化工原理基本知识点3.docx

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1、一、压强1、 单位之间的换算关系：第一章流体流淌1atm =101.33kPa =10330kgf/m2 =10.33mH2O =760mmHg2、 压力的表示（1） 绝压：以确定真空为基准的压力实际数值称为确定压强简称绝压 的真实压强。，是流 体（2） 表压：从压力表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压高出的值。 表压二绝压- 大气压（3） 真空度：从真空表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压低多少 真空度=大气压-绝压3、 流体静力学方程式p = pgh 二、牛顿粘性定律A dyT 为剪应力；为速度梯度；亠为流体的粘度；dy粘度是流体的运动属性，单位为 Pa -s;物理单位制单位为 g

2、/cms，称为P泊, 其百分之一为厘泊 cp1PaLs =1P =1cP液体的粘度随温度上升而减小，气体粘度随温度上升而增大。 三、连续性方程假设无质量积存，通过截面 1 的质量流量与通过截面 2 的质量流量相等。U1A1 = 2 U2 A2对不行压缩流体5A 二U2A2 即体积流量为常数 四、柏努利方程式单位质量流体的柏努利方程式:u2pgz IT “ = E2称为流体的机械能g =zy 2 PWe - ihf单位重量流体的能量衡算方程:u2 2g2z :位压头位头； :动压头速度头；-1 :静压头压力头 2g Pg有效功率：Ne 二 WeWs轴功率：”=：竺n五、流淌类型雷诺数：Re =d

3、uRe 是一无因次的纯数，反映了流体流淌中惯性力与粘性力的比照关系。（1） 层流：Re 兰 2023：层流滞流，流体质点间不发生互混，流体成层的向前流淌圆管内层流时的速度分布方程：2Ur 二Umax1 -二 层流时速度分布侧型为抛物线型R（2） 湍流Re_4000:湍流紊流，流体质点间发生互混，特点为存在横向脉动。 即，由几个物理量组成的这种数称为准数。六、流淌阻力1、直管阻力一一范宁公式l u2Pfhf-二一二 Hf:?ggf1层流时的磨擦系数：，二色，层流时阻力损失与速度的一次方成正比，层Re流区又称为阻力一次方区。望=fRe,莫狄图虚线以下：给定 Re，”随一增大而增大；给定2湍流时的摩

4、擦系数、一 , , , ?送人ddd随 Re 增大而减小。Upf 二-u2,虽然u 增大时,Re 增大,减小，但总的p 是 增大的二 f二莫狄图虚线以上，仅与二有关，Upfu2,这一区域称为阻力 dd平方区或完全湍流区。2、局部阻力1阻力系数法2 h； = 为局部阻力系数，无因次。2出口损失出口 = 1.0 ;进口损失进口 = 0.52、当量长度法” le u2 hf d 2留意：1管路出口动能和出口损失只能取一项。2不管突然扩大还是缩小，u 均取细管中的流速；七、简单管路1、分支管路图 1-44 分支管路（1） 连续性方程：总管的质量流量等于各分支管路上的质量流量之和Ws 二Wq WS2，对

5、不行压缩流体 V =Vs1 Vs2（2） 无轴功时的柏努利方程：E1hf1 =E2 Zhf22、并联管路 /仏也2 宀* /E “寳禺如也/H1-43 并联管路VsA =Vs1 Vs， VS3 =VsB二 h；1 = .、.hf2 = “；3八、流量测量1、 变压头的流量计恒截面：1测速管皮托管；2孔板流量计；3文 立里流量计2、变截面恒压差流量计一一转子流量计其次章流体输送机械一、离心泵的主要部件叶轮：泵壳蜗壳：1集液作用，2转能作用二、气缚现象与气蚀现象气缚现象：因泵内存在气体而导致吸不上液体的现象称为“气缚现象”气蚀现象：离心泵工作时，泵入口处形成真空，当真空到达肯定时液体部份 汽化；

6、溶于水中的氧逸出，含汽泡的液体进入高压区后，汽泡急剧分散裂开， 产生高频、高冲击力的水击现象，造成对叶轮和泵壳的冲击，使材料疲乏而受到 破坏，这种现象称为气蚀现象。三、离心泵的特性曲线H Q Q 增大，H 减小。N Q: Q 增大，N 增大；流量为 0 时 N 最小所以泵要在流量为 0 时启动。Ne 二 HQ -gnQ Q 增大，n 先增大流量为 0 时n 为 0，到达最大值后减小。四、离心泵的允许安装高度1、 离心泵的允许吸上真空度法允许吸上真空度 Hs :指为避开发生气蚀现象，离心泵入口处可允许到达的真空度：Hs 二也邑PgHs 是在 1at 下以 20T 的清水为介质进展的，假设输送液体

