則泵殼內(nèi)存有空氣，而空氣的密度又遠(yuǎn)小于液體的密度，故產(chǎn)生的離心力很小，因而葉輪中心處所形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)液體吸入泵內(nèi)，此時(shí)雖啟動(dòng)離心泵，也不能輸送液體，此種現(xiàn)象稱(chēng)為氣縛現(xiàn)象，說(shuō)明離心泵無(wú)自吸能力。因此，離心泵在啟動(dòng)前必需灌泵。

汽蝕現(xiàn)象：汽蝕現(xiàn)象是指當(dāng)泵入口處壓

力等于或小于同溫度下液體的飽和蒸汽壓時(shí)，液體發(fā)生汽化，氣泡在高壓作用下，迅速凝聚或破碎產(chǎn)生壓力極大、頻率極高的沖擊，泵體猛烈振動(dòng)并發(fā)出噪音，液體流量、壓頭（出口壓力）及效率明顯下降。這種現(xiàn)象稱(chēng)為離心泵的汽蝕。

二、特性參數(shù)與特性曲線：

流量Q：離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排送到管路系

統(tǒng)的液體體積。

壓頭（揚(yáng)程）H：離心泵對(duì)單位重量（1N）的液體所提供的有效能量。

效率?：總效率?=?v?m?h

軸功率N：泵軸所需的功率N?Ne?應(yīng)的Q、H、N值稱(chēng)為最正確工況參數(shù)，銘牌所標(biāo)出的參數(shù)就是此點(diǎn)的性能參數(shù)。（會(huì)使用IS水泵特性曲線表，書(shū)P117）

?-Q曲線對(duì)應(yīng)的最高效率點(diǎn)為設(shè)計(jì)點(diǎn)，對(duì)

三、氣蝕現(xiàn)象與安裝高度:

?氣蝕現(xiàn)象的危害：①離心泵的性能下降，泵的流量、壓頭和效率均降低。若生成大量的氣泡，則可能出現(xiàn)氣縛現(xiàn)象，且使離心泵中止工作。

②產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，影響離心泵的正常運(yùn)行和工作環(huán)境。③泵殼和葉輪的材料遭遇損壞，降低了泵的使用壽命。解決方案：為避免發(fā)生氣蝕，就應(yīng)設(shè)法使葉片入口附近的壓強(qiáng)高于輸送溫度下的液體飽和蒸氣壓。尋常，根據(jù)泵的抗氣蝕性能，合理地確定泵的安裝高度，是防止發(fā)生氣蝕現(xiàn)象的有效措施。?離心泵的汽蝕余量：

2

為防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，在離心泵人口處液體的靜壓頭（p1/pg）與動(dòng)壓頭（u1/2g）之和必需大于操作溫度下液體的飽和蒸氣壓頭（pv/pg）某一數(shù)值，此數(shù)值即為離心泵的氣蝕余量。

pupNPSH?1?1?v?g2g?g必需汽蝕余量：(NPSH)r?離心泵的允許吸上真空度：

2NPSH?HS?Hg?抗氣蝕性能好

?離心泵的允許安裝高度Hg（低于此高度0.5-1m）：

關(guān)離心泵先關(guān)閥門(mén)，后關(guān)電機(jī)，開(kāi)離心泵先關(guān)出口閥，再啟動(dòng)電機(jī)。

四、工作點(diǎn)及流量調(diào)理：

?管路特性與離心泵的工作點(diǎn)：

由兩截面的伯努利方程所得

全程化簡(jiǎn)。

聯(lián)解既得工作點(diǎn)。

?離心泵的流量調(diào)理：

1、改變閥門(mén)的開(kāi)度（改變管路特性曲線）；

2、改變泵的轉(zhuǎn)速（改變泵的特性曲線）；減小葉輪直徑也可以改變泵的特性曲線，但一般不

用。

3、泵串聯(lián)（壓頭大）或并聯(lián)（流速大）?往復(fù)泵的流量調(diào)理：

1、旁路調(diào)理；

2、改變活塞沖程和往復(fù)次數(shù)。

第三章、非均相物系的分開(kāi)（密度不同）

一、重力沉降二、離心沉降三、過(guò)濾一、重力沉降：

?沉降過(guò)程：

先加速（短），后勻速（長(zhǎng)）沉降過(guò)程。

?流型及沉降速度計(jì)算：（參考作業(yè)及例題）

-4

層流區(qū)（滯流區(qū)）或斯托克斯定律區(qū)：（1069.1)相應(yīng)沉降速度計(jì)算式：（公式不用記，把握運(yùn)算方法）

?計(jì)算方法：1、試差法：即先假設(shè)沉降屬于某一流型（譬如層流區(qū)），則可直接選用與該流型相應(yīng)的沉降速度公式計(jì)算ut，然后按ut檢驗(yàn)Ret值是否在原設(shè)的流型范圍內(nèi)。假使與原設(shè)一致，則求得的ut有效。否則，按算出的Ret值另選流型，并改用相應(yīng)的公式求ut。2、摩擦數(shù)群法：書(shū)p149

