化工原理知识点总结复习重点.docx
第一章、流体流淌'一、流体静力学.二、流体动力学三、流体流淌现象四、流淌阻力、困难管路、流量计一、流体静力学：压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为济压力，简称压力，俗称压强。表压强（力）=肯定乐强（力）-大气压强（力真空度=大气压强-肯定乐大，压线啰kSa1.1._4!对军压政大气压力、肯定压力、表压力（或真空度）之间的关系流体静力学方程式及应用：产力形式1.-备注：1）在辞止的、连续的同一液体内，处于同J能量形式提1水平面上各点压力都相等。5方程式只适用r静止的连通着的同一种连续的流体。应用：U型压差计倾斜液柱压差计微差压差计二、流体动力学流量质量流量mS体积流量VS质量流速Gkgm2s（平均）流速U1kg/sJm3s1m/sG=uPtn,-GA114dGVS=UA=二4<fumS=VSPJ/kgJN=m连续性方程及重要引论:实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题）以单位质量流体为基准:以单位重量流体为基准:输送机械的有效功率：山输送机械的轴功率：叵（运算效率进行简洁数学变换）应用解题要点：1、 作图及确定衡算范围:指明流体流淌方向，定出上、下游界面：2、 截面的选取：两截面均应及流淌方向垂直；3、 基准水平面的选取：随意选取，必需及地面平行，用确定流体位能的大小；4、 两截面上的压力：单位一样、表示方法一样；5、 单位必需一样：有关物理量的单位必需一样相匹配。三、流体流淌现象： 流体流淌类型及宙诺准数：（1）层流区Re<2000（2）过渡区2000<Re<4000（3）湍流区Re>4000本质区分：（质点运动及能量损失区分）层流及端流的区分不仅在于各有不同的Re值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区分。流体在管内作层流流淌时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合流体在管内作湍流流淌时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧加大。管截面速度大小分布：无论是层流或揣流，在管道随意截面上，流体质点的速度均沿管径而变更，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。层流：1、呈抛物线分布：2、管中心最大速度为平均速度的2倍。湍流：1、层流内层；2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流淌，这一作层流流淌的流体薄层称为层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度渐渐增大，出现J'既非层流流淌亦非完全端流流淌的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体.层流内层的厚度随Re值的增加而减小。层流时的速度分布×湍流时的速度分布占J四、流淌阻力、困难管路、流量计： 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能）范宁公式的几种形式：圆直管道1.zd非圆直管道X1运算时，关键是找出9值，一般题目会告知，仅用期末考试，考研需扩充 非圆管当量宜径：当量直径：0=43（4倍水力半径）水力半径：回=E泵特性方程,H=f（Q）Q1.Q.q7"q.管路特性方程H.=K+BQ：联解既得工作点。离心泵的流量调整：1、 变更阀门的开度（变更管路特性曲线）；2、 变更泵的转速（变更泵的特性曲线）：减小叶轮直径也可以变更泵的特性曲线,但一股不用。3、 泵串联（压头大）或并联（流速大）往复泵的流量调整：1、 旁路调整；2、 变更活塞冲程和往复次数。第三章、非均相物系的分别（密度不同）（一、重力沉降二、离心沉降I三、过游一、重力沉降： 沉降过程：阻力Fd,浮力R6重力F,FFb-几=ma先加速（短），后匀速（长）沉降过程。 流型及沉降速度计算：（参考作业及例题）层流区（滞流区）或斯托克斯定律区：（10-4<Ret<D（K<2.62）过渡区或艾伦定律区：（KReI<103）（2.62<K<69.1）湍流区或牛顿定律区：（103<RetX2=105）（K>69.1）相应沉降速度计算式：（公式不用记，驾驭运算方法滞流区U1=d'",-p）g过渡区U.