7、或操作条件与此不符，则应校正。2泵的允许安装高度：Hg 二Hs-Hf012g由于 H=随流量 Q 的增大而减小，所以计算安装高度时应以最大流量下的Ft 计算。2、 气蚀余量法允许气蚀余量：指泵入口处的静压头与动压头之和必需大于液体在操作温度下 的饱和蒸汽压的某一最小允许值，以防气蚀现象的发生。NPSH:?g 2g泵的允许安装高度HgPg2 Pi . ui Pv_NPSH -H f01NPSH 随流量的增大而增大，在确定安装高度时应取最大流量下的 NPSH 五、离心泵的工作点和流量调整泵的特性曲线与管路特性曲线的交点，即为离心泵的工作点。1、管路特性曲线调整流量关小出口阀门，阻力变大，管路特性曲

8、线变陡，工作点由M Mi, Q 减小，H 增大。开大出口阀门，阻力变小，管路特性曲线变平坦，工作点由M M2，Q增大，H 减小。2、泵的特性曲线调整流量(1)转变转速：假设离心泵的转速变化不大(W 20%，则有比例定律：转变出口阀开度时工作点变化Q”QH d) 2；QMQ 屁转变泵转速时工作点变化转速提高，泵的特性曲线上移，工作点由 MfMi, Q 增大，H 增大 转速降低，泵的特性曲线下移，工作点由 MfM2, Q 减小，H 减小 (2)切削叶轮：切割定律假设某一离心泵的叶轮经切割变小(W 10%，则有切割定律： 切割后泵的特性曲线下移，工作点由 M f M2, Q 减小 H 减小。Q” Q

9、(3)D”H”D”2 N” D”3； ； DHDND离心泵的串、并联泵的并联两台离心泵并联且各自的吸入管路一样，在肯定的压头下的总流量等于两单 台泵流量相加，管路特性曲线越平坦，泵的并联工作愈有利。H =H H2Q = Q Q2ii22Q 和H 满足泵 1 的特性曲线方程，Q 和H 满足泵 2 的特性曲线方程。泵的串联两台离心泵串联，肯定流量下的总压头等于两单台泵压头相加，总压头总是 小于两台泵压头的两倍。管路特性曲线越平坦，泵的串联工作愈有利。Q： H：Q 、 Hi总压头H 总流量QH H1 H2QI 和Hi 满足泵 1 的特性曲线方程，Q2 和H2 满足泵 2 的特性曲线方程。六、往复泵1

10、、往复泵的特征(1) 具有正位移特性。(压头与流量之间无联系)(1) 有自吸作用；(2) 流量具有不均匀性；单动泵Q = Asn ;双动泵Q = (2 A - a)snA 为活塞的外表积，a 为活塞杆的截面积，n 往复频率，s 为活塞的冲程。2、往复泵的流量调整(1) 往复泵的工作点：管路特性曲线与泵的特性曲线的交点。往复泵的特性曲线及工作点(2) 往复泵的流量调整旁路调整：在入口和出口之间安装一旁路使一局部出口流体回到入口A第VV -二-*早非均相物系的分别和固体流态化、外形系数 球形度：与非球形颗粒体积相等的球的外表积非球形颗粒的外表积对球越接近 1;形颗床层体积一颗粒体积名- 床层体积6

11、42 A”Re*d 为颗粒直径，卩为流体的粘度t层流区斯托克斯阻力定律：唱 10 -4R118过渡区往艾复伦泵旁区路瀟：量二询里节.6 1Re tioooRet转变活塞往复频率和冲程湍流区牛顿区：E =0.44 1000Rep2 X 105 四、重力沉降设备降尘室的生产力量：Vs jtbl含尘气体的最大处理量为降尘室底面积bl 与沉降速度 ut 的乘积，与降尘室的高度无关。五、恒压过滤根本方程式2 2 2 Ve 二 KAeenV2 2VV二 KA2或 qe 二 K 入=或 q2 2qqK-e六、滤饼的洗涤1、洗涤速率洗涤速率指单位时间内消耗的洗水体积即=(dV)dVdr1 dV)4 匸E横穿洗

12、法:量换洗法:w)wudVdV2、洗涤时间以Vw 的洗水洗涤滤饼，洗涤时间： w wUw七、间隙过滤机的生产力量操作周期：T“D生产力量：Q = V Q=V/TT第四章传热一、传热速率tQ =工R t 为传热温差，R 为整个传热面的热阻 平壁导热的热阻：R 二 P-s为圆筒壁的厚度;圆筒壁导热热阻：R =匕= -2Sm =2“mL 为圆筒壁的对数平均面积; 缶二空r1 为圆筒壁的对数平均半径。ri对流传热热阻： R 1:-s、热量衡算假设无视热损失时，热流体放出的热量等于冷流体吸取的热量hgh2cc2dQ 二W 二W l 流体无相变：厶 1 = Cp.lt流体有相变： =r三、总传热速率方程Q