3、K值法：書(shū)p150?沉降設(shè)備：

為滿足除塵要求，氣體在降塵室內(nèi)的停留時(shí)間至少等于顆粒的沉降時(shí)間，所以：

單層降塵室生產(chǎn)能力：Vs?blut（與高度H無(wú)關(guān)，注意判斷選擇填空題）

blut（n+1為隔板數(shù)，n層水平隔板，能力為單層的（n+1）倍）多層降塵室：Vs?（n?1)二、離心沉降：

u?離心加速度：（慣性離心力場(chǎng)強(qiáng)度）T；重力加速度：g

R4d(?s??)uT4d(?s??)?離心沉降速度ur：；重力沉降速度uT：g3??R3???離心分開(kāi)因數(shù)KC：KC?222

uruTU?T（離心沉降速度與重力沉降速度的比值，表征離心沉降是重力沉降的多少倍）gR?離心沉降設(shè)備：

旋風(fēng)分開(kāi)器：利用慣性離心力的作用從氣流中分開(kāi)出塵粒的設(shè)備

性能指標(biāo)：

1、臨界粒徑dc：理論上在旋風(fēng)分開(kāi)器中能被完全分開(kāi)下來(lái)的最小顆粒直徑；2、分開(kāi)效率：總效率η0；分效率ηp（粒級(jí)效率）；3、分割粒徑d50：d50是粒級(jí)效率恰為50%的顆粒直徑；

4、壓力降△p：氣體經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分開(kāi)器時(shí)，由于進(jìn)氣管和排氣管及主體器壁所引起的摩擦阻力，

滾動(dòng)時(shí)的局部阻力以及氣體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能損失等，造成氣體的壓力降。

（標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)）

標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)Ne=5，?=8.0。

三、過(guò)濾：

?過(guò)濾方式：

1、餅層過(guò)濾：餅層過(guò)濾時(shí)，懸浮液置于過(guò)濾介質(zhì)的一側(cè)，固體物沉積于介質(zhì)表面而形成濾餅層。

過(guò)濾介質(zhì)中微細(xì)孔道的直徑可能大于懸浮液中部分顆位的直徑，因而，過(guò)濾之初會(huì)有一些細(xì)小顆粒穿過(guò)介質(zhì)而使濾液渾濁，但是顆粒會(huì)在孔道中迅速地發(fā)生“架橋〞現(xiàn)象（見(jiàn)圖），使小子孔道直徑的細(xì)小顆粒也能被截?cái)r，故當(dāng)濾餅開(kāi)始形成，濾液即變清，此后過(guò)濾才能有效地進(jìn)行?？梢?jiàn)，在餅層過(guò)濾中，真正發(fā)揮截?cái)r顆粒作用的主要是濾餅層而不是過(guò)濾介質(zhì)。餅層過(guò)濾適用于處理固體含量較高的懸浮液。

深床過(guò)濾：在深床過(guò)濾中，固體顆粒并不形成濾餅，而是沉積于較厚的粒狀過(guò)濾介質(zhì)床層內(nèi)部。懸浮液中的顆粒尺寸小于床層孔道直徑，當(dāng)顆粒隨流體在床層內(nèi)的曲折孔道中流過(guò)時(shí)，便附在過(guò)濾介質(zhì)上。這種過(guò)濾適用于生產(chǎn)能力大而懸浮液中顆粒小、含量甚微的場(chǎng)合。自來(lái)水廠飲水的凈化及從合成纖維紡絲液中除去極細(xì)固體物質(zhì)等均采用這種過(guò)濾方法。?助濾劑的使用及注意：為了減少可壓縮濾餅的滾動(dòng)阻力，有時(shí)將某種質(zhì)地堅(jiān)硬而能形成疏松餅層的另一種固體顆?；烊霊腋∫夯蝾A(yù)涂于過(guò)濾介質(zhì)上，以形成疏松餅層，使濾液得以暢流。這種預(yù)混或預(yù)涂的粒狀物質(zhì)稱(chēng)為助濾劑。