=0.27Jg缥包WRe：6湍流区出=.74Jq"& 计算方法：/、试差法：即先假设沉降属于某一流型（譬如层流区），则可干脆选用及该流型相应的沉降速度公式计算可，然后按可检验Re1.值是否在原设的流型范围内。假如及原设一样，则求得的目有效。否则，按算出的Ret值另选流型，并改用相应的公式求可。2、 摩擦数群法：书p1.493、 K值法：书p150沉降设备：尘粒则位于降尘室最高点的颗粒沉降至室底需要的时间为k旦I”气体通过降尘室的时间为8,为满意除尘要求，气体在降尘室内的停留时间至少等于颗粒的沉降时间，所以:I降尘室的长度,m;U3H-降尘室的高度,m;Hb降尘室的宽度,m;6仇或U气体在降尘室的水平通过速度,rn6单层降尘室生产实力：GJ（及高度H无关，留意推断选择填空题）多层降尘室：1.-J（n+1为隔板数，n层水平隔板，实力为单层的（n+1）倍）二、离心沉降： 离心加速度：（惯性离心力场强度）0;重力加速度：g 离心沉降速度ur：IXI；重力沉降速度uT：国3 离心分别因数KC：KC×（离心沉降速度及重力沉降速度的比值，表征离心沉降是重力沉降的多少倍） 离心沉降设备：旋风分别器：利用惯性离心力的作用从气流中分别出生粒的设备hs-,BDi=*H,=2D,3H/.%=性能指标：1、 临界粒径de：理论上在旋风分别器中能被完全分别卜来的最小颗粒直径；2、 分别效率：总效率no：分效率np（粒级效率）：3、 分割粒径d50：d50是粒级效率恰为50%的颗粒荏径；4、 压力降山气体经过旋风分别器时，由于进气管和排气管及主体器壁所引起的摩擦阻力，流淌时的局部阻力以及气体旋转运动所产生的动能损失等，造成气体的压力降。（标准旋风）G旋风分离器进口气体含尘浓度,m3C2旋风分离器出口气体含尘浓度,m3C1.i1.进口气体中粒径在第i小段范围内的颗粒的浓度,gm'C2.,出口气体中粒径在第i小段范围内的颗粒的浓度,g/n?标准旋风Ne=5,21=8.Oe三、过滤：过滤方式:饼层过灌：饼层过港时，悬浮液置于过滤介质的一侧，固体物沉积于介质表面而形成滤饼层。过滤介质中微细孔道的直径可能大于悬浮液中部分颗位的直径，因而，过港之初会有些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊，但是颗粒会在孔道中快速地发生“架桥”现象（见图），使小子孔道直径的细小颗粒也能被截拦，故当滤饼起先形成,滤液即变清，此后过滤才能有效地进行。可见，在饼层过港中，真正发挥截拦颗粒作用的主要是滤饼层而不是过港介质。饼层过港适用于处理固体含量较高的悬浮液。深床过滤：在深床过滤中，固体颗粒并不形成滤饼，而是沉积于较厚的粒状过滤介质床层内部。悬浮液中的颗粒尺寸小广床层孔道直径，当颗粒随流体在床层内的曲折孔道中流过时，便附在过滤介质上。这种过渡适用于生产实力大而悬浮液中颗粒小、含量甚微的场合。自来水厂饮水的冷化及从合成纤维纺丝液中除去极细固体物质等均采纳这种过滤方法。 助港剂的运用及留意：为r削减可压缩滤饼的流淌阻力，有时将某种质地坚硬而能形成筑松饼层的另一种固体颗粒混入悬浮液或预涂:过滤介质上，以形成疏松饼层，使滤液得以畅流。这种预混或预涂的粒状物质称为助消剂。对助滤剂的基本要求如下：应是能形成多孔饼层的刚性颗粒，使灌饼有良好的渗透性、较高的空隙率及较低的流淌阻力：应具有化学稳定性，不及悬浮液发生化学反应，也不溶于液相中。应予留意，一股以获得清净滤液为目的时，采纳助滤剂才是相宜的。 恒压过滤方程式：(理解，书P175)对于肯定的悬浊液，若1.令×，k一一表征过源物料特性压力差Ap不变，k、A、S都是常的常数，m4(Ns)或r(Pas):恒压过港时,数再令K=2Sp-V滤液量,而；过滤时间,8；V2KA2J=期A过滤面积,鬲 过港常数的测定：书P179,包括压缩因子板框压力机：洗水墟浆(一钮)通路通路过渡板枢洗涤板进料热状况的影响及q线方程并由此得到1.,=1.+qF及V,=V+（q-1.）F进料热状况对q值及q线的影响：进N的特If*体h<h>1(z)/,，1,I.气双化物<f<>OJ«I电，黑气r0Q.(一)d1三n/f>/%<0i()q线方程X必过点e（日，可）操作线方程：精储段操作线方程:总物料衡算易挥发组分衡算Y=1.