13、 =ks. ：tm传热面积：So=2:rL 我国以外外表积为准总传热系数：-kSo G0S0 hSm SSt总热阻由热阻大的那一侧的对流传热所掌握，当两个流体的对流传热系数相 差较大时，要提高 k,关键在于提高对流传热系数较小一侧的a 0平均温差：氏m 二壬l逆流有利于增大传热温差、减小传热面积、节约加热剂或冷却剂用量、减小传热 面积；并流有利于掌握流体的出口温度。四、迪特斯Dittus 贝尔特Boelter 关联式在壁温顺流体平均温度相差不大的状况下：Nu =O.O23Re0.8 Prn液体被加热 n=0.4，流体被冷却 n=0.3 五、有相变的传热1、 蒸汽冷凝膜状冷凝和滴状冷凝：冷凝传热

14、中，不凝性气体的除去有利于提高对流传热系数。 2、 液体沸腾第五章 蒸馏、全塔物料衡算精饰塔的物料衝算总物料衡算：易挥发组分质量衡算： 塔顶易挥发组分回收率: 塔底难挥发组分回收率:F=D+WFxF=DX+WWDxD/FX FW(1-XW/F(1-X F)、抱负体系的汽液平衡方程:Xy =1 +(a -1)X相对挥发度a 愈大，表示 A 较 B 愈易挥发，愈有利于分别，a 合液不 =1 时 y=x，混能用一般的蒸馏方法进展分别。三、操作线方程1、 精馏段的操作线方程R1Lyn 1- Xn - XD ( R =称为回流比)R+1R+1DX表示在肯定操作条件下，由第 n 板下降的液相组成与相邻的

15、蒸汽 n+1 板的上升n组成 y 间的关系。n+12、 提馏段操作线方程：” Wym 1 一XmXwL”WL”W表示在肯定操作条件下，提馏段内第 m 板下降的液相组成与第蒸汽组 m+1 板上升的成间的关系。四、进料方程1、进料热状态参数L L1 V 1 FIV -ILq 表示进料热状态参数即 Ikmol 原料液变为饱和蒸气所需的热量/原料液的 kmol 汽化潜热。2、q 与 V、V”及 L、L”的关系L”二L qFV ” =V q _1Fqq -1 x - -q -13、进料方程q 线方程 为两操作线交点的轨迹五、回流比1、全回流精馏塔塔顶上升的蒸汽经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流至塔内，在全回

16、流 下，D W F 均为 0R = L 八D2、最小回流比只 皿山正常平衡曲线时最小回流比Rmin_XD FRmin” 1 XD - yqqXq,y为 q 线与平衡线交点的坐标六、塔高和塔径塔咼：z=(Np-1)HtE =T 2 为实际塔板数，E 全塔效率，Ht 板间距N p塔径：Ds4VD:塔内径，u:空塔气速，Vs:塔内上升蒸汽的体积流量。第六章吸收一、亨禾 I定律1、以 pX 表示的平衡关系iiPi = EXi:亨利系数Pa, kpa；难溶气体 E 很大，易溶气 体 E 很小；对肯定的气体和肯定的溶剂，E 随温度上升而加大，表达出气体的溶 解度随温度上升而减小的趋势。2、 以 pC 表示

17、的平衡关系ip：=9cH:摩尔浓度(kmol/m3) ； H：溶解度系数(kmol/m3*kpa)i易溶气体 H 很大，难溶气体的 H 很小；H 随温度上升而减小。3、 以 yx 表示的平衡关系*Eyi 二mxjm :相平衡常数， m 二一P二、吸取速率方程式吸取速率二传质系数传质推动力1、 膜吸取速率方程(1) 气膜AAi以压差(p -p )为推动力： N A = kG ( PA - PAJAAi以摩尔分率差(y -y )表示推动力：N A = ky (yA - yAi)(2) 液膜AA以摩尔浓度差(ci-c)为推动力：N 二灯 2 舟-C )以摩尔分率差(xi-x)为推动力：NA 二kx(

18、xAi -xA)2、 总吸取速率方程AA=G(p -p *)表示总推动力：N K (P- P*)AALA(c *-c )为总推动力：NA = K (C* -C)三、全塔物料衡算在逆流操作的吸取塔内，气体自下而上、液体自上而下流淌，塔顶 底 22”11”、塔v Y2 L X2 AVJ YL X八V Yi LX】2i2对溶质 A 做全塔物料衡算：V( -丫 )= L(X -X )溶质的吸取率或回收率：丫匸丫 2Yi四、吸取塔的操作线方程与操作线LL亠 LLY X (Y1X1)或 丫 X (丫，VVVL/V 称为液气比。X2) V吸取操作中，吸取操作线必位于平衡线上方，即溶质在气相中的实际浓度总 是