對(duì)助濾劑的基本要求如下：①應(yīng)是能形成多孔餅層的剛性顆粒，使濾餅有良好的滲透性、較高的空隙率及較低的滾動(dòng)阻力；

②應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性，不與懸浮液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不溶于液相中。應(yīng)予注意，－般以獲得清凈濾液為目的時(shí)，采用助濾劑才是適合的。?恒壓過(guò)濾方程式：（理解，書(shū)P175）

對(duì)于一定的懸濁液，若?、r'、及?皆可視為常數(shù)，令k?1，k——表征過(guò)濾物料特性?r'?的常數(shù)，數(shù)再令

；恒壓過(guò)濾時(shí)，壓力差△p不變，k、A、s都是常

?過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定：書(shū)P179,包括壓縮因子?板框壓力機(jī)：

過(guò)濾時(shí)，懸浮液在指定的壓強(qiáng)下經(jīng)濾漿通道自濾框角端的暗孔進(jìn)入框內(nèi)，濾液分別穿過(guò)兩側(cè)濾布，再經(jīng)鄰板板面流至濾液出口排走，固體則被截留于框內(nèi)，如下圖，待濾餅充滿濾框后，即中止過(guò)濾。

若濾餅需要洗滌，可將洗水壓人洗水通道，經(jīng)洗滌板角端的暗孔進(jìn)入板面與濾布之間。

第四章傳熱

一、熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱

二、總傳熱

三、換熱器及加強(qiáng)傳熱途徑一、熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱：

?傳熱基本方式：

1、熱傳導(dǎo)（宏觀無(wú)位移）：若物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，僅借分子、原子和自由電子等微

觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞稱(chēng)為熱傳導(dǎo)（又稱(chēng)導(dǎo)熱）。熱傳導(dǎo)的條件是系統(tǒng)兩部分之間存在溫度差，此時(shí)熱量將從高溫部分傳向低溫部分，或從高溫物體傳向與它接觸的低溫物體，直至整個(gè)物體的各部分溫度相等為止。2、熱對(duì)流（宏觀有位移）：流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移所引起的熱傳遞過(guò)程稱(chēng)為熱對(duì)流（簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)流）。熱對(duì)流僅發(fā)生在流體中。在流體中產(chǎn)生對(duì)流的原因有二：一是因流體中各處的溫度不同而引起密度的區(qū)別，使輕者上浮，重者下沉，流體質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生相對(duì)位移，這種對(duì)流稱(chēng)為自然對(duì)流；二是因泵（風(fēng)機(jī)）或攪拌等外力所致的質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)，這種對(duì)流稱(chēng)為強(qiáng)制對(duì)流。3、熱輻射（不需要介質(zhì)）：因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞，稱(chēng)為熱輻射。所有物體（包括固體、液體和氣體）都能將熱能以電磁波形式發(fā)射出去，而不需要任何介質(zhì)，也就是說(shuō)它可以在真空中傳播。

4、對(duì)流傳熱：流體流過(guò)固體壁面（流體溫度與壁面溫度不同）時(shí)的傳熱過(guò)程稱(chēng)為對(duì)流傳熱。1）流體無(wú)相變的對(duì)流傳熱流體在傳熱過(guò)程中不發(fā)生相變化，依據(jù)流體滾動(dòng)原因不同，可

分為兩種狀況。

①?gòu)?qiáng)制對(duì)流傳熱，流體因外力作用而引起的滾動(dòng)；

②自然對(duì)流傳熱，僅因溫度差而產(chǎn)生流體內(nèi)部密度差引起的流體對(duì)..滾動(dòng)。

2）流體有相變的對(duì)流傳熱流體在傳熱過(guò)程中發(fā)生相變化，它分為兩種狀況。①蒸氣冷凝，氣體在傳熱過(guò)程中全部或部分冷凝為液體；

②液體沸騰，液體在傳熱過(guò)程中沸騰汽化，部分液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w

對(duì)流傳熱的溫度分布狀況

對(duì)流傳熱是集熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)于一體的綜合現(xiàn)象。對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在層流內(nèi)層，因此，減薄層流內(nèi)層的厚度是加強(qiáng)對(duì)流傳熱的主要途徑。?傳熱過(guò)程中熱、冷流體（接觸）熱交換方式：（書(shū)p211）1、直接接觸式換熱和混合式換熱器；2、蓄熱式換熱和蓄熱器；3、典型的間壁式換熱器：（列管換熱器，區(qū)分殼程、管程、單/多殼程、單/多管程）

特定的管殼式換熱器傳熱面積：S=n?dLS——傳熱面積；n——管數(shù)；d——管徑，m；L——管長(zhǎng)，m。

?傳熱速率和熱通量：

傳熱速率Q（又稱(chēng)熱流量）指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)傳熱面積的熱量；傳熱速率=

