化工原理基本知識點

第一章流體流淌一、壓強1、單位之間的換算關系：2、壓力的表示（1）絕壓：以一定真空為基準的壓力實際數(shù)值稱為一定壓強（簡稱絕壓），是流體的真實壓強。（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、流體靜力學方程式二、牛頓粘性定律τ為剪應力；為速度梯度；為流體的粘度；粘度是流體的運動屬性，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cp液體的粘度隨溫度上升而減小，氣體粘度隨溫度上升而增大。三、連續(xù)性方程若無質量積累，通過截面1的質量流量與通過截面2的質量流量相等。對不行壓縮流體即體積流量為常數(shù)。四、柏努利方程式單位質量流體的柏努利方程式：稱為流體的機械能單位重量流體的能量衡算方程：：位壓頭（位頭）；：動壓頭（速度頭）；：靜壓頭（壓力頭）有效功率：軸功率：五、流淌類型雷諾數(shù)：是一無因次的純數(shù)，反映了流體流淌中慣性力與粘性力的對比關系。（1）層流：：層流（滯流），流體質點間不發(fā)生互混，流體成層的向前流淌。圓管內(nèi)層流時的速度分布方程：層流時速度分布側型為拋物線型（2）湍流：湍流（紊流），流體質點間發(fā)生互混，特點為存在橫向脈動。即，由幾個物理量組成的這種數(shù)稱為準數(shù)。六、流淌阻力1、直管阻力——范寧公式（1）層流時的磨擦系數(shù)：，層流時阻力損失與速度的一次方成正比，層流區(qū)又稱為阻力一次方區(qū)。（2）湍流時的摩擦系數(shù)①（莫狄圖虛線以下）:給定，隨增大而增大；給定，隨增大而減小。（,雖然增大時,增大,減小，但總的是增大的）②（莫狄圖虛線以上），僅與有關，,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（1）阻力系數(shù)法為局部阻力系數(shù)，無因次。出口損失；進口損失2、當量長度法留意：（1）管路出口動能和出口損失只能取一項。（2）不管突然擴大還是縮小，u均取細管中的流速；七、困難管路1、分支管路(1)連續(xù)性方程：總管的質量流量等于各分支管路上的質量流量之和，對不行壓縮流體(2)無軸功時的柏努利方程：2、并聯(lián)管路八、流量測量1、變壓頭的流量計（恒截面）：（1）測速管（皮托管）；（2）孔板流量計；（3）文立里流量計2、變截面（恒壓差）流量計——轉子流量計第二章流體輸送機械一、離心泵的主要部件葉輪：泵殼（蝸殼）：（1）集液作用，（2）轉能作用二、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，泵入口處形成真空，當真空達到一定時①液體部份汽化；②溶于水中的氧逸出，含汽泡的液體進入高壓區(qū)后，汽泡急劇凝聚裂開，產(chǎn)生高頻、高沖擊力的水擊現(xiàn)象，造成對葉輪和泵殼的沖擊，使材料疲憊而受到破壞，這種現(xiàn)象稱為氣蝕現(xiàn)象。三、離心泵的特性曲線H～Q：Q增大，H減小。N～Q：Q增大，N增大；流量為0時N最小所以泵要在流量為0時啟動。η～Q：Q增大，η先增大（流量為0時η為0），達到最大值后減小。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：指為避開發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，離心泵入口處可允許達到的真空度：是在1at下以20℃的清水為介質進行的，若輸送液體或操作條件與此不符，則應校正。泵的允許安裝高度：由于Hs隨流量Q的增大而減小，所以計算安裝高度時應以最大流量下的Hs計算。2、氣蝕余量法允許氣蝕余量：指泵入口處的靜壓頭與動壓頭之和必需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。泵的允許安裝高度隨流量的增大而增大，在確定安裝高度時應取最大流量下的。五、離心泵的工作點和流量調整泵的特性曲線與管路特性曲線的交點，即為離心泵的工作點。