+DVyn+1=1.Xn+DxD操作线方程IXI必过点a（3,3）提储段操作线方程:总物料衡算易挥发组分衡算1.'=Y'+W1.,xm,=V,ym+1.+WxW操作线方程XI必过点C（习，回）或I平衡线方程：三图1-20掾作线的作法一图形关系（记住）。q=1.,斜率为图像为目特别泡向日进料j露,kq=0,斜率为0,图像为理论版层数计1、逐板计算法说明第n层是加料板（n-1.层）。提储段：同理×（E1.层）。全塔效率及单板效率E=叵Pn或×1塔板上气液两相的井志向流淌1 .返混现象液沫夹带塔板上部分液体产生及液体主体流淌方向相反的流淌为液沫夹带（又称雾沫夹带）。即液滴被上升的气体夹带到上一层塔板上。气泡夹带塔板上部分气体产生及气体主体方向相反的流淌为气泡夹带。即气泡被H降的液体卷入下一层塔板上。2 .气体和液体的不匀称分布气体沿塔板的不匀称分布由于液面落差的存在，气体通过塔板时阻力大小不等，导致塔板上气量分布不均。液体沿塔板的不匀称分布由于液体横向流过塔板时路径长短不，使塔板的物质传递量削减。不正确操作液泛在操作过程中，塔板上液体卜.降受阻并渐渐在塔板上积累，这种现象称为液泛（也称淹塔，依据引起液泛的缘由不同，可以分为：（1）降液管液泛液体流量过大降液管内液体不能刚好排出或气体流量过大使降液管液面上升，均会引起降液管液泛。（2）夹带液泛气速过大导致液沫夹带量过大,板上液层增厚并各板液层相连造成液泛。严峻漏液当气体通过筛孔的速度较小或气体分布不匀称时，从孔道流下的液体量占液体流量的10%以上称为严峻漏液。第七章吸收（溶解度差异.f一、概述及平衡关系二、传质理论I三、汲取塔计算一、概述及平衡关系：1、汲取依据：混合物各组分在某种溶剂中溶解度差异（1）分别混合气体以回收所需的组分：汲取J2）除去有害组分以净化气体：目的3）制备某种气体的溶液；4）工业废气的治理。2、汲取及解吸流程：当气相中溶质的实际即发生汲取过程。反溶质便由液相向气相汲取过程进行的方向及限度取决于溶质在气液两相中的平衡关系。分压高于及液相成平衡的溶质分应时，溶质便由气相向液相转移,之.假如气相中溶质的实际分压低于及液相成平衡的溶质分乐时,转移，即发生汲取的逆过程，这种过程称为脱收（或解吸）温度及压强的影响：浮度可有利于汲取，反之即为解吸强目有利r汲取，反之即为解吸|3,平衡关系：摩尔比:亨利定律:目冈冈闫叵目P：溶质在气相中的平衢分压.kF;*.潘成在液相中的摩尔分数；R亨利系数.箕数值随物系的特性及湿度而计C£的舶位与强力柒位一致“C.单位体积溶液中溶质的摩尔数,kmn1./m，P：一气相中溶施的平衡分压,kPa;H溶解度系数,bo1.（kNnt）°x1液相中溶质的摩尔分数K与该液相成平衡的气相中溶质的摩尔分数m相平衡常数,或称分信!系数，盘纲为1.4、汲取剂的选择：D溶解度高（对溶质组分）2）选择性高3）挥发度小4）黏性小5）其他（无毒、无腐蚀、经济、合理等）5、相平衡关系在汲取中的应用：1）推断传质方向：若气液相平衡关系为闫或N1.,假如气相中溶质的实际组成日大于及液相溶质组成相平衡的气相溶质组成可，即可可（或液相的实际组成目小于及气相组成回相平衡的液相组成可，即可，说明溶液还没有达到饱和状态，此时气和中的溶质必定要接着溶解，传质的方向由气相到液相，即进行汲取：反之，传质方向则由液相到气相.即发生解吸（或脱吸）。2）确定传质推动力：传侦过程的推动力通常用一相的实际组成及其平衡组成的偏离程度表示。如图，在汲取塔内某截面A-A处，溶质在气、液两相中的组成分别为目、可，若在操作条件下气液平衡关系为目，则在习-回坐标上可标绘出平衡线OE和A-A截面上的操作点A,如国所示。从图中可看出，以气相组成差表示的动力为【J，以液相组成差表示的推动力为1.（只能以一相来表征）同理，若气、液组成分别以1.d表示，并且相平衡方程为区J或日以气相分压差表示的推动力为匚三J,以液相组成表示的推动力为3）指明传质过程进行的极限：平带状W星传质过程进行的极限。对于以净化气体为目的的逆流吸收过程,无论气体潦Ift有多小,吸收荆漉量有多大,吸收塔石多篇,出塔净化气中溶质的组成均最低都不会低于与人塔吸收剂蛆成%相平街的气相溶质组成“，即同座,说后MS相关品为目的的逆流吸收,出塔吸收液的组成X,他不可能大于与人场气由间成力相平衡的液柏组成4,即二、传质理论：町分子扩散：流体分子无规则的热运动涡流扩散：流体质点的湍动菲克定律：当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处物质A的扩散通量及该位置上A的浓度梯度成正比：日（及傅里叶定律及牛顿黏性定律有相像处）Jt物质A在Z方向上的分子扩敢通量.hno1.