傳熱推動(dòng)力（溫度差）?t；Q=R——整個(gè)傳熱面的熱阻，。C/W

傳熱熱阻R熱通量q（又稱(chēng)傳熱速度）指單位面機(jī)的傳熱速率。q=

dQdS；q=

?t。；R’——單位傳熱面積的熱阻，m2.C/WR'?熱傳導(dǎo)基本規(guī)律：

傅里葉定律：傅立葉定律為熱傳導(dǎo)的基本定律，表示通過(guò)等溫表面的導(dǎo)熱速率與溫度梯度及傳熱面積成正比，即：

?通過(guò)平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)：1、單層平壁的熱傳導(dǎo)：Q?t?t2?.S.?t??tQ?t?t?S(t1?t2)?1?q???bbbbRSR'?S?b——平壁厚度，m；

△t——溫度差，導(dǎo)熱推動(dòng)力，。C；

R?b——導(dǎo)熱熱阻，。C/W；?Sb?！獙?dǎo)熱熱阻，m2.C/W。?R'?2、多層平壁的熱傳導(dǎo)：在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，通過(guò)各層的導(dǎo)熱速率必相等，即Q=Q1=Q2=Q3;熱通量也相等：q=q1=q2=q3

（三層）

（n層）

?通過(guò)圓筒壁的熱傳導(dǎo)：1、單層圓筒壁的熱傳導(dǎo)：

Q??.Sm.?tr?r12?L?（t1?t2)Sm?2?rmLrm?2?rblnr2/r1ln2r1Q1=Q2=Q3=Qn（注意判斷選擇填空）q1>q2>q3>qn

2、多層圓筒壁的熱傳導(dǎo)：

（n層）

?保溫層的臨界直徑：

尋常，熱損失隨保溫層厚度的增加而減少。但是在小直徑圓管外包扎性能不良的保溫材料，隨保淚層厚度增加，可能反而使熱損失增大。

（散熱區(qū)、保溫區(qū)，d0大于B點(diǎn)保溫才

有意義）

二、總傳熱：（參考習(xí)題及例題）

?熱量衡算：

?總傳熱速率方程：Q=KS?tm?tm??t2??t1（△t2需大于△t1）?t2ln?t1

總傳熱系數(shù)K、總熱阻總熱阻=熱阻之和

1K

三、換熱器及加強(qiáng)傳熱途徑：

?間壁式換熱器的類(lèi)型：（把握原理書(shū)p277）

管式換熱器：1、蛇管式換熱器（沉浸式蛇管換熱器、噴淋式蛇管換熱器）2、套管式換熱器3、管殼式換熱器（固定管板式換熱器、U形管換熱器）板式換熱器：1、夾套式換熱器2、板式換熱器3、螺旋板式換熱器（I、II、III形）、翅片式換熱器：1、翅片管式換熱器2、版翅片式換熱器

熱管換熱器?間壁式換熱器加強(qiáng)傳熱途徑：1、增大平均溫度差△tm2、增大傳熱面積S1)翅化面；2）異形表面；3）多孔物質(zhì)結(jié)構(gòu)；4）采用小直徑傳熱管。3、增大總傳熱系數(shù)K1)提高流體的流速；2）加強(qiáng)流體的擾動(dòng)；3）在流體中加固體顆粒；4）采用短管換熱器；5）防止垢層形成和及時(shí)清除垢層。第五章、蒸發(fā)（不揮發(fā)溶質(zhì)）

一、概述及蒸發(fā)器

二、溶液沸點(diǎn)升高與溫度差損失三、多效蒸發(fā)及流程一、概述及蒸發(fā)器：

?單效蒸發(fā)與多效蒸發(fā)：?jiǎn)涡д舭l(fā)與多效蒸發(fā)在操作中一般用冷凝方法將二次燕汽不斷地移

出，否則蒸汽與沸騰溶液趨于平衡，使蒸發(fā)過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。若將二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝熱的操作稱(chēng)為單效蒸發(fā)。若將二次蒸汽引到下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，以利用其冷凝熱，這種串聯(lián)蒸發(fā)操作稱(chēng)為多效燕發(fā)。?常見(jiàn)蒸發(fā)器類(lèi)型及原理（書(shū)P302）

循環(huán)形（非膜式）蒸發(fā)器：1、中央循環(huán)管式（或標(biāo)準(zhǔn)式）蒸發(fā)器2、懸筐式蒸發(fā)器3、外熱式蒸發(fā)器4、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器

