注册化工工程师公式统计

1第一章物料、能量守恒1、总质量、元素守恒。2、对于总质量与元素：输入系统的量=输出系统的量+系统积累量+系统损失量对于某组分：输入系统的量±化学反应量=输出系统的量+系统积累量+系统损失量3、不稳定过程中：输入量+生成量-消耗量-输出量=累积量4、体积流量Q(m3/h)，流体线速度u=Q/A(m/s)；质量流量W(Kg/h)，质量流速G=W/A(Kg/m2.h)；摩尔流量F(kmol/h)；W=GA=Qρ=uAρG=ρu5、平均分子量=∑相对分子量×摩尔分数6、PV=ZnRTR=8.314J/mol.KP—PaV—m3T—KCA=PA/RTR=8.314J/mol.KP—PaCA--mol/m3Z的大小表示真实气体和理想气体性质的偏离度在标准状况下（0°C，0.10133MPa）下，1kmol气体的体积为22.4m37、气体密度ρg=MP/ZRTPM=ZρRTZ=1+BP/RT8、BBAA1ωA+ωB=1(kg)1212kkk1、k2对比压力与T的校正系数；9、转化率该反应物的起始量某一反应物的转化量X单程转化率起始量反应器入口该反应物的某一反应物的转化量X总转化率起始量新鲜物料中该反应物的某一反应物的转化量X收率关键组分的起始量关键组分量生成目的产物所消耗的Y质量收率关键组分的起始质量生成目的产物的质量Y选择性已转化的关键组分量关键组分量生成目的产物所消耗的SY=X·S总转化率单程转化率总收率单程收率10、恒容过程：（功）（热能）（动能）（势能）内能WQmvmgzmv221)(11、恒压过程：体系焓变+体系动能变化+体系位能变化=Q（热能）+W(功)连续流动体系下：体系动能变化+体系位能变化=0212、Q1(带入热能)+Q2（传入热能）+Q3（过程热效应）=Q4（带出热能）+Q5（加热设备）+Q6（散失热量）+Q7（挥发气带出热量）Q2＞0需加热Q2＜0需冷却Q3＝—△H反应热Qr=—△Hr能量守恒：输入系统的能量+体系能产生的能量=体系能消耗的能量+输出系统的量+系统积累13、N个组分，M个设备，则可列出的独立方程式为NxM个14、自由度分析变量个数：NV=S(C+4)+Np’+2(S-流股数；C-组分数；4-流量、压力、温度、焓；2-功、热；Np’—其它过程变量)方程个数:Nf=C+2S+Np+1(Np-过程限制关系式；1-热量平衡式2S—浓度限制、焓计算关系；C-物料关系式)自由度：Nd=NV–Nf=(S-1)C+2S+(Np’–Np)+1Nd=NV–Nf=(S-1)C+2S+(Np’–Np)+1（Np’=Np）15、能量守恒计算时：选取基准温度，则基准温度的晗为016、比热容：（单位质量体系的热容）1Kg物质升高1℃所需要的热量，称为比热容。单位：KJ/Kg.℃摩尔热容：(1mol质量体系的热容)1mol或1Kmol物质温度升高1℃所需要的热量，称为摩尔热容。单位为KJ/Kmol.K。3第二章化工热力学理想气体：高温、低压可逆过程：体系发生从起点--终点--起点的变化后，对环境无任何影响。严格的可逆过程并不存在，只是一种极限过程。（理想过程）不可逆过程：自发过程，有方向性，如果改变自发变化的方向，需要借助外力（能量）作用。热力学第零定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热力学平衡，那么，这两个系统之间也达到热力学平衡。热力学第一定律（能量转化定律）：封闭系统与环境之间交换的功和能量之和，等于系统内能的变化（依据事实：永动机是不可能的）。热力学第二定律：自发过程是不可逆的（依据事实：不能使一个自然的过程完全复原）。热量从低温物体传给高温物体，而不发生其它变化是不可能的。（热传导过程的不可逆性）从热源吸“热”，将其完全转化成“功”，而不发生其它变化是不可能的。