化工原理基本概念

化工原理基本概念

化工原理涉及许多基本概念，包括化学反应、热力学、流体力学等。以下是一些与化工原理相关的基本概念：

1.化学反应：

o反应物和生成物：化学反应中参与反应的物质称为反应物，而生成的物质称为生成物。

o平衡常数：反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度之比称为平衡常数。

2.热力学：

o焓和熵：焓（H）表示系统的热量，熵（S）表示系统的混乱度。在常温常压下，焓的变化等于热量

的变化。

o自由能：Gibbs自由能（G）表示系统在定压定温条件下能够执行的最大非体积功。当G减小时，

反应趋向于进行。

3.物质平衡：

o质量平衡：在化工过程中，系统内各种组分的质量变化需要满足质量守恒的原则。

o能量平衡：能量平衡方程考虑了系统内能量的输入、输出和变化。

4.相平衡：

o气液相平衡：描述气体和液体之间的平衡条件，

例如蒸汽压和液体溶解度。

o液液相平衡：描述液体混合物中不同组分之间的平衡条件，例如提取过程。

5.反应工程：

o反应器设计：包括反应器类型选择、反应器尺寸设计等，以实现化学反应的最佳条件。

o反应动力学：研究反应速率与反应物浓度之间的关系。

6.传热和传质：

o传热：研究热量如何在系统中传递，例如换热器的设计。

o传质：研究物质在系统中的传递，例如在溶液中溶质的扩散。

7.流体力学：

o流体性质：包括流体的密度、黏度、速度等。

o管道流动：描述液体或气体在管道中的流动行为，例如雷诺数和阻力损失。

8.化工安全：

o危险评估：评估化工过程中可能发生的危险，制定相应的安全措施。

o应急处理：针对事故情况，制定应急处理计划，以最小化损失。

这些基本概念构成了化工原理的核心，为化工工程的设计、操作和优化提供了理论基础。

化工原理基本知识点总结

化工原理基本知识点总结 化工原理，是指运用基本化学原理和物理原理，研究物质的本质、结构、性质以及相互作用等方面的学科。在化工生产过程中，化工原理是一个关键环节，因此，对于化工从业人员来说，必须 熟练掌握化工原理的基本知识点。 一、化学反应 化学反应是化学过程中最基本的概念之一。化学反应指两种或 两种以上物质发生作用，最终生成新的物质。如下面这个例子： 2H2 + O2 → 2H2O 这是一个简单的化学反应方程式。其中，2H2和O2是反应物，2H2O则是生成物。 化学反应的速率受很多因素的影响，如反应物浓度、温度、催 化剂等。在工业生产中，为了加快反应速率，常常使用催化剂或 加热等方法。

二、物理性质 物理性质是指物质固有的、不随化学变化而改变的性质。例如，半径、密度、硬度、颜色等都是物理性质。其中，密度是物质不 变的基本性质之一，它可以帮助我们分辨不同种类的物质。 三、热力学 热力学是研究物质在温度、压力、体积等方面的物理变化，以 及这些变化背后的热量和功的关系。在热力学中，有很多基本概 念需要掌握，如焓、熵、自由能等。 其中，焓指的是热力学过程中，压力下单位质量物质所含的能量。熵是衡量物质混乱程度的指标，也是一种能量形式。自由能 则是热力学过程中，可以利用的最大能量。 四、电化学 电化学是研究化学反应中电子转移的现象和机理的学科。在电 化学中，有两个基本概念：氧化和还原。

氧化是指物质失去电子，还原则是指物质获得电子。在电池中，氧化和还原同时进行，从而产生电流。 五、化工流程 化工流程是工业化学工程的核心。化工流程包括物料输入、反 应和产物输出等环节。在化工流程中，需要考虑到工艺设计、设 备选型、安全防护等因素，以确保生产过程的正常进行。 六、分离技术 分离技术是化工生产中常用的技术之一，包括蒸馏、萃取、结晶、膜分离等方法。分离技术用于将反应产物中的目标物质分离 出来，以便进行下一步的操作。 七、化学工艺设计 化学工艺设计是指在化工生产过程中，根据物料特性和反应要求，制定出合理的工艺方案，并确定所需的设备和工艺条件。化

