《化工原理》复习(1)

《化工原理》复习第一章基本概念：连续性假定质点拉格朗日法欧拉法定态流动轨线与流线系统与控制体粘性的物理本质总势能理想流体与实际流体的区别可压缩流体与不可压缩流体的区别牛顿流体与非牛顿流体的区别伯努利方程的物理意义平均流速均匀分布均匀流段层流与湍流的本质区别稳定性与定态性因次雷诺数的物理意义因次分析实验研究方法的主要步骤摩擦系数完全湍流粗糙管局部阻力当量长度驻点压强孔板流量计、转子流量计的特点重要公式：牛顿粘性定律静力学方程机械能守恒式雷诺数阻力损失，层流或局部阻力当量直径dydugzpgzp2211fehugzphugzp2222222111dGduRe22udlhf????dqduhVfRe64232dulhf22uhfAde4孔板流量计，P200ACqVgRi)(P第二章基本概念：管路特性方程输送机械的压头或扬程离心泵理论压头的影响因素叶片后弯原因气缚现象离心泵特性曲线离心泵工作点离心泵的调节手段汽蚀现象必需汽蚀余量(NPSH)r离心泵的选型(类型、型号)正位移特性往复泵的调节手段离心泵与往复泵的比较(流量、压头)通风机的全压、动风压真空泵的主要性能参数重要公式：管路特性泵的有效功率泵效率最大允许安装高度风机全压换算242)(8VeqgddlzgpHeVeHgqPaePP]5.0)[(][100rfVgNPSHHgpgpH''TTpp第四章基本概念：非球形颗粒的当量直径形状系数颗粒群平均直径的基准床层比表面床层空隙率数学模型法的主要步骤架桥现象过滤速率基本方程过滤常数及影响因素洗涤速率过滤机的生产能力τopt叶滤机板框压滤机回转真空过滤机加快过滤速率的途径重要公式：物料衡算：三个去向：滤液，滤饼中固体，滤饼中液体过滤速率基本方程，其中恒速过滤恒压过滤生产能力回转真空过滤板框压滤机洗涤时间())(22eVVKAddV012rKSP222KAVVVe222KAVVVeVQeeqqnKq20,0SqeVV第五章基本概念：曳力系数斯托克斯区牛顿区(自由)沉降速度重力沉降室加隔板离心分离因数旋风分离器主要评价指标总效率粒级效率分割直径dpc流化床的特点(混合、压降)两种流化现象聚式流化的两种极端情况起始流化速度带出速度气力输送重要公式：斯托克斯沉降公式，重力降尘室生产能力除尘效率流化床压降18)(2gduppt2ReptVuAq底进出进CCCgAmpp)(P第六章基本概念：载热体三种传热机理的物理本质间壁换热传热过程的三个步骤导热系数热阻推动力流动对传热的贡献强制对流自然对流(加热、冷却面的位置)Nu=0.023Re0.8Prb的定性尺寸、定性温度，b值液体沸腾的两个必要条件核状沸腾膜状沸腾临界点沸腾给热的强化蒸汽冷凝的两种形式排放不凝性气体各种的相对大小斯蒂芬-波尔兹曼定律黑体黑度灰体传热过程的控制步骤传热操作线K与A的对应逆流并流冷、热流体流动通道的主要选择原则重要公式：傅立叶定律牛顿冷却定律努塞尔数普朗特数圆管内强制湍流受热b=0.4,冷却b=0.3传热系数传热基本方程式dndtq)(WTTqdNupCPrbdPrRe023.08.02212111111ddRddRKmmtKAQ2121lntttttm热量衡算式或)()(21222111ttCqTTCqQpmpmrqQm1第八章基本概念：吸收的目的和基本依据主要操作费解吸方法选择吸收溶剂的主要依据相平衡常数及影响因素扩散流JA净物流N主体流动NM传递速率NA漂流因子(气、液)扩散系数的影响因素传质机理气液相际物质传递步骤有效膜理论与溶质渗透理论的结果差别传质阻力控制低浓度气体吸收特点建立操作线方程的依据HOG的含义返混最小液气比NOG的计算方法常用设备的HOG吸收剂三要素及对吸收结果的影响化学吸收与物理吸收的区别重要公式：亨利定律，；相平衡费克定律传递速率；对流传质总传质系数传质速率方程式ExpeHCpemxyedzdCDJAABAAAANxJN)(21AABmMACCCCDN1212lnBBBBBmCCCCC)()()()(xxkyykCCkppkNixiyiLigAxyykmkK11)()(xxKyyKNexeyA吸收过程基本方程式对数平均推动力吸收因数法最小液气比物料衡算式myyyeyOGOGyyyaKGyydyaKGNHH211222112211ln)()(mxymxymxymxyym])1ln[(112221LmGmxymxyLmGLmGNOG2121min)(xxyyGLe)()(2121xxLyyG第九章基本概念：蒸馏的目的及基本依据主要操作费用双组份汽液平衡自由度泡点露点总压对相对挥发度的影响平衡蒸馏简单蒸馏连续精馏间歇精馏特殊精馏精馏的必要条件理论板板效率恒摩尔流假设及主要条件加料热状态参数q值的含义及取值范围建立操作线的依据操作线为直线的条件最优加料位置挟点恒浓区的特征全回流芬斯克方程最小回流比最适宜回流比灵敏板恒沸精馏与萃取精馏的主要异同点多组分精馏关键组分相平衡方程物料衡算轻组分回收率默弗里板效率q线方程塔内气液流率精馏段操作方程xxy)1(1WDFWDfWxDxFxfDAFxDx11*nnnnmVyyyyE11qxxqqyfqFRDqFLLFqDRFqVV)1()1()1(11RxxRRyD提馏段操作方程最小回流比芬斯克方程VWxxVLyWeeeDxyyxRminln)11ln(minWWDDxxxxN第十章基本概念：对传质过程最有利的理想流动条件板式塔三种气液接触状态转相点筛板塔负荷性能图全塔效率操作弹性常用塔板类型常用填料类型载点泛点最小喷淋密度等板高度HETP重要公式：全塔效率填料塔高度实际不含釜NNETT)