化工原理_王志魁_第四版___復(fù)習(xí)大綱和復(fù)習(xí)題解析

1、第一章 流體流動(dòng)1 流體靜力學(xué) 壓強(qiáng)的基準(zhǔn)； 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用?！暗葔好妗? 管內(nèi)流體流動(dòng)的基本方程式 流量與流速間的關(guān)系； 連續(xù)性方程及應(yīng)用； 柏努利方程及應(yīng)用要點(diǎn)。3 管內(nèi)流體流動(dòng)現(xiàn)象 黏度的單位及換算、影響因素（溫度）； 流體流動(dòng)類型及判據(jù)； 兩種基本流動(dòng)類型的區(qū)別。 “質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方式、管內(nèi)流速分布” “理解邊界層的概念及對(duì)傳質(zhì)傳熱的影響”4 管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦阻力損失 流動(dòng)阻力產(chǎn)生的原因和條件； 摩擦系數(shù)的影響因素（P37圖1-28）； 當(dāng)量直徑； 直管及局部阻力計(jì)算。5 管路計(jì)算6 流量的測(cè)定 常見流量計(jì)的類型及應(yīng)用。 流體流動(dòng)問答題 1 流體流動(dòng)有哪兩種基本流動(dòng)類型，如何判斷？

2、2 從質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方式和管內(nèi)流速分布兩方面說明層流和 湍流的區(qū)別。 3 一定量的液體在圓形直管內(nèi)作滯流流動(dòng)。若管長(zhǎng)及 液體物性不變，而管徑減至原有的一半，問因流動(dòng) 阻力產(chǎn)生的能量損失為原來的多少倍？若流動(dòng)處于 完全湍流區(qū)，則結(jié)果如何？簡(jiǎn)要寫出推導(dǎo)過程。 4 期中問答題1 5 P55 1-6 流體流動(dòng)的計(jì)算 主要計(jì)算公式： 流量與流速間關(guān)系式； 連續(xù)性方程； 柏努利方程； 摩擦阻力損失計(jì)算式。注意：截面選取、壓強(qiáng)基準(zhǔn)、儲(chǔ)槽液面流速可略。局部阻力系數(shù)與截面選取應(yīng)一致 輔助計(jì)算式： 當(dāng)量直徑、雷諾數(shù)、功(效)率和計(jì)算流體流動(dòng)的計(jì)算 計(jì)算類型： （1）求輸送設(shè)備的功率（效率）； （2）求設(shè)備間的相對(duì)位置；

3、 （3）求輸送的流量； （4）求某截面處壓強(qiáng)； （5）求管徑。 注意：?jiǎn)挝坏囊恢滦浴?1 離心泵的工作原理 氣縛現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因、如何防止。2 離心泵的主要部件及其作用3 離心泵的主要性能參數(shù)4 離心泵的特性曲線 一定轉(zhuǎn)速下離心泵特性曲線的特點(diǎn)； 輸送流體的密度和黏度變化對(duì)離心泵的流量、 揚(yáng)程、軸功率及效率的影響。5 離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié) “工作點(diǎn)”、“額定點(diǎn)（設(shè)計(jì)點(diǎn)）” ； 離心泵常用的流量調(diào)節(jié)方法，流量調(diào)節(jié)時(shí)工 作點(diǎn)的變化，畫圖示意。6 離心泵的汽蝕現(xiàn)象和安裝高度 汽蝕現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因、如何防止，表示離 心泵汽蝕性能的主要參數(shù)。 “通過計(jì)算判斷是否發(fā)生汽蝕”7 離心泵的操作和選型 啟動(dòng)