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化工原理知识 绪论 1、单元操作：（Unit Operations）： 用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品，在化工生产中共有的过程称为单元操作（12）。 单元操作特点： ①所有的单元操作都是物理性操作，不改变化学性质。②单元操作是化工生产过程中共有的操作。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用设备也是通用的。单元操作理论基础：（11、12） 质量守恒定律：输入=输出+积存 能量守恒定律：对于稳定的过，程输入=输出 动量守恒定律：动量的输入=动量的输出+动量的积存 2、研究方法： 实验研究方法（经验法）：用量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无量纲数群(或称准数)构成的关系来表达。 数学模型法（半经验半理论方法）：通过分析，在抓住过程本质的前提下，对过程做出合理的简化，得出能基本反映过程机理的物理模型。（04） 3、因次分析法与数学模型法的区别：（08B） 数学模型法（半经验半理论）因次论指导下的实验研究法 实验：寻找函数形式，决定参数

第二章：流体输送机械 一、概念题 1、离心泵的压头（或扬程）： 离心泵的压头（或扬程）：泵向单位重量的液体提供的机械能。以H 表示，单位为m 。 2、离心泵的理论压头： 理论压头：离心泵的叶轮叶片无限多，液体完全沿着叶片弯曲的表面流动而无任何其他的流动，液体为粘性等于零的理想流体，泵在这种理想状态下产生的压头称为理论压头。 实际压头：离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流，2）流体的阻力损失，3）冲击损失。 3、气缚现象及其防止： 气缚现象：离心泵开动时如果泵壳内和吸入管内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为气体的密度比液体的密度小的多，随叶轮旋转产生的离心力不足以造成吸上液体所需要的真空度。像这种泵壳内因为存在气体而导致吸不上液的现象称为气缚。 防止：在吸入管底部装上止逆阀，使启动前泵内充满液体。 4、轴功率、有效功率、效率 有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne 表示。 效率： 轴功率：电机输入离心泵的功率,用N 表示，单位为J/S,W 或kW 。 二、简述题 1、离心泵的工作点的确定及流量调节 工作点：管路特性曲线与离心泵的特性曲线的交点，就是将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相对等时的流量，该交点称为泵在管路上的工作点。 流量调节： 1）改变出口阀开度——改变管路特性曲线； 2）改变泵的转速——改变泵的特性曲线。 2、离心泵的工作原理、过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向 g QH N e ρ=η/e N N =η ρ/g QH N =

化工原理基本概念

基本定义 理想溶液 ideal solution(s)：溶液中的任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律[1]的溶液称为理想溶液。 这是从宏观上对理想溶液的定义。从分子模型上讲，各组分分子的大小及作用力，彼此相似，当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时，没有能量的变化或空间结构的变化。换言之，即当各组分混合成溶液时，没有热效应和体积的变化。即这也可以作为理想溶液的定义。除了光学异构体的混合物、同位素化合物的混合物、立体异构体的混合物以及紧邻同系物的混合物等可以(或近似地)算作理想溶液外，一般溶液大都不具有理想溶液的性质。但是因为理想溶液所服从的规律较简单，并且实际上，许多溶液在一定的浓度区间的某些性质常表现得很像理想溶液，所以引入理想溶液的概念，不仅在理论上有价值，而且也有实际意义。以后可以看到，只要对从理想溶液所得到的公式作一些修正，就能用之于实际溶液。 各组成物质在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液。[2]对于理想溶液，拉乌尔定律与亨利定律反映的就是同一客观规律。其微观模型是溶液中各物质分子的大小及各种分子间力(如由A、B二物质组成的溶液，即为A-A、B-B及A-B 间的作用力)的大小与性质相同。由此可推断：几种物质经等温等压混合为理想溶液，将无热效应，且混合前后总体积不变。这一结论也可由热力学推导出来。理想溶液在理论上占有重要位臵，有关它的平衡性质与规律是多组分体系热力学的基础。在实际工作中，对稀溶液可用理想溶液的性质与规律作各种近似计算。 泡点： 液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度，称为在这压力下的泡点。 若不特别注明压力的大小，则常常表示在0.101325MPa下的泡点。泡点随液体组成而改变。对于纯化合物，泡点也就是在某压力下的沸点。 一定组成的液体，在恒压下加热的过程中，出现第一个气泡时的温度，也就是一定组成的液体在一定压力下与蒸气达到汽液平衡时的温度。泡点随液相组成和压力而变。当泡点与液相组成的关系中，出现极小值或极大值时，这极值温度相应称为最低恒沸点或最高恒沸点，这时，汽相与液相组成相同，相应的混合物称为恒沸混合物。汽液平衡时，液相的泡点即为汽相的露点。

化工原理基本概念和原理

化工原理基本概念和原理 蒸馏––––基本概念和基本原理 利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。 对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。蒸馏操作采用改变状态参数的办法（如加热和冷却）使混合物系内部产生出第二个物相（气相）；吸收操作中则采用从外界引入另一相物质（吸收剂）的办法形成两相系统。 一、两组分溶液的气液平衡 1．拉乌尔定律 理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律： p A=p A0x A p B=p B0x B=p B0（1—x A） 根据道尔顿分压定律：p A=Py A而P=p A+p B 则两组分理想物系的气液相平衡关系： x A=（P—p B0）/（p A0—p B0）———泡点方程 y A=p A0x A/P———露点方程 对于任一理想溶液，利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成； 反之，已知一相组成，可求得与之平衡的另一相组成和温度（试差法）。 2．用相对挥发度表示气液平衡关系 溶液中各组分的挥发度v可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示，即v A=p A/x A v B=p B/x B 溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。其表达式有：α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A 对于理想溶液：α=p A0/p B0 气液平衡方程：y=αx/[1+（α—1）x] Α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。α愈大，挥发度差异愈大，分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。 3．气液平衡相图 （1）温度—组成（t-x-y）图 该图由饱和蒸汽线（露点线）、饱和液体线（泡点线）组成，饱和液体线以下区域为液相区，饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区，两曲线之间区域为气液共存区。 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度相同，但气相组成大于液相组成；若气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。 （2）x-y图 x-y图表示液相组成x与之平衡的气相组成y之间的关系曲线图，平衡线位于对角线的上方。平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。总压对平衡曲线影响不大。 二、精馏原理 精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的，精馏操作的依据是混合物中各组分挥发度的差异，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽。精馏塔中各级易挥发组分浓度由上至下逐级降低；精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，原因之一是：塔顶易挥发组分浓度高于塔底，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压