（m's）;学物质A的浓度梯度，即物质A的浓度ca在7方向上的变化率.km111.m'OAB物质A在介质B中的分子散系数,b°式中负号表示扩散是沿着物质A裱度降低的方向进行的.等分子单向扩散（了解，下册书p90）双膜理论：双膜理论把两流体间的对流传质过程描述成如图所示的模式。它包含以下几点基本假设：相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界而，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，汲取质以分子扩散方式通过此二膜层由气相主体进入液相主体：在相界面处，气、液两相达到平衡：在两个停滞膜以外的气、液两相主体中，由于流体充分湍动，物质组成匀称。®2-10双联理论示意图汲取速率方程式：（理解及应用条件，书下册P104）汲取速率，指单位相际传质面积上单位时间内汲取的溶质量，Pn，推动力担组成差，汲取阻力倒数为汲取系数，所以“速率=汲取系数三”方程式：冈=常数回（肯定状况下）三、汲取塔计算：1、摩尔分率、摩尔比相关关系：气相：（气体总体积=情性体积）液相：区1质量分数及摩尔分率的关系为：回=摩尔比叵叵摩尔分率及摩尔比的关系为摩尔浓度及分压之间的关系为三2.汲取操作线方程及操作线II三1.液气比X,最小液气比的计算：日yB点移至水平线Y=YI及平衡线的交点B*时，X1.-X1.*,此点时应有最小液气比。这是理论上汲取液所能达到的最高组成，但此时过程的推动力已变为0,因而须要无限大的相际传质面积，事实上办不到。或者当解吸平衡线为非卜凹线时，操作线的极限位置为及平衡线相交，此时，对应的气液比为最小气液比。以叵表示。对应的气体用量为最小用量，记作VmiIU即匹日塔高计算基本关系式（驾驭方法，不用记公式X1.的计算为重点，参考作业）IXHOG=×称为气相总传质单元高度HWJ（填料层高E）a=叵称为气相总传质单元数传质单元数的计算式中叵为解吸因数（脱吸因数）。区I值的大小反映r溶质a汲取率的凹凸。式中A=3称为汲取因数。汲取塔塔径的计算第八章、塔设备C一、概述V二、板式塔及流体力学性质1.三、雄科塔一、概述（了解）：作用：1、使气、液两相充分接触，适当湍动，以供应尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能刚好完善分别；2、在塔内使气、液两相最大限度的接近逆流，以供应最大的传质推动力。性能评估指标：I.通星单位塔截面的生产实力，表征塔设备的处理实力和允许空塔气速：2、分别效率一一单位压降塔的分别效果，对板式塔以板效率表示，对填料塔以等板高度表示；3、适应实力操作弹性，表现为对物料的适应性和对负荷波动的适应性；塔设备在兼顾通量大、效率高、适应性强的前提卜,，还应尽量满意流淌阻力小、结构简洁、金属耗量少、造价低、易于操作限制等要求.二、板式塔及流体力学性质（了解）：板式泡罩塔板塔畋筛板I了解它们工作原理种类浮阀塔板塔板上气液两Y相的接触状态;J喷射形塔收鼓泡状（优良工作状态）蜂窝状泡沫状（为r削减雾沫夹带，大都限制在此状态）喷射状（优良工作状态）板上压降:雾沫夹带：上升气流穿过塔板上液层时，将板上液体带入上层塔板的现象称为雾沫夹带漏液：错流型的塔板在正常操作时，液体应沿塔板流淌，在板上及垂直向上流淌的气体进行错流接触后由降液管流下。当上升气体流速减小，气体通过升气孔道的动压不足以阻挡板上液体经孔道流下时，便会出现漏液现象。液泛：塔内若气、液两相中之一的流量增大，使降液管内液体不能顺当下流，管内液体必定积累，当管内液体增高到越过溢流堰顶部，于是两板间液体相连，该层塔板产生积液,井依次上升，这种现象称为液泛，亦称淹塔。液面落差：当液体横向流过板面时，为克服板面的摩擦阻力和极上部件（如泡罩、浮阀等）的局部阻力，须要肯定液位圣，则在板面上形成液面落差，以“表示。负荷性能图：（驾灰，书下册p1.58）三、填料塔：（了解）（1）雾沫夹带线，液泛线一（3）液相负荷上限线.，（4）漏液线“（5）液相负荷下限线.话线所包阳的区域山工便是塔的适宜操作范雨填料种类:
