化工原理上册复习0334071deeg.docx

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1、第二章 沉降与与过滤一、复习习要求 1、掌掌握重力力沉降的的原理、沉沉降速度度的定义义和计算算。理解解沉降器器的计算算并了解解沉降器器的构造造。 2、理理解过滤滤的基本本概念。掌掌握恒压压过滤基基本方程程式及应应用。了了解各种种过滤设设备的构构造和操操作。3、握离离心沉降降速度的的定义和和计算。了了解各类类离心机机的构造造和用途途。4、理解解固体流流态化的的基本概概念。二、复习习提要 1、重重力沉降降速度是是指微粒粒在介质质中所受受的阻力力和浮力力之和等等于微粒粒的重力力时，这这种不变变的速度度。圆球球形粒子子的沉降降速度0 ：0固)层流区域域：ee，244ee湍流区： e100002110

2、，0.44非球形颗颗粒的大大小，可可以用当当量直径径计算。沉降器的的生产能能力与沉沉降速度度0和沉沉降面积积A成正正比，而而与沉降降器的高高度无关关。 0 2、恒恒压过滤滤基本方方程式：11或 11洗涤操作作相当于于过滤介介质上滤滤渣厚度度恒定时时的过滤滤过程。3、离心心沉降： 分离因因素切，表明明离心设设备的操操作特性性。为了了提高离离心分离离效率，通通常是增增加转速速，而将将转鼓直直径减少少。粒子在沉沉降方向向所受各各种力互互相平衡衡时，粒粒子的沉沉降速度度0 。0固 切当 e时，24/e三、基本本运算1 计算沉降降速度2 求服从斯斯托克斯斯定律的的最大粒粒子直径径。3 沉降室主主要尺寸寸

3、计算。4 滤液量计计算及所所需过滤滤时间的的计算。1.基本本概念：颗粒特性性（体积积、表面面积、比比表面积积、形状状系数）、颗颗粒群的的性质（筛筛分分析析、分布布函数、密密度函数数、平均均直径、密密度）、床床层特性性（空隙隙率、比比表面积积、各向向同性）、沉沉降操作作（重力力沉降、离离心沉降降；自由由沉降、干干扰沉降降；沉降降速度及及影响因因素）；尘室的的特点及及生产能能力；离离心沉降降的原理理、离心心沉降的的沉降速速度的特特点；离离心分离离因素；旋风分分离器的的临界直直径及影影响因素素降、分分离效率率、压降降；滤饼饼、料浆浆、滤液液；饼层层过滤与与深层过过滤；可可压缩滤滤饼、不不可压缩缩滤饼

4、、助助滤剂；过滤基基本方程程、比阻阻、过滤滤速度与与过滤速速率、恒恒压过滤滤、恒速速过滤、先先恒速后后恒压过过滤；滤滤饼洗涤涤、洗涤涤速率；板框压压滤机、叶叶滤机、转转筒真空空过滤机机的特点点；生产产能力及及影响因因素。2.仪器器设备降尘室、旋旋风分离离器的结结构、特特点。3.基本本公式重力沉降降速度 降尘室的的生产能能力 过滤基本本方程 过过滤过程程的物料料衡算恒压过滤滤方程 第三章传传热1.基本本概念和和基本理理论传热是由由于温度度差引起起的能量量转移，又又称热传传递。由由热力学学第二定定律可知知，凡是是有温度度差存在在时，就就必然发发生热从从高温处处传递到到低温处处。根据传热热机理的的不

5、同，热热传递有有三种基基本方式式：热传传导（导导热）、热热对流（对对流）和和热辐射射。热传导导是物体体各部分分之间不不发生相相对位移移，仅借借分子、原原子和自自由电子子等微观观粒子的的热运动动而引起起的热量量传递；热对流流是流体体各部分分之间发发生相对对位移所所引起的的热传递递过程（包包括由流流体中各各处的温温度不同同引起的的自然对对流和由由外力所所致的质质点的强强制运动动引起的的强制对对流），流流体流过过固体表表面时发发生的对对流和热热传导联联合作用用的传热热过程称称为对流流传热（给给热）；热辐射射是因热热的原因因而产生生的电磁磁波在空空间的传传递。任任何物体体只要在在绝对零零度以上上，都能

6、能发射辐辐射能，只只是在高高温时，热热辐射才才能成为为主要的的传热方方式。传传热可依依靠其中中的一种种方式或或几种方方式同时时进行。传热速率率Q是指单单位时间间通过传传热面的的热量（W）；热通量q是指每单位面积的传热速率（W/m2）。一、 热传导1 导热基本本方程傅立叶叶定律导热热系数，表表征物质质导热能能力的大大小，是是物质的的物理性性质之一一，单位位为W/（m）。纯金金属的导导热系数数一般随随温度升升高而降降低，气气体的导导热系数数随温度度升高而而增大。式中负号号表示热热流方向向总是和和温度剃剃度的方方向相反反。2平壁壁的稳定定热传导导单层平壁壁：多层（nn层）平平壁：公式表明明导热速速率

7、与导导热推动动力（温温度差）成成正比，与与导热热热阻（RR）成反反比。由多层等等厚平壁壁构成的的导热壁壁面中所所用材料料的导热热系数愈愈大，则则该壁面面的热阻阻愈小，其其两侧的的温差愈愈小，但但导热速速率相同同。2 圆筒壁的的稳定热热传导单层圆筒筒壁：或当S2/S12时，用用对数平平均值，即即：当S2/S12时，用用算术平平均值，即即：Sm=（S1+S2）/2多层（nn层）圆圆筒壁：或一包有石石棉泥保保温层的的蒸汽管管道，当当石棉泥泥受潮后后，其保保温效果果应降低低，主要要原因是是因水的的导热系系数大于于保温材材料的导导热系数数，受潮潮后，使使保温层层材料导导热系数数增大，保保温效果果降低。在

8、包有两两层相同同厚度保保温材料料的圆形形管道上上，应该该将导热热系数小小的材料料包在内内层，其其原因是是为了减减少热损损失，降降低壁面面温度。二、对流流传热1 对流传热热基本方方程牛牛顿冷却却定律对流流传热系系数，单单位为：W/（m2），在换换热器中中与传热热面积和和温度差差相对应应。2 与对流传传热有关关的无因因次数群群（或准准数）表1 准数的的符号和和意义准数名称称符号意义努塞尔特特准数LNu=含有特定定的传热热膜系数数，表示示对流传传热的强强度雷诺准数数LuRe=反映流体体的流动动状态普兰特准准数 CppPr=反映流体体物性对对传热的的影响格拉斯霍霍夫准数数g t LL32Gr=反映因密

9、密度差而而引起自自然对流流状态3 流体在圆圆形直管管中作强强制湍流流流动时时的传热热膜系数数对气体或或低粘度度的液体体Nu=00.0223Ree0.88Prn或 LLu Cp=0.0233 ()0.88 () n LL 流体被加加热时，n=0.4；液体被冷却时，n=0.3。定型几何何尺寸为为管子内内径di。定性温度度取流体体进、出出口温度度的算术术平均值值。应用范围围为Ree100000，Pr=00.71600，(l/dd)60。对流过程程是流体体和壁面面之间的的传热过过程，定定性温度度是指确确定准数数中各物物性参数数的温度度。沸腾传热热可分为为三个区区域，它它们是自自然对流流区、泡泡状沸腾腾

10、区和膜膜状沸腾腾区，生生产中的的沸腾传传热过程程应维持持在泡状沸腾区区操作。无相变的的对流传传热过程程中，热热阻主要要集中在在传热边边界层或或滞流层层内，减减少热阻阻的最有有效的措措施是提提高流体体湍动程程度。引起自然然对流传传热的原原因是系系统内部部的温度度差，使使各部分分流体密密度不同同而引起起上升、下下降的流流动。用无因次次准数方方程形式式表示下下列各种种传热情情况下诸诸有关参参数的关关系：（1） 无相变对对流传热热Nu=ff（Re，Pr，Gr）（2） 自然对流流传热NNu=ff（Gr，Pr）（3） 强制对流流传热NNu=ff（Re，Pr）在两流体体的间壁壁换热过过程中，计计算式QQ=K

11、SSt，式中中t表示为为两流体体温度差差的平均均值；S表示为为泛指传传热面，与与K相对应应。在两流体体的间壁壁换热过过程中，计计算式QQ=aSt，式中中t=ttw-tm或 Tm-Tw；S表示为为一侧的的传热壁壁面。滴状冷凝凝的膜系系数大于于膜状冷冷凝膜系系数。水在管内内作湍流流流动时时，若使使流速提提高至原原来的22倍，则则其对流流传热系系数约为为原来的的 20.8倍。若若管径改改为原来来的1/2而流流量相同同，则其其对流传传热系数数约为原原来的440.8820.22倍。（设设条件改改变后，仍仍在湍流流范围）三、间壁壁两侧流流体的热热交换间壁两侧侧流体热热交换的的传热速速率方程程式Q=KSSt

12、m式中K为为总传热热系数，单位为：W/（m2）；tm为两流体的平均温度差，对两流体作并流或逆流时的换热器而言，当t11/t2 22时，tm可取算算术平均均值，即即：tm=（t1+t2）/2基于管外外表面积积So的总传传热系数数Ko四、换热热器间壁式换换热器有有夹套式式、蛇管管式、套套管式、列列管式、板板式、螺螺旋板式式、板翅翅式等。提提高间壁壁式换热热器传热热系数的的主要途途径是提提高流体体流速、增强人人工扰动动；防止结结垢，及及时清除除污垢。消消除列管管换热器器温差应应力常用用的方法法有三种种，即在在壳体上上加膨胀胀节，采采用浮头头式结构构或采用用U型管式式结构。翅翅片式换换热器安安装翅片片

13、的目的的是增加加传热面面积；增增强流体体的湍动动程度以以提高。为提提高冷凝凝器的冷冷凝效果果，操作作时要及及时排除除不凝气气和冷凝凝水。间壁换热热器管壁壁温度ttw接近大的一一侧的流流体温度度；总传热热系数KK的数值值接近热热阻大的的一侧的的值。如在在传热实实验中用用饱和水水蒸气加加热空气气，总传传热系数数接近于于空气侧侧的对流流传热膜膜系数，而而壁温接接近于水水蒸气侧侧的温度度。对于间壁壁换热器器m1Cp1(T1-T2)=mm2Cp2(t1-t2)=KKStm等式成成立的条条件是稳稳定传热热、无热热损失、无无相变化化。列管换热热器，在在壳程设设置折流流挡板的的目的是是增大壳壳程流体体的湍动动

14、程度，强强化对流流传热，提提高值，支支撑管子子。在确定列列管换热热器冷热热流体的的流径时时，一般般来说，蒸蒸汽走管管外；易易结垢的的流体走走管内；高压流流体走管管内；有有腐蚀性性的流体体走管内内；粘度度大或流流量小的的流体走走管外。吸收1、气体体吸附是是分离气气体混合合物系的的气液传传质操作作。其分分离的依依据是组组分在溶溶剂中的的溶解度度差异。通通常将吸吸收视为为只有溶溶质组分分A由气气相进入入液相的的单向传传递，而而气体中中惰性组组分B和和液相中中容积组组分S则则处于“停滞状状态”。气体体吸收分分为：物物理吸附附、化学学吸附、单单组份吸吸收、多多组分吸吸收、等等温吸收收、非等等温吸收收、低

15、组组成吸收收、高组组分吸收收。2、相组组成有哪哪些表示示方法，它它们之间间的相互互关系。3、对单单组分物物理吸收收过程，在在总压及及温度一一定的条条件下，气气液相平平衡时气气相组成成是液相相组成的的单值函函数。3、在恒恒定的压压强和温温度下，一定量的溶剂和混合气体接触，溶质便由气相向液相转移，直到溶液中溶质达到饱和，浓度不再增加为止，即溶质在气液两项中组成达到动态平衡，简称相平衡。平衡状态下气相中溶质分压称为平衡分压或饱和分压，液相中溶质组成成为平衡浓度或饱和浓度。气体在液体中的溶解度，就是指气体在液相中的饱和浓度。4、对单单组分的的物理吸吸收，在在总压不不太高（低低于0.5MPPa）时时，可

16、认认为气体体在液体体中的溶溶解度仅仅取决于于该气体体的分压压及温度度，而与与总压无无关。5、当流流体内部部存在某某组分的的浓度差差时，由由于流体体分子无无规则运运动，导导致该组组分从高高浓度处处向低浓浓度处传传递，这这种传质质方式称称为分子子扩散。在静止流体或在垂直于流动方向作层流流动的流体中发生分子扩散。 分子子扩散现现象可用用菲克定定律描述述。6、分子子扩散系系数简称称扩散系系数，在在数值上上等于单单位浓度度梯度的的分子扩扩散通量量。物质的扩扩散系数数有试验验确定，可可从有关关手册中中查得。在在缺乏数数据时，可可用经验验公式估估算。对于气体体扩散系系数，当当温度及及压强改改变时，可可用下式

17、式估算：7、亨利利定律的的数学表表达式亨利系数数E，T，E。溶解度系系数H，T，H溶解度系系数H与亨利利系数EE的关系系为：相平衡常常数m，当物系系一定时时，T或P，则m。相平衡常常数m与亨利利系数EE的关系系为：8、当通通过连通通管内任任一截面面处两个个组分的的扩散速速率大小小相等时时，此扩扩散称为为等分子子反向扩扩散。气相主体体中的组组分A扩扩散到界界面，然然后通过过界面进进入液相相，而组组分B由由界面向向气相主主体反向向扩散，但但由于相相界面不不能提供供组分BB，造成成在界面面左侧附附近总压压降低，使使气相主主体与界界面产生生一小压压差，促促使A、BB混合气气体由气气相主体体向界面面处流

18、动动，此流流动称为为总体流流动。漂流因子子的大小小反映了了总体流流动对传传质速率率的影响响程度，溶溶质的浓浓度愈大大，其影影响愈大大。其值值为总体体流动使使传质速速率较单单纯分子子扩散增增大的倍倍数。9、流体体作湍流流运动时时，由于于质点的的无规则则运动，相相互碰撞撞和混合合，若存存在浓度度梯度的的情况下下，组分分会从高高浓度向向低浓度度方向传传递，这这种现象象称为涡涡流扩散散。10、对对流传质质的传质质阻力全全部集中中在一层层虚拟的的膜层内内，膜层层内的传传质形式式仅为分分子扩散散。11、双双模理论论要点归归纳为流流动和传传质模型型两部分分：流动部分分：相互互接触的的气液两两相存在在一固定定

19、的相界界面。界界面两侧侧分别存存在气膜膜和液膜膜，膜内内流体呈呈层流流流动，膜膜外流体体呈湍流流流动。膜膜层厚度度取决于于流动状状态，湍湍流程度度愈剧烈烈，膜层层厚度愈愈薄。传传质部分分：传质质过程伟伟定态过过程，因因此沿传传质方向向上的溶溶质传递递速率为为常量。气、液相相界面上上无船只只阻力，即即在界面面上气、液液两相组组成呈平平衡关系系。在界界面两侧侧的膜层层内，物物质传递递以分子子扩散方式式进行；膜外湍湍流主体体内传质质阻力可可忽略，气气、液两两相间的的传质阻阻力取决决于界面面两侧的的膜层传传质阻力力。12、吸吸收速率率方程与与传热方方程：相相同之处处：速率率方程式式通式相相同，推推动力

20、分分别为浓浓度差和和温度差差；阻力力分别为为吸收系系数的倒倒数和传传热系数数的倒数数。对流流传质和和对流传传热都发发生在界界面一侧侧的流体体中，传传递机理理相似。传传热方式式是热传传导和热热对流，传传质方式式是分子子扩散和和涡流扩扩散。吸收分系系数与对对流传热热中的对对流传热热系数相相当，分分别表示示一相内内的对流流传质和和一侧流流体中的的对流传传热情况况，都代代表影响响传递过过程的因因素，可可用经验验关联式式计算。吸吸收总系系数与对对流传热热中的总总对流传传热系数数相当，分分别表示示两相间间的对流流传质和和两侧流流体中的的对流传传热情况况。不同之处处：传热热过程中中，推动动力是温温度差，传传