（功转化为热的过程的不可逆性）热力学第三定律：任何自发过程均是熵增过程（依据事实：不能得到绝对零度）在热力学零度的条件下，完美晶体的熵为零。所有热运动停止。Q、△U、△HQ、W过程函数，U、H、G、S是状态函数，理想气体：U、H、Cv,m，Cp,m，△rHm，△相变Hm都是T的函数，与别的无关H=U+PV△U=nCv,m(T2-T1)△H=nCp,m(T2-T1)TmpTrmrmrdCkHTH,15.298)15.298()(21,12)()(TTTmpvapmvapmvapdCTHTH恒容过程21TTTvdCQUW=0恒压过程21TTTpdCQHW=P(V2-V1)=nR(T2-T1)[理想气体]恒温过程Q=W=RT21lnpp△H=△U=0绝热过程r=CP/CvCp-Cv=R(气体)Cp=Cv(液体)单分子理想气体Cv=23R双原子分子理想气体Cv=25RP1V1r=P2V2rrrrPPVVTT11212112)()(气体的标准状态是Pθ=101.325kpa下的状态，对T无要求。做功4W=21vvdVP环对于可逆=21vvdVP系恒压W=P(V2-V1)恒温W=21/vvVdVRT=nRTln12VV=nRT21lnpp恒容W=0绝热可逆)11(1111211rrrVVrVPW多变过程：满足PVn=常数的可逆过程])(1[1)(11121112nnPPnVPTTnRW熵变dS≥δQ/T（可逆为等于，不可逆为大于）TdQdSr理想气体的恒温过程212112lnlnPPRVVRTPdVS理想气体的恒容过程122121lnTTcTdTcTdUSVV恒压过程21,TdTnCSmp12lnTTcP绝热过程△S=0在恒温恒压下的相变过程THSS是状态函数2112,lnlnPPnRTTnCSmP21,TdTnCSmp21lnPPnR(定压热容不恒定)12,12,lnlnVVnCPPnCSmPmV混合前气体为S1、S2，混合后为SS=S1X1+S2X2-RX1LnX1-RX2LnX25最小分离功T0△S（△S=S-S1-S2）Bf=△H-T0△S=RT0(Xf1LnXf1+Xf2LnXf2)（△H=0）Wmin=△B=aBa+bBb-fBfW损=T0△S不可逆=T0(△S热水-q损/T0)S0=1/xAAxASdx0Y=S0xA=AxASdx0两相平衡时P、T的关系)/(/**mmTPVTHdd△Hm*摩尔蒸发热△Vm*=Vm*（g）-Vm*(l)若对液体加压则其饱和蒸汽压就要增加，但增加很少化学势即偏摩尔G焓G=H-TS对于理想气体fB=yBP=PBBBBBBPfPyf理想气体的逸度系数恒等于1对于液体*BBBPPBBBBBxPPxf*B)(液体的活度系数对于理想气体混合物satiiiPPy)(活度isatiiixPPyr)(活度系数理想气体混合物的活度与其平衡的液体的活度相同液体混合物的逸度与其平衡的气体的逸度相同相平衡时组分i在各个相中的化学势相同，在各个相中的逸度相同纯物质凝聚态可利用同T同P下达平衡的饱和蒸汽的逸度获得，fL=fvsatdG=RTdlnfF=C-P+22—温度与压力C—组分数。C=S-R-R/S—S种化学物质R—反应方程式数；R/—独立的限制条件绝热节流过程等H不可逆过程，压力下降，熵增大HJPTu)(若uJ＞0制冷uJ＜0制热uJ=0T不变压气机单级理论耗功]1)[(1)(111211122nnPPRTnnVPVPnnW容积效率（VE）：吸入压气机的气体容积/活塞位移容积余隙比（C）：余隙体积/活塞位移容积6nEPPCCV112)(1n—压缩过程的多变指数卡诺循环（可逆机）：使热转化为功等温可逆膨胀（T1高），绝热可逆膨胀、等温（T2低）可逆压缩、绝热可逆压缩02211TQTQ21QQw1212121112111TTQQQQQQwTT总熵变△S=0逆卡诺循环（使功转化成热）：绝热可逆压缩、等温可逆放热、绝热可逆膨胀、等温可逆吸热制冷机：消耗功，使热量从低温传到高温(目的是转移低温物体的热量)121N0T-TTW-Q§Q0---从低温物体吸收的热-WN---消耗的净功§—制冷系数热泵：与制冷机原理完全相同，但目的不同，前者为制冷，后者为制热（低温热输送给高温物体）。目的是高温物体得到热量。ξH=QH/WH可逆热泵（逆卡诺循环）的制热系数：ξH,卡=TH/(TH-TL)ξH=|QH|/|WH|=|Q0|/|WN|+1=ξ+1卡诺循环与逆卡诺循环与工质无关，仅是工质温度的函数，在两个温度之间操作的任何循环，以卡诺循环与逆卡诺循环的获得功与制冷系数最大。损失功、理想功、有效能、有效能效率WL=T0△S-QWL=T0△STWL—损失功；T0—环境温度；△ST—总熵变稳定流动过程中Wid(理想功)=T0△S-△H△S—体系的熵变；H0、S0基态的焓、熵。有效能的变化量△Ex=(H2-H1)-T0(S2-S1)=△H-T0△S=-Wid有效能Ex=(H-H0)-T0(S-S0)理想功等于有效能的减少（负值）)(有效能损失DEEoutxinxinioutixx或iniixD1潜热（状态热）、汽化热、熔融热、熔解热kRTrGPPRTrGrGmVBBmTmBln)(ln)(kθ=JP（平衡）BBBmmmmfGvrGrSTrHrG72lnRTrHdTkdm)11(ln1212TTRrHkkmCRTrHkmlnmPPmrCTrH,)(当反应前后热容变化很微小时，可认为mrH为常数，或温度变化不大时，标准摩尔反应焓mrH可按常数处理。只有△rGm＜0时才可能发生反应，△rGm=0达到平衡2lnRTHdTkd2)(RTHdTRTGdH＞0，T升高反应向右，H＜0T升高反应向左。对于体积增大的反应，P增大，平衡向左，P减小平衡向右对于体积缩小的反应，P增大，平衡向右，P减小平衡向左有惰性气体时，对于V＜0，增加惰性气体，降低产物的平衡组成。积分熔解热：在25°C，0.10133MPa下1mol溶质溶解于nmol溶剂中时吸收或放出的热量。不同浓度的溶液有不同的积分熔解热。mol溶剂/mol溶质。微分熔解热：1Kmol溶质溶解于含量x的无限多溶液中（溶解后的溶液的含量仍为x）时，吸收或放出的热量称为微分熔解热。KJ/mol、KJ/Kmol、KJ/Kg。Amagat定律Z(T,P)=y1Z1(T,P)+y2Z2(T,P)+y3Z3(T,P)+。。。+ynZn(T,P)Dalton定律Z(T,P)=y1Z1(T,P1)+y2Z2(T,P2)+y3Z3(T,P3)+。。。+ynZn(T,Pn)Pi---温度相同下的总压下的分压Amagat定律较Dalton定律准确理想气体绝热自由膨胀：Q=0W=0△U=0△H=0元素和化合物的燃烧值是高热值，其燃烧产物应是液态水；常压20℃时溶解为0.256m3则30.0MPa下的溶解为0.256x30/0.101，则溶解的惰性气体为0.256x30/0.101x0.03则排放气为0.2%x2800-0.256x30/0.101x0.038第三章流体静力学1.P=P0+ρgh=P0+ρg(Z1-Z2)P—Paρ—kg/m3h—mg—m/s22112zzgPP表压力=绝对压力-大气压力真空度=大气压力-绝对压力2、伯努利方程总机械能守恒fewuPgzwuPgz2222222111（J.kg-1）fehgugPzhgugPz2222222111(m)fewuPmgzwuPmgz2222222111（J）判断流动方向应根据总势能（位能+静压能），而不是总机械能（位能+静压能+动压能）总压头=位压头+静压头+动压头压差计测量的是位能与静压能的