1、管路特性曲線調整流量關小出口閥門，阻力變大，管路特性曲線變陡，工作點由M→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，工作點由M→M2，Q增大，H減小。2、泵的特性曲線調整流量（1）變更轉速：若離心泵的轉速變更不大（≤20%），則有比例定律：;;轉速提高，泵的特性曲線上移，工作點由M→M1，Q增大，H增大。轉速降低，泵的特性曲線下移，工作點由M→M2，Q減小，H減小。（2）切削葉輪：切割定律若某一離心泵的葉輪經(jīng)切割變?。ā?0%），則有切割定律：切割后泵的特性曲線下移，工作點由M→M2，Q減小H減小。;;（3）離心泵的串、并聯(lián)①泵的并聯(lián)兩臺離心泵并聯(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泵流量相加，管路特性曲線越平坦，泵的并聯(lián)工作愈有利。和滿意泵1的特性曲線方程，和滿意泵2的特性曲線方程。②泵的串聯(lián)兩臺離心泵串聯(lián)，一定流量下的總壓頭等于兩單臺泵壓頭相加，總壓頭總是小于兩臺泵壓頭的兩倍。管路特性曲線越平坦，泵的串聯(lián)工作愈有利。和滿意泵1的特性曲線方程，和滿意泵2的特性曲線方程。六、往復泵1、往復泵的特征（1）具有正位移特性。(壓頭與流量之間無聯(lián)系)（1）有自吸作用；（2）流量具有不勻稱性；單動泵；雙動泵A為活塞的表面積，a為活塞桿的截面積，n往復頻率，s為活塞的沖程。2、往復泵的流量調整（1）往復泵的工作點：管路特性曲線與泵的特性曲線的交點。（2）往復泵的流量調整①旁路調整：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。②變更活塞往復頻率和沖程。第三章非均相物系的分別和固體流態(tài)化一、形態(tài)系數(shù)φ（球形度）：對球形顆粒φ＝1；非球形顆粒，φ<1，顆粒的形態(tài)越接近球形，φ越接近1；二、床層空隙率ε：反映床層疏密程度三、重力沉降d為顆粒直徑，μ為流體的粘度。①層流區(qū)（斯托克斯阻力定律）：(10-4<Ret<1)②過渡區(qū)（艾倫區(qū)）：(1<Ret<1000)③湍流區(qū)（牛頓區(qū)）：ξ=0.44(1000<Rep<2×105)四、重力沉降設備降塵室的生產(chǎn)實力：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。五、恒壓過濾基本方程式或或六、濾餅的洗滌1、洗滌速率洗滌速率指單位時間內(nèi)消耗的洗水體積即①橫穿洗法：②量換洗法：2、洗滌時間以的洗水洗滌濾餅，洗滌時間:七、間隙過濾機的生產(chǎn)實力操作周期：生產(chǎn)實力：Q=V/T第四章傳熱一、傳熱速率Δt為傳熱溫差，R為整個傳熱面的熱阻平壁導熱的熱阻：圓筒壁導熱熱阻：為圓筒壁的厚度；為圓筒壁的對數(shù)平均面積；為圓筒壁的對數(shù)平均半徑。對流傳熱熱阻：二、熱量衡算若忽視熱損失時，熱流體放出的熱量等于冷流體汲取的熱量流體無相變：流體有相變：c三、總傳熱速率方程傳熱面積：（我國以外表面積為準）總傳熱系數(shù)：總熱阻由熱阻大的那一側的對流傳熱所限制，當兩個流體的對流傳熱系數(shù)相差較大時，要提高k，關鍵在于提高對流傳熱系數(shù)較小一側的α。平均溫差：逆流有利于增大傳熱溫差、減小傳熱面積、節(jié)約加熱劑或冷卻劑用量、減小傳熱面積；并流有利于限制流體的出口溫度。四、迪特斯（Dittus）—貝爾特（Boelter）關聯(lián)式在壁溫柔流體平均溫度相差不大的狀況下：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流傳熱系數(shù)。2、液體沸騰第五章蒸餾一、全塔物料衡算總物料衡算：F=D+W易揮發(fā)組分質量衡算：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)二、志向體系的汽液平衡方程相對揮發(fā)度α愈大，表示A較B愈易揮發(fā)，愈有利于分別，α=1時y=x，混合液不能用一般的蒸餾方法進行分別。三、操作線方程1、精餾段的操作線方程（稱為回流比）表示在一定操作條件下，由第n板下降的液相組成xn與相鄰的n+1板的上升蒸汽組成yn+1間的關系。2、提餾段操作線方程：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系。四、進料方程1、進料熱狀態(tài)參數(shù)q表示進料熱狀態(tài)參數(shù)即1kmol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'的關系3、進料方程（q線方程）為兩操作線交點的軌跡五、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02、最小回流比正常平衡曲線時最小回流比為q線與平衡線交點的坐標六、塔高和塔徑塔高：（NP為實際塔板數(shù)，E全塔效率，Ht板間距）塔徑：D：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pi~xi表示的平衡關系E：亨利系數(shù)（Pa，kpa）；難溶氣體E很大，易溶氣體E很小；對一定的氣體和一定的溶劑，E隨溫度上升而加大，體現(xiàn)出氣體的溶解度隨溫度上升而減小的趨勢。2、以pi~ci表示的平衡關系ci：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隨溫度上升而減小。3、以y~x表示的平衡關系m：相平衡常數(shù)，二、汲取速率方程式膜汲取速率方程（1）氣膜以壓差(pA-pAi)為推動力：以摩爾分率差(yA-yAi)表示推動力：（2）液膜以摩爾濃度差(ci-c)為推動力：以摩爾分率差(xi-x)為推動力：2、總汲取速率方程(pA-pA*)表示總推動力：(cA*-cA)為總推動力:三、全塔物料衡算在逆流操作的汲取塔內(nèi)，氣體自下而上、液體自上而下流淌，塔頂11'、塔底22'對溶質A做全塔物料衡算：溶質的汲取率或回收率：四、汲取塔的操作線方程與操作線或L/V稱為液氣比。汲取操作中，汲取操作線必位于平衡線上方，即溶質在氣相中的實際濃度總是高于與之接觸的液相的平衡濃度即Y>Y*，Y-Y*就是汲取操作中的推動力；若操作線位于平衡線的下方，則進行脫吸操作。五、汲取劑用量的確定正常狀況下最小液氣比：(L/V)min稱為最小液氣比，X1*表示與Y1成平衡的汲取液濃度，若平衡關系滿意亨利定律X1*=Y1/m六、填料層高度傳質單元高度：傳質單元數(shù)：(,)稱為脫吸因數(shù)，為平衡線的斜率m與操作線的斜率L/V的比值。S小于1有利于提高溶質的汲取率，出塔氣體與進塔液體趨近平衡，需采納較大的液體量使操作線斜率大于平衡線斜率（即S小于1）；若要獲得最濃的汲取液，必使出塔液體與進塔氣體趨近平衡，要求采納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1、濕度H（濕含量）絕干空氣，H=0去濕實力最大；飽和空氣去濕實力為02、相對濕度Φ絕干空氣Φ=0，去濕實力最大；飽和空氣Φ=1，無去濕實力。3、比容（濕容積υH）以1kg絕干空氣為基準的濕空氣的體積稱為濕空氣的比容，又稱濕容積υH，單位為：m3濕空氣/kg絕干氣4、比熱容cH常壓下，將濕空氣中1kg絕干空氣及相應的Hkg水氣的溫度上升或降低1℃所須要或放出的熱量稱為比熱容cH表示,單位kJ/kg絕干氣·℃。5、焓I以1kg絕干空氣為基準的絕干空氣的焓與相應Hkg水氣的焓之和為濕空氣的焓I，單位，kJ/kg絕干氣6、干球溫度t、與濕球溫度tw、絕熱飽和冷卻溫度tas、露點td二、濕物料的性質1、濕基含水量ω2、干基含水量X：三、干燥過程中的物料衡算1、水分蒸發(fā)量W2、空氣消耗量L濕空氣的消耗量Lw3、干燥產(chǎn)品的流量G2四、干燥系統(tǒng)的熱量衡算溫度為t。，濕度為H。,焓為I。的簇新空氣，經(jīng)預熱器后狀況為t1、H1(=H。)、I1；在干燥器中與濕物料進行逆流干燥，離開干燥器時濕度增加而溫度下降，狀況變?yōu)閠2、H2、I2，絕干空氣流量為L