21、热方程程表达式式少。吸吸收过程程，推动动力为浓浓度差，由由于气液液相组成成由多种种表示方方法，用用不同浓浓度表示示的推动动力，就就有对应应的吸收收速率方方程，故故吸收速速率方程程表达式式数目多多。在传传热计算算中，平平均推动动力是跟跟据两流流体的始始终温度度直接计计算得到到的。在在吸收计计算中，不不仅相组组成表示示方法很很多，而而且推动动力中的的P* 、C* 、Y* 、X* 等不是是气液相相得实际际组成，需需通过平平衡关系系求出的的平衡组组成，可可见吸收收速率的的计算要要复杂得得多。13、最最小液气气比：最小液液气比是是针对一一定的分分离任务务、操作作条件和和吸收物物系，当当塔内某某截面吸吸收

22、推动动力为零零时，达达到分离离程度所所需塔高高为无穷穷大时的的液气比比，以表表示。14、对对于低浓浓度吸收收，在全全塔范围围内气液液相的物物性变化化都较小小，通常常可视为为常数，低浓浓度定态态吸收填填料层高高度计算算基本公公式。a值与填填料的类类型、形形状、尺尺寸、填填充情况况有关，还还随流体体物性、流流动状况况而变化化。其数数值不易易直接测测定，通通常将它它与传质质系数的的乘积作作为一个个物理量量，称为为体积传传质系数数。传质单元元高度的的物理意意义为完完成一个个传质单单元分离离效果所所需的填填料层高高度。传传质单元元高度的的数值反反映了吸吸收设备备传质效效能的高高低，愈小，吸吸收设备备传质

23、效效能愈高高，完成成一定分分离任务务所需填填料层高高度愈小小。与物物系性质质、操作作条件、及及传质设设备结构构参数有有关。为为减少填填料层高高度，应应减少传传质阻力力，降低低传质单单元高度度。15、吸吸收因数数的意义义：为吸吸收操作作线的斜斜率与平平衡线斜斜率的比比。为解吸因因数，其其倒数为为吸收因因数16、在在吸收过过程中，若若平衡线线和操作作线均为为直线是是，根据据吸收塔塔塔顶及及塔底两两个断面面上的吸吸收推动动力来计计算全塔塔的平均均推动力力传质单元元数的计计算17、填填料塔为为连续接接触式的的气液传传质设备备，应用用于吸收收、蒸馏馏等分离离过程。塔塔体为圆圆筒形，两两端装有有封头，并并

24、有气液液体进出出口接管管。塔下下部装有有支撑板板，板上上充填一一定的填填料。18、工工业生产产中，常常将离开开吸收塔塔的吸收收液送到到解吸塔塔中，使使吸收液液中的溶溶质浓度度由X1降至X2，这种种从吸收收液中分分离出被被吸收溶溶质的操操作，称称为解吸吸过程。19、解解吸过程程是吸收收的逆过过程，是是气体溶溶质从液液相向气气相转移移的过程程。解吸吸过程的的必要条条件及推推动力与与吸收过过程的相相反，解解吸的必必要条件件为气相相溶质分分压pA或浓度度Y小于液液相中溶溶质的平平衡分压压或平衡衡浓度。解吸方法法：气提提解吸、减减压解吸吸、加热解解吸20、降降低吸收收过程传传质阻力力的具体体有效措措施：

25、若若气相传传质阻力力大，提提高气相相的湍动动程度，如如加大气气体的流流速，可可有效地地降低吸吸收阻力力；若液液相传质质阻力大大，提高高液相的的湍动程程度，如如加大液液体的流流速，可可有效地地降低吸吸收阻力力。因吸吸收总传传质阻力力可用表表示，所所以通过过采用新新型填料料，改善善填料性性能，提提高填料料的相际际传质面面积a，也可可降低吸吸收的总总阻力。21、由由于吸收收过程中中气相中中溶质分分压总是是大于溶质质的平衡衡分压，因因此吸收收操作线线总是在在平衡线线上方。22、水水吸收氨氨-空气气混合其其中的氨氨，他是是属于气气膜控制制的吸收收过程。在在吸收过过程中，若若提高吸吸收剂用用量，对对气膜控