（單程型）膜式蒸發(fā)器：1、升膜蒸發(fā)器2、降膜蒸發(fā)器3、升-降膜蒸發(fā)器

4、刮板攪拌薄膜蒸發(fā)器

直接加熱蒸發(fā)器二、溶液沸點(diǎn)升高與溫度差損失：

?溶液的沸點(diǎn)：

溶液中含有不揮發(fā)的溶質(zhì)，在一致條件下，其蒸氣壓比純水的低，所以溶液的沸點(diǎn)就比純水的要高，兩者之差稱(chēng)為因溶液蒸氣壓下降而引起的沸點(diǎn)升高。

例如，常壓下20%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）NaOH水溶液的沸點(diǎn)為108.5℃，而水的沸點(diǎn)為100℃，此時(shí)溶液沸點(diǎn)升高8.5度。

由于有沸點(diǎn)升高現(xiàn)象，使同條件下蒸發(fā)溶液時(shí)的有效溫度差下降8.5℃，正好與溶液沸點(diǎn)升高值相等，故沸點(diǎn)升高又稱(chēng)為溫度差損失。?溫度差損失：（書(shū)P310）

溫度差損失不僅僅是由于溶液中含有了不揮發(fā)性溶質(zhì)引起的，蒸發(fā)器內(nèi)的操作壓力高于冷凝囂以戰(zhàn)勝二次蒸汽從蒸發(fā)器流到冷凝器的阻力損失、蒸發(fā)器的操作需維持一定的液面等因素都會(huì)造成溫度差損失。

’

1、因溶液蒸氣壓下降而引起的溫度差損失△

2、因加熱管內(nèi)液柱靜壓力而引起的溫度差損失△’’

3、由于管路滾動(dòng)阻力而引起的溫度差損失△’’’

三、多效蒸發(fā)及流程:（書(shū)P322，搞明白前后黏度、壓強(qiáng)、溫度）

P1>P2>P3T1>T2>T3溶液的沸點(diǎn)必純?nèi)軇┑母?，冷凝液的沸點(diǎn)高于二次蒸汽。

第六章蒸餾（液體混合物揮發(fā)度不同）

一、平衡關(guān)系

二、精餾原理及流程三、精餾過(guò)程計(jì)算

一：平衡關(guān)系：

?用飽和蒸氣壓和相平衡常數(shù)表示的氣液平衡關(guān)系：

由拉烏爾定律得出，p-溶液上方組分平衡分壓，Pa。p’

-在溶液溫度下純組分的飽和蒸氣壓，Pa。x-溶液中組分的摩爾數(shù)。下標(biāo)A表示易揮發(fā)組分，B表示難揮發(fā)組分。Xb=(1-Xa)

0p?pB泡點(diǎn)方程式xA?00pA?pB000pApAxApAp?pB露點(diǎn)方程式y(tǒng)A?道爾頓分壓定律得出。??00ppppA?pBpAp0xA0揮發(fā)度vA?對(duì)于理想溶液vA?。VB同理表示?pAxAxA相對(duì)揮發(fā)度：易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比???相圖：（t-x-y圖）（x-y圖）

vAp/x?AAvBpB/xB

3、相平衡方程式：y??x

1?(??1)x4、簡(jiǎn)單蒸餾流程特點(diǎn)：簡(jiǎn)單蒸餾是將原料液一次參與蒸餾釜中，在恒壓下加熱使之部分汽

化，產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)入冷凝器中冷凝，隨著過(guò)程的進(jìn)行，釜液中易揮發(fā)組分含量不斷降低，當(dāng)釜液組成達(dá)到規(guī)定值時(shí)，即中止蒸餾操作，釜液一次排出。

二、精餾原理及流程：

原理：液體混合物經(jīng)屢屢部分汽化和冷凝后，便可得

到幾乎完全的分開(kāi)。

流程：原料液經(jīng)預(yù)熱器加熱到指定溫度后．送入精餾塔的進(jìn)料板，在進(jìn)料板上與自塔上部下降的回流液體會(huì)集后，逐板溢流，最終流人塔底再沸器中。在每層板上，回流液體與上升蒸氣相互接觸，進(jìn)行傳熱傳質(zhì)過(guò)程。操作時(shí)，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為地底產(chǎn)品（釜?dú)堃矗糠忠后w汽化，產(chǎn)生上升蒸氣，依次通過(guò)各層塔板。塔頂蒸氣進(jìn)人冷凝器中被全部冷凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器后被送出作為塔頂產(chǎn)品（餾出液）。

尋常，將原料液進(jìn)入的那層板稱(chēng)為加料板，加料板以上的塔段稱(chēng)為精餾段加料板以下的塔段（包括加料板）稱(chēng)為提餾段。

三、精餾過(guò)程計(jì)算：

總物料衡算F=D+W易揮發(fā)組分衡算FxF=Dy+Wx塔頂易揮發(fā)組分的回收率?D?DxD?100%FxFW(1?xW)?100%

F(1?xF)塔釜難揮發(fā)組分的回收率?W?回流比:R?LD

最小回流比Rmin?xD?yqyq?xqR=(1.1~2.0)Rmin

操作線遠(yuǎn)離平衡線，NTR?L?V???設(shè)備費(fèi)?

V,??冷凝器、再沸器熱負(fù)荷??操作費(fèi)?

?進(jìn)料熱狀況的影響及q線方程q?IV?IFCP?t?r將1kmol原料變成飽和蒸汽所需熱量??IV?ILr1kmol原料的汽化潛熱，

并由此得到L=L+qF及V'=V+(q－1)F

進(jìn)料熱狀況對(duì)q值及q線的影響：

q線方程y??操作線方程：

xqx?F必過(guò)點(diǎn)e（x,x）

FFq?1q?1精餾段操作線方程：總物料衡算V=L+D

易揮發(fā)組分衡算Vyn+1=Lxn+DxD操作線方程yn?1?R1xn?xD必過(guò)點(diǎn)a（xD,xD）R?1R?1提餾段操作線方程：‘’

總物料衡算L=V+W

，，，，

易揮發(fā)組分衡算Lxm=Vym+1+WxW

操作線方程y'm?1L''W?'xm?'xW必過(guò)點(diǎn)C（x,x）

WWVV或y,m?1L'W'?'xm?'xWL?WL?W平衡線方程：y?x1?(??1)x

圖形關(guān)系（記?。?。

q=1,斜率為?，圖像為?特別泡點(diǎn)xq?x

F進(jìn)料露點(diǎn)q=0,斜率為0，圖像為?1、逐板計(jì)算法理論版層數(shù)計(jì)算：2、圖解法

逐板計(jì)算法：平衡關(guān)系操作關(guān)系平衡關(guān)系y?X????????X????????y????????X1D122計(jì)算到X?X（飽和液體進(jìn)料狀況，其他為X)nFq說(shuō)明第n層是加料板（n-1層）。提餾段：同理x?全塔效率與單板效率E＝

,。m?xw（m-1層）

y?yn?1xn?1?xnNT?100%EmV?nE?或mL**NPyn?yn?1xn?1?xn?塔板上氣液兩相的非理想滾動(dòng)

1.返混現(xiàn)象

液沫夾帶塔板上部分液體產(chǎn)生與液體主體滾動(dòng)方向相反的滾動(dòng)為液沫夾帶（又稱(chēng)霧沫夾帶）。即液滴被上升的氣體夾帶到上一層塔板上。

氣泡夾帶塔板上部分氣體產(chǎn)生與氣體主體方向相反的滾動(dòng)為氣泡夾帶。即氣泡被下降的液體卷入下一層塔板上。

2.氣體和液體的不均勻分布

氣體沿塔板的不均勻分布由于液面落差Δ的存在，氣體通過(guò)塔板時(shí)阻力大小不等，導(dǎo)致塔板上氣量分布不均。

液體沿塔板的不均勻分布由于液體橫向流過(guò)塔板時(shí)路徑長(zhǎng)短不一，使塔板的物質(zhì)傳遞量減少。不正確操作

液泛在操作過(guò)程中，塔板上液體下降受阻并逐漸在塔板上積累，這種現(xiàn)象稱(chēng)為液泛（也稱(chēng)淹塔）。根據(jù)引起液泛的原因不同，可以分為：

（1）降液管液泛液體流量過(guò)大降液管內(nèi)液體不能及時(shí)排出或氣體流量過(guò)大使降液管液面升高，均會(huì)引起降液管液泛。

（2）夾帶液泛氣速過(guò)大導(dǎo)致液沫夾帶量過(guò)大，板上液層增厚并各板液層相連造成液泛。嚴(yán)重漏液當(dāng)氣體通過(guò)篩孔的速度較小或氣體分布不均勻時(shí)，從孔道流下的液體量占液體流量的10％以上稱(chēng)為嚴(yán)重漏液。

第七章吸收（溶解度差異）

一、概述及平衡關(guān)系二、傳質(zhì)理論三、吸收塔計(jì)算一、概述及平衡關(guān)系：

1、吸收依據(jù)：混合物各組分在某種溶劑中溶解度差異1）分開(kāi)混合氣體以回收所需的組分；吸收2）除去有害組分以凈化氣體；目的3）制備某種氣體的溶液；4）工業(yè)廢氣的治理。2、吸收與解吸流程：