19、高于与之接触的液相的平衡浓度即 丫丫*, Y-Y*就是吸取操作中的推动力；假设操 作线位于平衡线的下方，则进展脱吸操作。五、吸取剂用量确实定正常状况下最小液气比：(L) .= 丫-丫 2Vmin x；x()2(L/V)称为最小液气比，X*表示与 Y 成平衡的吸取液浓度，假设平衡关系满足亨 利定律miniiX*=Y/mii六、填料层高度z = H OG N OG传质单元高度：HOG VOG KYa0NJin(1S)Y传质单兀数：OGSNY - Y2OG丄YmInYAY2 Y=YY ,也丫 YY )*2=2*s 称为脱吸因数，为平衡线的斜率 m 与操作线的斜率L/V的比值。S 小于 1 L有利于提

20、高溶质的吸取率，出塔气体与进塔液体趋近平衡，需承受较大的液体量 使操作线斜率大于平衡线斜率即 S 小于 1；假设要获得最浓的吸取液，必使出塔 液体与进塔气体0.622 pvP 一 Pv第七章干 燥一、湿空气的性质1、湿度 H 湿含量kg 水汽/ kg 绝干气趋近平衡，要求承受小的液体量使操作线斜率小于平衡线斜率 即 S 大于 1。绝干空气，H=0 去湿力量最大；饱和空气去湿力量为 0 2、相对湿度二旦 100%Ps绝干空气=0，去湿力量最大；饱和空气=1，无去湿力量。 3、比容湿容积u H以 1kg 绝干空气为基准的湿空气的体H积称为湿空气的比容，又称湿容积101330u单位为：m 湿空气/k

21、g 绝干气P”H= (0.7721.244H )273273 tC4、比热容HC常压下，将湿空气中 1kg 绝干空气及相应的 Hkg 水气的温度上升或降低 1 所需要或放C出的热量称为比热容H表示,单位 kJ/kg 绝干气C。HC=1.01 1.88H5、焓 I以 1kg 绝干空气为基准的绝干空气的焓与相应焓 I，单位，kJ/kg 绝干气I =(1.01 1.88H)t2490HHkg 水气的焓之和为湿空气的6 干球温度 t、与湿球温度 tW、绝热饱和冷却温度 t 、露点 tasd二、湿物料的性质1、 湿基含水量 32、 干基含水量 X: X =1 一尬三、枯燥过程中的物料衡算绝干空气L /

22、Hi枯燥产品虽 绝干物料G1、水分蒸发量 H)二 G X XLG(X -X )i2出Hi H2 Hi2、空气消耗量湿空气的消耗量 LwwL二 L： 1 H )3、枯燥产品的流量 G2122G =G1(1-， )=G (1-， )四、枯燥系统的热量衡算预热器址强物料进枯燥器时的温度G b 禺，门湿物料进枯燥器时的温度熔,UJhg干慄器的热损失逵率血预热器消棘的执量向枯燥器补荒的热量韭蟻干嫌过罹的干議憔董器第算代E9温度为 t。湿度为Ho ,焓为 I。的颖空气，经预热器后状况为 t 、H (二 H。)、 1 ；11在枯燥器中与湿物料进展逆流枯燥，离开枯燥器时湿度增加而温度下降，状 况变为 t2、H

23、、1 ,绝干空气流量为 L(kg/s) o 物料进、出枯燥器时的干基含水量分别为 X、茨；温度为9 、92o 1；焓为 I2”、I1”;绝干物料的流量为 G(kg/s)2I ” =Cs Xcw预热器消耗的热量为 Qp(kW);向枯燥器补充的热量 Q;枯燥器向四周损失的 热量为 Q1、预热器消耗的热量pQ 二 L(h 一 1。)2、 向枯燥器补充的热量D2121LQ二 L(l -丨 )G(l -| ) Q3、 枯燥系统消耗的总热量Q =Qp QL =L(l2 -1。)G(l2-l1) QL4、 枯燥系统的热效率W(24901.88t )2rl & -Q五、枯燥时间的计算G (Xi -Xc)SUc1、恒速阶段枯燥时间:U:临界枯燥速率 kg/m2s； X :物料的初始含水量 kg/kg 绝干料；Xc：物料的临 界含水量； G”/S :单位枯燥面积上的绝干物料量 kg 绝干料/m2。2、降速阶段枯燥时间：U 二kx(X -X*)GJXc _X*)门 Xc -X* S Uc X2-X*