(HETPNHT第十一章基本概念：萃取的目的及原理溶剂的必要条件分配系数萃取相萃余相萃取液萃余液选择性系数单级萃取图解法重要公式：分配系数选择性系数单级萃取AAAxyk)1/()1/(//0000AAAABBAAxxyyxyxyERSFAAAfAEyRxSzFxSSSEyRxSz第十二章基本概念：溶液结晶的基本原理造成过饱和度方法溶解度曲线超溶解度曲线溶液结晶的两个阶段过饱和度对结晶速率的影响吸附现象物理吸附与化学吸附的区别吸附分离的基本原理常用的吸附解吸循环常用吸附剂吸附等温线负荷曲线浓度波透过曲线透过点饱和点膜分离基本原理膜分离过程膜分离推动力浓差极化阴膜阳膜第十三章基本概念：过程方向的判据传质方向或传热方向逆转的原因过程极限的新特点tas与tw在物理含义上的差别重要公式：湿度相对湿度,当;,当焓比容湿球温度绝热饱和温度水汽水汽水汽水汽空气水ppppppMMH622.0Spp水汽ppSpp水汽ppSHtHI2500)88.101.1(273273)184.22294.22(tHvH)(HHrkttWWHW)(HHCrttaSHaSaS路易斯规则空气-水系统℃，kgkJkH/09.1pHcWaStt第十四章基本概念：物料去湿的常用方法对流干燥过程的特点主要操作费用td,tW,t的大小关系改变湿空气温度、湿度的工程措施平衡蒸汽压曲线结合水与非结合水平衡含水量自由含水量恒速干燥阶段物料表面温度临界含水量及其影响因素热效率理想干燥过程的条件提高热效率的措施重要公式：干燥速率恒速段速率间隙干燥恒速段时间：降速段时间：(近似直线处理)ddXAGNCA)()(ACCANXXG)(11**ln22XXXXAKGCXC连续干燥物料衡算热量衡算预热器理想干燥热效率当Q损=0,Q补=0时,)()(1221HHVXXGWC损补QQQQQQ321)(01IIVQ12II补QQQQ210121tttt复习迎考：一、概念题：25~30%形式：填空、是非、选择、简答二、计算题：70~75%主要内容：(带泵)输送管路、传热计算、吸收、精馏干燥(比例较小)、萃取(比例很小)带泵管路计算：如图所示输水系统。已知:吸入管路总长度(包括局部阻力的当量长度)为20m，压出管路总长(包括局部阻力的当量长度)80m,管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m3,泵的效率为0.8,输水量为10m3/h，求:(1)泵的扬程，m；(2)泵的轴功率，W；(3)泵出口压力表的读数，Pa；(4)泵真空表的读数，Pa。解：(1)选取低位槽液面1-1与高位槽2-2截面，并以1-1截面的基准面，在两截面间做能量衡算：gZ1+(p1/ρ)+(u12/2)+gHe=gZ2+(p2/ρ)+(u22/2)+ΣhfZ1=0，Z2=2+18=20mp1=p2=0，u1=u2=0，gHe=gZ2+Σhfu=(qv/3600)/[(π/4)d2]=(10/3600)/(0.7852×0.052)=1.415m/sΣhf=λ(ΣL/d)(u2/2g)=0.025×(100/0.05)(1.4152/2/9.81)=5.106mHe=20+5.106=25.11m(2)Pe=gHeρqv=9.81×25.11×1000×10/3600=684WPa=Pe/η=684/0.8=855W(3)在泵出口3-3与2-2截面间做能量衡算，并取3-3为基准面gZ3+(p3/ρ)+(u32/2)=gZ2+(p2/ρ)+(u22/2)+hfZ3=0，Z2=18，p2=0，u2=0p3/ρ=gZ2+hf-(u32/2)=gZ2+λ(L/d)(u32/2)-(u32/2)=9.81×18+[0.025(80/0.05)-1](1.4152/2)=215.62J/kgp3=ρ×215.62=215.62kPa(4)在泵进出口之间排能量衡算式pi/ρ+Heg=p3/ρ,pi=p3-ρgHe=2.1562×105-1000×9.81×25.11=-3.06×104Pa(表)即pi=3.06×104Pa(真空度)传热计算：有一单程列管式换热器，装有Φ25×2.5mm钢管300根，管长2m。要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程内由20℃加热至85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。若水蒸气的冷凝给热系数值α=1×104W/m2.K，管壁及两侧垢层热阻均忽略不计，且忽略热损失，已知空气在平均温度下的物性常数为λ=2.85×10-2W/m2.K，CP=1kJ/kg.K，μ=1.98×10-5N.s/m2，Pr=0.7。试求：①空气在管内的对流给热系数；②换热器的总传热系数K(以管子外表面为基准);③通过计算说明该换热器能否满足要求；④计算说明管壁温度接近于哪一侧流体的温度。解：1）℃2）℃3）℃smkgG22/59.2302.0785.03003600/8000451038.21098.159.2302.0RedG4.08.02PrRe023.0d)1038.2(02.00285.0023.0424.08.0/21.9070.0mW24/65.7121.90120251011mWKWttCqQpm5122210444.1)2085(100036008000)(44.488510820108ln2085ln2112tTtTtttm该换热器能满足要求4）℃，得tW=107.6℃,接近蒸汽一侧温度256.4144.4865.