26、控制的物物系，体体积吸收收总系数数KYaa几乎不不变，对对液膜控控制的物物系，体体积吸收收总系数数KYaa将变大。当吸收收剂用量量为最小小用量是是，则所所需填料料层高度度将为 无限限高。23、在在填料塔塔操作时时，影响响液泛气气速的因因素为 填料的的特性、流流体的物物性、液液气比。 24在填填料塔设设置中，空空塔气速速一般取取液泛气速速的500%80%，若填填料层较较高，为为了有效效地润湿湿填料，塔塔内应设设置液体体再分器器装置。吸附1、吸附附作用主主要是基基于固体体表面的的表面力力。当吸吸附剂表表面与被被吸附分分子之间间产生化化学反应应、通过过化学键键力而进进行的吸吸附称为为化学吸吸附。同同

27、一物质质在较低低温度下下发生物物理吸附附，在较较高温度度时发生生化学吸吸附。2、同一一温度下下，各组组分的平平衡曲线线不同，即即固定相相和移动动相中组组分浓度度各不相相同。称称固定相相和移动动相中组组分浓度度之比为为分配比比。3、亨利利关系式式为经验验式，为为直线平平衡关系系。亨利利型吸附附等温线线符合低低浓度下下的吸附附。其中中为常数数，、分别为为平衡时时的压力力、浓度度。4、移动动到吸附附剂颗粒粒表面的的这一部部分吸附附质仅有有少量吸吸附在吸吸附剂颗颗粒的外外表面上上，其余余大部分分一面经经过颗粒粒内的细细孔向颗颗粒深处处移动（扩扩散），一一面被吸吸附在细细孔壁上上。这种种吸附质质通过细细

28、孔内部部溶液进进行扩散散而移动动的现象象称为细细孔扩散散。与此此同时，被被吸附在在细孔壁壁表面上上的吸附附质分子子，则以以细孔壁壁上的吸吸附质的的浓度梯梯度为推推动力，一一点点地地挪动吸吸附位置置，并渐渐渐地向向细孔深深处移动动（扩散散），这这种现象象称为表表面扩散散。细孔孔扩散和和表面扩扩散都是是在吸附附剂颗粒粒内部发发生的扩扩散，两两者和在在一起称称颗粒内内部扩散散。5、吸附附传质过过程受以以下三个个因素影影响：吸吸附质分分子在吸吸附剂颗颗粒表面面的界膜膜中的扩扩散；吸吸附质分分子在吸吸附剂内内的扩散散；吸附附质分子子在吸附附剂细孔孔表面吸吸附位置置上的吸吸附。6、当毛毛细管直直径比扩扩散

29、分子子的平均均自由程程大许多多时，发发生分子子扩散；而毛细细管直径径小于分分子自由由程时发发生努森森扩散；而毛细细管直径径与分子子平均自自由程接接近时，则则分子扩扩散和努努森扩散散都发生生，此时时称为过过度区扩扩散。7、颗粒粒密度即即是由吸吸附剂颗颗粒的质质量及体体积所得得到的密密度，符符号。而而堆积密密度或者者视密度度是指由由一定质质量的吸吸附剂与与由此堆堆积而成成的体积积所计算算出的密密度，符符号。显显然，对对于同一一吸附剂剂， 。8、双膜膜理论假假设如下下条件：（1）相互互接触的的流、固固体间存存在着定定态的相相界面，界界面两侧侧各有一一个有效效滞流膜膜层，吸吸附质以以分子扩扩散方式式通过此此二膜层层；（22）在膜膜层以外外的区域域，吸附附质浓度度是均匀匀的，全全部组成成变化集集中在两两个有效效膜层中中；（33）膜内内无物质质积累，即即；（44）在相相界面上上存在吸吸附平衡衡9、变温温吸附一一般可分分为三个个过程，即即吸附、加加热再生生、冷却却。