4、和關(guān)閉時(shí)的要點(diǎn)及原因； 選型主要依據(jù)。 8 正位移泵 特點(diǎn)、舉例。流體輸送設(shè)備問答題 1 簡(jiǎn)述離心泵的工作原理。 2 說明離心泵的主要部件及其作用。 3 氣縛和汽蝕產(chǎn)生的原因、現(xiàn)象、如何防止？ 4 離心泵在啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)的操作要點(diǎn)有哪些？ 說明原因。 5 已知泵入口真空度和操作溫度下液體的飽和 蒸汽壓，通過計(jì)算判斷是否會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象？ 6 正位移泵有哪些操作特性？列舉幾種常見正位移泵。 流體輸送設(shè)備的計(jì)算 計(jì)算類型： （1）離心泵安裝高度的確定； （2）工作點(diǎn)的確定1 重力沉降 沉降速度的定義和計(jì)算； 降塵室的計(jì)算； 指定粒徑的顆粒能夠完全分離下來的必要條件 沉降速度、臨界粒徑、生產(chǎn)能力三者之間

5、的關(guān)系 多層降塵室的計(jì)算要點(diǎn)?！胺謱印?降塵室生產(chǎn)能力與沉降速度和底面積有關(guān)，與高度無關(guān)。降塵室分層后，若要求分離的最小顆粒直徑不變，則沉降速度不變、沉降時(shí)間減少、生產(chǎn)能力增大。 2 過濾 工業(yè)上常見過濾方式及其特點(diǎn)； 過濾速率基本方程； 形式、影響因素、簡(jiǎn)化假設(shè) 恒壓過濾方程及其應(yīng)用。 過濾常數(shù)K的定義式和影響因素 過濾介質(zhì)阻力可以忽略的含義 沉降的計(jì)算 計(jì)算公式： 層流區(qū)的沉降速度計(jì)算公式； 沉降速度與生產(chǎn)能力、沉降面積之間的關(guān)系； 多層降塵室的層數(shù)與總處理量(總沉降面積)和 單層處理量(單層沉降面積)間的關(guān)系式。沉降的計(jì)算 計(jì)算類型： （1）求能夠分離下來的最小顆粒直徑； （2）求沉降速

6、度或生產(chǎn)能力； （3）求氣流水平流速； （4）求沉降面積或多層降塵室的層數(shù)或高度。 注意計(jì)算步驟中的假設(shè)和校核！過濾的計(jì)算 計(jì)算公式： 恒壓過濾方程式； 濾框體積（濾渣體積）的計(jì)算式； 單框過濾面積、總過濾面積及框數(shù)的關(guān)系。 輔助計(jì)算式： 注意過濾面積計(jì)算式過濾的計(jì)算 計(jì)算類型： （1）求過濾常數(shù)； （2）求獲得某濾液(濾渣)量需要的過濾時(shí)間； （3）求某過濾時(shí)間下獲得的濾液(濾渣)量； （4）求過濾面積或?yàn)V框數(shù)目及框厚。 注意恒壓過濾方程中的過濾時(shí)間和濾液體積均為累積量！1 熱量傳遞的三種方式2 熱傳導(dǎo) 傅立葉定律； 熱導(dǎo)率的含義和影響因素；固體液體氣體 穩(wěn)態(tài)傳熱的含義及其在多層平壁導(dǎo)熱中的

7、體現(xiàn)。 理解傳熱速率表示為推動(dòng)力/阻力的含義熱導(dǎo)率大、則熱阻大，該層的溫降也大。 3 對(duì)流傳熱 對(duì)流傳熱的機(jī)理； 間壁兩側(cè)溫度分布，熱阻集中在層流底層 蒸汽冷凝的兩種方式（特點(diǎn)和影響因素）； 滴狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于膜狀冷凝 對(duì)流傳熱系數(shù)的影響因素； 典型流體的對(duì)流傳熱系數(shù)的大致范圍。 有相變的流體對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于無相變流體的對(duì)流傳熱系數(shù)，間壁換熱時(shí)壁面溫度接近于對(duì)流傳熱系數(shù)大的一側(cè)流體溫度。4 兩流體間傳熱過程的計(jì)算5 換熱器 換熱器采用逆流換熱的優(yōu)缺點(diǎn)； 管殼式換熱器的分類（按照熱補(bǔ)償方式）； 換熱器設(shè)計(jì)中流體流徑的選擇原則、管間設(shè) 置折流擋板的原因； 強(qiáng)化傳熱的主要途徑。傳熱問答

8、題1 畫出間壁兩側(cè)流體傳熱時(shí)任一截面的溫度分布圖，并說明對(duì)流傳熱熱阻集中在層流底層中的原因。2 影響對(duì)流傳熱系數(shù)的因素有哪些？3 工業(yè)生產(chǎn)中為何常采用逆流換熱？4 P181 4-195 管殼式換熱器在什么情況下要考慮采取熱補(bǔ)償措施，按照熱補(bǔ)償方式不同可分為哪幾種？傳熱問答題 6 管殼式換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，下列各流體通常走管程還 是殼程，為什么？ （1）腐蝕性的流體；（2）飽和蒸氣冷凝； （3）壓力高的流體；（4）黏度大的流體。計(jì)算公式： 熱量衡算式（求流量或流體出口溫度）； 傳熱速率方程； 對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算式； 總傳熱系數(shù)計(jì)算式； 換熱面積計(jì)算式。傳熱過程的計(jì)算 計(jì)算類型： （1）計(jì)算加熱介質(zhì)或冷卻

9、介質(zhì)的流量； （2）計(jì)算流體的出（入）口溫度； （3）計(jì)算換熱量； （4）確定某側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)； （5）計(jì)算（校核）換熱面積或管長(zhǎng)（管數(shù)）。注意：相變換熱情況下熱量的計(jì)算； 不同流向時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差的計(jì)算； 總傳熱系數(shù)與面積或直徑相對(duì)應(yīng)。1 吸收操作的依據(jù)2 氣液相平衡關(guān)系亨利定律 亨利定律的不同表達(dá)形式、各系數(shù)的影響因素 (物系、溫度、壓力)及相互關(guān)系； 傳質(zhì)方向的判斷和傳質(zhì)推動(dòng)力的確定。 氣相中溶質(zhì)分壓大于與其接觸的液相平衡分壓時(shí)，發(fā)生吸收過程，操作線位于平衡線的上方。3 吸收過程的傳質(zhì)速率 兩相間傳質(zhì)雙膜理論； 穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)的含義； 傳質(zhì)速率表達(dá)式的含義、推動(dòng)力和阻力 （傳質(zhì)系數(shù)）的對(duì)

10、應(yīng)關(guān)系； 氣膜控制和液膜控制。 吸收溶解度很大的氣體，傳質(zhì)過程速率通常受氣膜控制，吸收溶解度很小的氣體，傳質(zhì)過程速率通常受液膜控制。4 吸收塔的計(jì)算 回收率（吸收率）； 最小液氣比； 吸收劑用量對(duì)設(shè)備費(fèi)用和塔操作的影響。吸收問答題 1 簡(jiǎn)述雙膜理論的基本要點(diǎn)。 2 吸收劑用量對(duì)吸收操作有何影響？如何確定適 宜液氣比？ 3 在 圖上給定吸收操作線和平衡線，確定 塔頂及塔底的吸收推動(dòng)力。 4 通過計(jì)算說明傳質(zhì)方向和推動(dòng)力。如P231 5-9吸收問答題 5 通過計(jì)算說明吸收過程是液膜控制還是氣膜控 制。如P232 5-12 6 推導(dǎo)純吸收劑吸收時(shí)，最小液氣比與吸收率和 相平衡常數(shù)之間的關(guān)系。計(jì)算公式

11、： 摩爾比與摩爾分?jǐn)?shù)的換算； 全塔物料衡算； 操作線方程; 最小液氣比的計(jì)算公式； 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算公式； 傳質(zhì)單元高度的計(jì)算公式； 填料層高度的計(jì)算公式。吸收塔的計(jì)算 計(jì)算類型： （1）求吸收劑用量； （2）求出塔吸收液組成或吸收尾氣組成； （3）求傳質(zhì)單元數(shù)； （4）求傳質(zhì)單元高度或確定傳質(zhì)系數(shù)； （5）計(jì)算（校核）填料層高度。 1 蒸餾操作的依據(jù)2 汽液相平衡關(guān)系拉烏爾定律 相對(duì)揮發(fā)度的定義及影響因素。 相對(duì)揮發(fā)度越大，說明兩組分越易分離3 精餾原理 精餾操作基本原理（多次部分汽化和部分冷凝）； 理論板概念； 實(shí)現(xiàn)連續(xù)精餾操作的必要條件； 沿塔高溫度和組成的變化趨勢(shì)；4 雙組分連續(xù)精餾的

12、計(jì)算與分析 采出率、回收率； 恒摩爾流假設(shè)內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)條件； 五種進(jìn)料熱狀態(tài)下的q值及板上負(fù)荷的變化； 平衡線、操作線、進(jìn)料線及相對(duì)位置； 根據(jù)已知的操作線和進(jìn)料線確定回流比、進(jìn)料狀態(tài)等參數(shù)。 理論板數(shù)的確定（圖解和逐板計(jì)算）； 全回流和最小回流比的特點(diǎn)； 適宜回流比的確定。 蒸餾問答題1 實(shí)現(xiàn)精餾連續(xù)穩(wěn)定操作的必要條件是什么？ 2 雙組分連續(xù)精餾計(jì)算中應(yīng)用的基本假設(shè)有哪兩個(gè)？說明 其內(nèi)容。 3 精餾塔的操作線為直線的前提假設(shè)是什么，其成立條件 是什么？ 4 精餾塔的進(jìn)料熱狀態(tài)有哪幾種？不同進(jìn)料狀態(tài)下的q值 有何不同？ 5 作圖確定最小回流比，寫出計(jì)算公式； 6 分析精餾過程中回流比大小對(duì)操作費(fèi)

13、用和設(shè)備費(fèi)用的 影響，并說明適宜回流比如何確定。雙組分連續(xù)精餾的計(jì)算計(jì)算公式： 全塔物料衡算（常用于求塔頂及塔底流量）； 操作線方程（常用于求理論板數(shù)及板上組成）； 進(jìn)料線方程；（與平衡線聯(lián)立求交點(diǎn)，確定最小回流比；與精餾段操作線聯(lián)立，確定提餾段操作線） 平衡線方程；（與進(jìn)料線聯(lián)立求交點(diǎn)，確定最小回流比）最小回流比計(jì)算公式。雙組分連續(xù)精餾的計(jì)算 計(jì)算類型： （1）求塔頂和塔底流量（采出率或回收率）； （2）求回流比（最小回流比）； （3）求精（提）餾段上升汽相和下降液相流量； （4）確定精（提）餾段操作線方程； （5）求理論板數(shù)（圖解和逐板計(jì)算）； （6）求板上氣相或液相組成。1、采用如圖所示

14、的輸送系統(tǒng)，將水池中的清水（密度為1000kg/m3）輸送到噴淋塔中。塔壓力表的讀數(shù)為100kPa。吸入和壓出管路總長(zhǎng)為100m（包括管出入口和全部管件的當(dāng)量長(zhǎng)度）。管內(nèi)摩擦系數(shù)可取為0.032，輸送管尺寸為1084mm。泵的有效功率為4kW，輸水量為40m3/h。確定壓出管出口距水池液面的垂直距離2、在一管路系統(tǒng)中，用離心泵將密度為1000kg/m3的清水從敞口地面水池輸送到高位密封儲(chǔ)槽（其表壓為9.81104Pa），兩槽液面的位差10m。管路直管長(zhǎng)為50m，管路上裝有2個(gè)900彎頭、一個(gè)全開閘閥和一個(gè)底閥。管內(nèi)徑均為40mm，摩擦系數(shù)為0.02。900彎頭 ，全開閘閥，底閥。試求：（1）該

15、管路的特性曲線方程；（2）若離心泵的特性曲線方程為（式中單位：m；單位：m3/s），泵的效率為0.7，求該管路的輸送量及泵的軸功率。3、見期中試卷流體流動(dòng)計(jì)算題 或第一章作業(yè)補(bǔ)充題。 （摩擦系數(shù)可視為已知）1 采用長(zhǎng)、寬、高分別為1063m的降塵室處理含塵爐氣，降塵室內(nèi)分為5層。含塵爐氣的體積流量為10000m3/h，已知操作溫度下的氣體黏度為3.410-5Pas，密度為0.5kg/m3，礦塵密度為4000kg/m3。試問該降塵室能否完全沉降20以上的塵粒？2 見期中試卷沉降計(jì)算題3 用板框壓濾機(jī)在恒定壓差下過濾某懸浮液，已知操作條件下的過濾常數(shù)K為7.510-5m2/s，qe為0.012m3