吸收過(guò)程進(jìn)行的方向與限度取決于溶質(zhì)在氣液兩相中的平衡關(guān)系。當(dāng)氣相中溶質(zhì)的實(shí)際分壓高于與液相成平衡的溶質(zhì)分應(yīng)時(shí)，溶質(zhì)便由氣相向液相轉(zhuǎn)移，即發(fā)生吸收過(guò)程。反之．假使氣相中溶質(zhì)的實(shí)際分壓低于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時(shí)，溶質(zhì)便由液相向氣相轉(zhuǎn)移，即發(fā)生吸收的逆過(guò)程，這種過(guò)程稱(chēng)為脫收（或解吸）?溫度與壓強(qiáng)的影響：

溫度?有利于吸收，反之即為解吸壓強(qiáng)?有利于吸收，反之即為解吸3、平衡關(guān)系:

摩爾比：Xi?xi液相中溶質(zhì)的摩爾數(shù)?液相中溶劑的摩爾數(shù)1?xi

Yi?yi氣相中溶質(zhì)的摩爾數(shù)?氣相中惰性組分的摩爾數(shù)1?yiciH1

亨利定律:pi*?Exipi*?H?EMS?S

H??EMS

yi?mxim?*E*Y?mXi

ip

4、吸收劑的選擇：

1）溶解度高（對(duì)溶質(zhì)組分）2）選擇性高3）揮發(fā)度小4）黏性小

5）其他（無(wú)毒、無(wú)腐蝕、經(jīng)濟(jì)、合理等）5、相平衡關(guān)系在吸收中的應(yīng)用：

1）判斷傳質(zhì)方向：若氣液相平衡關(guān)系為yi*?mxi或xi**假使氣相中溶質(zhì)的實(shí)際組成yi大于與液?yi/m，

*相溶質(zhì)組成相平衡的氣相溶質(zhì)組成yi**，即yi>yi（或液相的實(shí)際組成xi小于與氣相組成yi相

平衡的液相組成xi，即xi

即?X2?X1X2?X1?V??V?L?minY2*?Y1Y2*?Y1?L?min

塔高計(jì)算基本關(guān)系式（把握方法，不用記公式X1的計(jì)算為重點(diǎn)，參考作業(yè)）Z?Y1VVdYH稱(chēng)為氣相總傳質(zhì)單元高度OG==

?*Y2KYaΩKYaΩY?YZ?NOG·HOG（填料層高度）NOG=?dY稱(chēng)為氣相總傳質(zhì)單元數(shù)

Y2Y?Y*Y1NOG??dYY1?Y2Y1?Y2?Y1Y1?Y2??ln?

Y2Y?Y*(Y?Y*)m?Y1??Y2?Y2?YmY1傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算NOG?式中S???Y?mX21ln??1?S?1?S?1?S?Y2?mX2?mV為解吸因數(shù)（脫吸因數(shù)）。LY1?mX2值的大小反映了溶質(zhì)A吸收率的高低。

Y2?mX2NOL?式中A=

??Y?mX21ln??1?A?1?A?1?A?Y1?mX1?L稱(chēng)為吸收因數(shù)。mV4VSπu吸收塔塔徑的計(jì)算D?第八章、塔設(shè)備

一、概述

二、板式塔及流體力學(xué)性質(zhì)三、填料塔

一、概述（了解）：

作用：

1、使氣、液兩相充分接觸，適當(dāng)湍動(dòng)，以提供盡可能大的傳質(zhì)面積和傳質(zhì)系數(shù)，接觸后兩相又

能及時(shí)完善分開(kāi)；

2、在塔內(nèi)使氣、液兩相最大限度的接近逆流，以提供最大的傳質(zhì)推動(dòng)力。性能評(píng)估指標(biāo)：

1、通量——單位塔截面的生產(chǎn)能力，表征塔設(shè)備的處理能力和允許空塔氣速；

2、分開(kāi)效率——單位壓降塔的分開(kāi)效果，對(duì)板式塔以板效率表示，對(duì)填料塔以等板高度表示；3、適應(yīng)能力——操作彈性，表現(xiàn)為對(duì)物料的適應(yīng)性和對(duì)負(fù)荷波動(dòng)的適應(yīng)性；

塔設(shè)備在兼顧通量大、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)的前提下，還應(yīng)盡量滿足滾動(dòng)阻力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、金屬耗量少、造價(jià)低、易于操作控制等要求。

二、板式塔及流體力學(xué)性質(zhì)（了解）：

板式泡罩塔板

塔的篩板了解它們工作原理種類(lèi)浮閥塔板噴射形塔板

塔板上鼓泡狀（優(yōu)良工作狀態(tài)）氣液兩蜂窩狀

相的接泡沫狀（為了減少霧沫夾帶，大都控制在此狀態(tài)）觸狀態(tài)：噴射狀（優(yōu)良工作狀態(tài)）

板上壓降：

壓降增大?接觸時(shí)間??塔板效率??需求板數(shù)??設(shè)備費(fèi)塔釜溫度??能耗??操作費(fèi)??

