化工原理考研09整理资料(南工大)

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第一章流体流动1.密度、压强、粘度的定义表压和绝对压的关系,单位:atm、at、mmHg与Pa关系,气体粘度、液体粘度与温度关系2.静力学基本方程方程形式:重力场:dp=-ρgdz应用:气体液封压力测量液位测量等ZdzYdyXdxdp•U型压差计:——受力平衡的变化根据选择等压面为基准面•复式U型压差计•微差U型压差计gRppimm)(213.阻力损失2f2elluhdJ/kg局部阻力产生的原因:边界层分离及旋涡流体绕过圆柱体边界层的形成、发展、分离等过程4.机械能守恒方程Ws-----外界对流体作的轴功,或有效功He----扬程(在离心泵中)212222211122fsHugzpwugzp)/(kgJ212222211122feHguzgpHguzgp)/(NJm5.流量测量毕托管:测点速孔板流量计孔板特点:恒截面,变压差孔板流量计的阻力损失文丘里流量的阻力损失gRcdVi)(24020sm/3第二章流体输送机械1.离心泵的工作原理叶轮是将原动机的能量传给液体的部件泵壳是将动能转变为压能的部件2.离心泵的主要性能参数扬程He——指单位重量流体经过离心泵后机械能增加值流量V——泵的出口流量,离心泵铭牌上标明的流量是指效率最高时的流量。有效功率Ne——泵给流体轴功率Na——电机给泵泵的效率η——3.离心泵的流量调节调节出口阀,改变管路特性曲线改变转速,车削叶轮外径wgVHNee,MhVaeNN第三章颗粒流体力学基础与机械分离36vdevsdev/21.颗粒性质等体积当量直径形状系数固定床结构一维简化模型的三个特点smqqKddque/,)(201)(2rpKsmdkdqqqqe002)(kqqqe2222FFVKA滤布阻力不计:恒压过滤:过滤速度:2.过滤3.滤饼洗涤洗涤时间:对叶滤机:对压滤机:)()(Ewddqddq)()(Ewddqddq)(41)(4.过滤机的生产能力间歇式过滤机:RWFFVG第四章传热与换热器1.传热三种基本方式2.热传导平壁导热圆筒壁导热定态,Q=常数,q≠常数,∵Am1≠Am2≠Am332133221141RRRtAbAbAbttQ333222111343232121ln1ln1ln12mmmAbAbAbtrrrrrrtLQ3.对流传热无相变流体强制对流圆管内:给热系数α与流体的流速的0.8次方成正比4.串联传热8.12.08.022.08.04.08.01))4/(((Pr))(023.0dddVdudud)()(1221ttCWTTCWtKAQpccphhm2121lntttttmiK1110=则,对数平均温差:管壁和污垢热阻忽略不计:若冷热流体的给热系数相差很大,则K近似等于α小因此,要提高K,应提高α小,如提高流速,安装翅片等第五章吸收1.汽液相平衡亨利定律:p*=Ex,p*=C/H,y*=mx2.分子扩散费克定律:等分子相向扩散:2/mskmoldzdCDJAABA)/)(()(22121mskmolppRTDCCDNNAAAABA分子单向扩散:3.吸收过程计算物料衡算:操作线方程:)())((2121AABmAABmmApppPRTDCCCCDN1,//其值大于称为漂流因子和BmBmmpPCC)()(2121xxLyyG22212)()()(yxxGLyxxLyyG或填料层高度计算:传质单元高度:传质单元数:LLGGOLOLOGOGNHNHNHNHHaKGHyOG12yyOGyydyN对数平均浓度法:吸收因素法:212121ln,yyyyyyyyNmmOGAmxymxyAANOG1)11(ln1112221最小液气比:吸收因数:2121min)(xxyyGLmGLA第六章液体蒸馏1.二元体系的气液相平衡相平衡方程2.精馏①精馏原理:a.多次部分汽化和冷凝b.回流②物料衡算:xxy)1(1WDFWDfxWxDzF③5种进料状态:在其它条件一定的情况,q对精馏线的位置无影响q越小,提馏线就越向平衡线靠拢,完成同样的分离任务所需的NT就越多;q越大,提馏线就越远离平衡线,完成同样的分离任务所需的NT就越少,但塔釜再沸器的供热量QR就越大。)0,0,10,1,1(qqqqqiIiIqf④q线方程:⑤操作线方程:11qzxqqyf111RxxRRxVDxVLyDnDnnWnnxVWxVLy'''1⑥最小回流比:⑦全回流:R→∞,F=D=W=0,操作线x=y⑧理论板:汽液相浓度达到平衡及温度达到平衡3.特殊精馏当α接近于1时,普通精馏很难分离,采用特殊精馏,共沸精馏、萃取精馏的原理eeeDxyyxRmin第七章塔设备1.填料塔①填料的类型拉西环,鲍尔环,弧鞍形填料,阶梯环,共轭环波纹板,丝网波纹填料等②气体通过填料压降载点泛点2.板式塔①板式塔的类型:筛板、浮阀、泡罩等②板式塔内气液流动方式:错流逆流③筛板塔操作负荷性能图④塔板效率EmvEmLabCdeLS(m3/s)VS(m3/s)a.液相下限线b.液相上限线c.漏液线d.过量液沫夹带线e.溢流液泛线⑤筛板塔气液接触状况a.鼓泡态:气液湍动程度低,传质效果差b.泡沫态:气液湍动程度加剧,气液接触比表面积大,气液接触理想c.喷射态:气相连续,液体分散成小液滴,液体比表面积大,气液湍动程度高,也是一种良好的操作态状.第八章固体干燥1.湿空气的性质与“I-H”图湿度H:相对湿度pPp622.0=湿空气中绝干空气质量湿空气中水汽质量)%(100)%(100PpPpPpppsss=比容:比热:CH=Ca+HCV=1.01+1.88H,kJ/kg干气·℃焓I=Ia+HIv=(1.01+1.88H)t+2500H,kJ/kg干气湿球温度干气kgmPtHHvvvwaH/10013.1273273)244.1772.0(35绝热饱和温度:干球温度t:露点td:在P、H不变,将不饱和空气冷却到饱和状态的温度2.干燥过程的物料衡算)/(1)1(,1,1)/(1)/)(()(1111121221skgXGWGGXX热量衡算在常压下,不饱和湿空气300K,相对湿度30%,当加热到350K时,空气参数将如何变化?•H不变φ减小tw升高td不变I增大干料-干气干燥器预热器kgkJCXCCIkgkJHtHIkwQIGLIQIGLIskJttHLIILQmWSLCDCP/)('/2500)88.101.1()('':)/)()(88.101.1()(:2211010014.干燥速率和干燥时间影响临界含水量的因素:物料性质物料厚度干燥速率恒定干燥条件:温度、湿度、流速、接触方式速干燥终了时的含水量----固体物料在恒临界含水量降速段恒速段干燥速率曲线接触方式)曲线(恒定干燥条件下,干燥02))./((,,,XsmkgAdGdXAddwuuHt1.在连续精馏塔中分离两组分理想溶液,进料量100kmol/h,易挥发组分摩尔分率X+=0.5,饱和蒸汽加料,XD=0.95,XW=0.1,α=2.0,塔顶全凝器,泡点回流,塔釜间接加热。塔釜汽化量为最小汽化量的1.5倍。求:(1)塔釜汽化量V´;(2)离开塔顶第二块理论板的下降液体组成。0q--------------------------------------xfye解:(1)饱和蒸汽进料,0.5efyx0.50.333(1)210.5eeeyxymin0.950.52.70.50.333DeeexyRyxminminV(1)RD最小汽化量fDWFDWFxDxWx由D47/53/kmolhWkmolh得min(2.71)47173.9/VkmolhminminV(1)73.9/VqFkmolh塔釜最小汽化量minV1.5V1.573.9110.9kmol/h塔釜汽化量=(2)V(1)VqF由(1)RDVF1VFRD110.91000113.48747VFRDRy0.7770.212R+11DxxxR精馏线=10.95Dyx1110.905(1)yxy210.91511DxRyxRR2220.843(1)yxy2.某干燥器的操作压强为80kPa,出口气体温度为59℃,相对湿度72%,为保证干燥产品的质量,空气进入干燥器的温度不得高于92℃,故将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合,混合后气体相对湿度为11%。已知新鲜空气的质量流量为0.49Kg/s,温度为18℃,湿度为0.005Kg水/Kg干气,59℃、92℃时水的饱和蒸汽压分别为19.013kPa和75.598kPa。求:(1)循环空气量LR(2)新鲜空气预热后温度t1解:2(1)MLH()RmmRmLHLHLLH1混合点对水作衡算:干燥器Lt2,H2LR,t2tmLmHmφmt1H1MLt0,H0018tC010.005/HHKgKg水干气259tC272%92mtC11%m00.49/LKgs000.490.488/110.005LLKgsH干气20.7219.0130.6220.6220.128800.7219.013sspHKgKgpp水/干气0.6220.072msmmspHKgKgpp水/干气12()0.488(0.0720.005)0.585/0.1280.072mRmLHHLKgsHH干气12(2)MLI()RRmLILLI对混合点作热量衡算:1111(1.011.88)2490IHtH2222(1.011.88)2490IHtH(1.011.88)2490mmmmIHtH1140.2tC3.温度为130℃的气体,其流量为5400㎏/h,经过列管换热器管程后,温度降为70℃。温度为20℃的水经过壳程后升温至50℃,两流体逆流流动。气体的给热系数远小于水的给热系数,气体比热为1.2kj/㎏·k,水的比热为4.18kj/㎏·k,求①冷却用水量;②若换热器面积A=100㎡,求气体的给热系数。130℃70℃50℃20℃解:①WhCph(T1-T2)=WcCpc(t2-t1)1221()()54001.2(13070)3100.5‍/4.18(5020)hphcphWCTTWCttkjh②Δt1=80℃Δt2=50℃1212805063.8380lnln50mttttt℃当8050652mt121.62tt时Δtm可用算术平均值计算:122()16.62/()hphmmWCTTQKWmAtAt℃α气体α液体∴α气体≈K=16.62W/(m2•℃)∴K可看成常数4.某吸收塔用清水吸收生产过程中废气中的有毒气体A组分,已知进出吸收塔的气体中A组分的摩尔分率分别为y1=0.055,y2=0.004,液相出口浓度摩尔分率为x1=0.020,平衡关系y=2.0x,填料层高度H=6.0m,求:①操作液气

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