16、/m2，每獲得1m3濾液得濾餅0.05m3。要求每一操作周期得8m3濾液，過濾時(shí)間為0.5h。濾餅不可壓縮。求： （1）過濾面積；（2）現(xiàn)有一臺(tái)板框壓濾機(jī)，每框的邊長(zhǎng)為635mm，需要多少個(gè)框能滿足要求？框厚是多少？4 用板框壓濾機(jī)在恒定壓差下過濾某懸浮液，已知過濾方程為 的單位為s。（1）如過濾0.5h可獲得8m3濾液，則需要內(nèi)邊長(zhǎng)為635mm的正方形濾框多少個(gè)？2）過濾常數(shù)K和qe各是多少？1、在單程列管式換熱器中，用25流量為3300kg/h的水將180流量為3960kg/h的油降溫到72，已知油走管程，其比熱容為2.1kJ/(kg)，水走殼程，其比熱容為4.18kJ/(kg)。換熱器的

17、管長(zhǎng)為4m，內(nèi)有25mm2mm的列管42根。管外水側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為1700W/(m2K)，水側(cè)和油側(cè)污垢熱阻分別為1.7610-4m2K/W和5.810-4m2K/W。管壁熱阻可忽略，不計(jì)熱損失。計(jì)算管內(nèi)油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)。 2、某廠采用一套管式換熱器冷凝2000kg/h甲苯蒸汽，冷凝溫度為110，甲苯的汽化潛熱為363kJ/kg，其冷凝傳熱系數(shù)為5600 W/(m2)。冷卻水于20及5000kg/h的流量進(jìn)入套管內(nèi)管（內(nèi)管尺寸為57mm3.5mm），其比熱容為4.174 kJ/(kg)，對(duì)流傳熱系數(shù)為2900W/(m2)。忽略管壁及垢層熱阻，且不計(jì)熱損失。求：（1）冷卻水的出口溫度；2）套管

18、的有效長(zhǎng)度。（補(bǔ)充題：在一單程管殼式換熱器中，管內(nèi)為某溶液呈湍流流動(dòng)，流量為15000kg/h，溫度由15升到75，其平均比熱容為4.18 kJ/(kg)，其對(duì)流傳熱系數(shù)為550 W/(m2)。殼程為110的飽和蒸汽冷凝，并在飽和溫度下排出，其對(duì)流傳熱系數(shù)為10000 W/(m2)。換熱器管束由長(zhǎng)4m的25mm2.5mm鋼管組成，管壁導(dǎo)熱系數(shù)為29W/(m)，垢層熱阻與熱損失可略。求列管根數(shù)。1、已知某填料吸收塔直徑為1m，填料層高度4m。用清水逆流吸收空氣混合物中某可溶組分，該組分進(jìn)口濃度為8%，出口為1%（均為摩爾百分?jǐn)?shù)），混合氣流量為30kmol/h，操作條件下的相平衡關(guān)系為Y=1.2X ，操作液氣比為2.5。試求：（1）操作液氣比為最小液氣比的多少倍?（2）出塔液體中溶質(zhì)的含量？（3）氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)？2、流率為0.04kmol/(m2s)的空氣混合氣中含氨2%（體積%），擬用一逆流操作的填料吸收塔回收其中95%的氨。塔頂噴入濃度為0.0004（摩爾分率）的稀氨水溶液，液氣比為最小液氣比的1.5倍，操作范圍內(nèi)的平衡關(guān)系為Y=1.2X，所用填料的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)=0.052kmol/(m3s)，試求：（1）液體離開塔底時(shí)的濃度；（2）填料層高度。3、某逆流填料吸收塔，用純?nèi)軇┑葴匚栈旌蠚庵械目扇芙M分A。已知入塔混