霧沫夾帶：上升氣流穿過(guò)塔板上液層時(shí)，將板上液體帶入上層塔板的現(xiàn)象稱(chēng)為霧沫夾帶

漏液：錯(cuò)流型的塔板在正常操作時(shí)，液體應(yīng)沿塔板滾動(dòng)，在板上與垂直向上滾動(dòng)的氣體進(jìn)行錯(cuò)流

接觸后由降液管流下。當(dāng)上升氣體流速減小，氣體通過(guò)升氣孔道的動(dòng)壓不足以阻止板上液體經(jīng)孔道流下時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)漏液現(xiàn)象。

液泛：塔內(nèi)若氣、液兩相中之一的流量增大，使降液管內(nèi)液體不能順利下流，管內(nèi)液體必然積累，當(dāng)管內(nèi)液體增高到越過(guò)溢流堰頂部，于是兩板間液體相連，該層塔板產(chǎn)生積液，井依次上升，這種現(xiàn)象稱(chēng)為液泛，亦稱(chēng)淹塔。

液面落差：當(dāng)液體橫向流過(guò)板面時(shí)，為戰(zhàn)勝板面的摩擦阻力和極上部件（如泡罩、浮閥等）的局部阻力，需要一定液位差，則在板面上形成液面落差，以?表示。負(fù)荷性能圖：（把握，書(shū)下冊(cè)p158）

三、填料塔：（了解）

填料種類(lèi)：

規(guī)整格柵填料填料波紋填料脈沖填料

散裝拉西環(huán)

鮑爾環(huán)階梯環(huán)

弧鞍與矩鞍

金屬環(huán)矩鞍填料球形填料

流體滾動(dòng)性質(zhì)（了解，書(shū)P184）

第七章、枯燥（相對(duì)濕度差異）

一、枯燥概述

二、空氣性質(zhì)及H-I圖

三、枯燥過(guò)程物料衡算及熱量衡算四、枯燥動(dòng)力學(xué)

一、枯燥概述：

枯燥操作的必要條件是物料表面的水汽壓力必需大于枯燥介質(zhì)中水汽的分壓，兩者差別越大，枯燥操作進(jìn)行得越快。所以枯燥介質(zhì)應(yīng)及時(shí)將汽化的水汽帶走，以維持一定的擴(kuò)散推動(dòng)力。若枯燥介質(zhì)為水汽所飽和，則推動(dòng)力為零，這時(shí)枯燥操作即中止進(jìn)行。

對(duì)流枯燥特點(diǎn)：在對(duì)流于燥過(guò)程中，熱空氣將熱量傳給濕物料，物料表面水分即行汽化．并通過(guò)表面外的氣膜向氣流主體擴(kuò)散。與此同時(shí)，由于物料表面水分的汽化，物料內(nèi)部與表面間存在水分濃度的區(qū)別，內(nèi)部水分向表面擴(kuò)散，汽化的水汽由空氣帶走，所以枯燥介質(zhì)既是載熱體又是載濕體，它將熱量傳給物斜的同時(shí)把由物料中汽化出來(lái)的水分帶走。因此，枯燥是傳熱和傳質(zhì)相結(jié)合的操作．枯燥速率由傳熱速率和傳質(zhì)速率共同控制。

二、空氣性質(zhì)及H-I圖：

1、空氣性質(zhì)各參數(shù)?濕度HH?nMpv濕空氣中水汽的質(zhì)量kg水?vv?0.622濕空氣中絕干氣的質(zhì)量ngMgp?pvps

p?ps汽kg絕干氣?飽和濕度Hs?0.622?相對(duì)濕度φ??pv?100%ps

53

?濕比容?H?va?Hvv?(0.772?1.244H)?273?t?1.013?10m濕氣/kg干氣

273p?濕比熱cH?1.01?1.88HkJ/kg干氣℃

?焓I?(1.01?1.88H)t?2492HkJ/kg干氣

?濕球溫度：tw?t??露點(diǎn)溫度tdpd?kHrw?(Hw?H)

Hp

0.622?Hras(Has?H)(約等于濕球溫度)cH由pd根據(jù)飽和水蒸汽壓表查出