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一、流体力学及其输送 1.单元操作：物理化学变化的单个操作过程，如过滤、蒸馏、萃取。 2.四个基本概念：物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。 3.牛顿粘性定律：F=±τA=±μAdu/dy ，(F ：剪应力；A ：面积；μ：粘度；du/dy ：速度梯度)。 4.两种流动形态：层流和湍流。流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ；层流—2000—过渡—4000—湍流。当流体层流时，其平均速度是最大流速的1/2。 5.连续性方程：A1u1=A2u2；伯努力方程：gz+p/ρ+1/2u2=C 。 6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力；范宁公式：沿程压降：Δpf=λlρu2/2d ，沿程阻力：Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ：摩擦系数)；层流时λ=64/Re ，湍流时λ=F(Re ，ε/d)，(ε：管壁粗糙度)；局部阻力hf=ξu2/2g ，(ξ：局部阻力系数，情况不同计算方法不同) 7.流量计：变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计)；变截面流量计。孔板流量计的特点；结构简单，制造容易，安装方便，得到广泛的使用。其不足之处在于局部阻力较大，孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损，因此要定期进行校正，同时流量较小时难以测定。 转子流量计的特点——恒压差、变截面。 8.离心泵主要参数：流量、压头、效率（容积效率ηv ：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率ηH ：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率ηm ：考虑轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失。）、轴功率；工作点(提供与所需水头一致)；安装高度(气蚀现象，气蚀余量)；泵的型号(泵口直径和扬程)；气体输送机械：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。 9. 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度1.29 kg/m3 1atm =101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg （1）被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压－大气压 （2）被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压－绝压= －表压 10. 管路总阻力损失的计算 11. 离心泵的构件: 叶轮、泵壳（蜗壳形）和 轴封装置 离心泵的叶轮闭式效率最高，适用于输送洁净的液体。半闭式和开式效率较低，常用于输送浆料或悬浮液。 气缚现象：贮槽内的液体没有吸入泵内。汽蚀现象：泵的安装位置太高，叶轮中各处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压。原因（①安装高度太高②被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；③吸入管路阻力或压头损失太高）各种泵：耐腐蚀泵:输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体 12. 往复泵的流量调节 ? （1）正位移泵 ? 流量只与泵的几何尺寸和转速有关，与管路特性无关，压头与流量无关，受管路的承压能力所限制，这种特 性称为正位移性，这种泵称为正位移泵。 ? 往复泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用出口阀门来调节流量，否则流量急剧上升，导致示损坏。 ? （2）往复泵的流量调节 ? 第一，旁路调节，如图2-28所示，采用旁路阀调节主管流量，但泵的流量是不变的。 第二，改变曲柄转速和活塞行程。使用变速电机或变速装置改变曲柄转速，达到调节流量，使用蒸汽机则更为 方便。改变活塞行程则不方便。 13.流体输送机械分类 222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ??? ? ??++=???? ??+=??? ??+=+=∑ ∑∑∑∑∑ζλλζλ

化工原理简介

化工原理简介 化工原理是化学工程学科中的基础理论之一，主要研究物质的转化过程、反应机理以及相关的物理和化学性质。在工业生产中，化工原理的应用非常广泛，涉及到化工产品的生产、石油化工、食品加工、环境保护等领域。 化工原理主要包括物质转化原理、物质平衡原理和能量平衡原理。 物质转化原理是化工原理的核心内容之一。在化学反应中，原料通过一系列的转化步骤最终转化为所需的产品。物质转化原理研究反应的速率、反应机理以及反应条件的选择。其中，反应速率是指单位时间内反应物消耗或产物生成的量，它受到反应物浓度、温度、催化剂等因素的影响。研究反应速率可以帮助我们优化工艺条件，提高反应效率。 物质平衡原理是化工原理的基础。在化工过程中，物质的输入和输出需要保持平衡，以确保产品的质量和产量。物质平衡原理研究物质在系统中的流动和转化规律，通过建立物质平衡方程来描述物质的分布和转移。通过对物质平衡的分析，可以确定工艺参数的选择，优化生产过程。 能量平衡原理是化工原理的另一个重要方面。在化工过程中，能量的输入和输出也需要保持平衡，以确保系统的稳定和高效运行。能量平衡原理研究能量的转化和传递规律，通过建立能量平衡方程来

描述能量的分布和转移。通过对能量平衡的分析，可以确定反应器的绝热条件、热交换设备的设计等，以提高能量利用率。 除了物质转化原理、物质平衡原理和能量平衡原理，化工原理还涉及到物理化学、热力学等方面的知识。物理化学研究物质的性质和行为，包括物质的结构、性质和相互作用等；热力学研究能量的转化和传递规律，包括物质的热力学性质、热力学过程和热力学平衡等。 化工原理的研究不仅要求深入理解物质的本质和规律，还需要掌握数学、物理、化学等多个学科的知识。通过对化工原理的研究，可以揭示物质的转化过程和反应机理，指导工程实践，提高产品的质量和产量。同时，化工原理也为新材料的开发和环境保护等领域提供了理论基础。 化工原理作为化学工程学科中的基础理论，对于工业生产和科学研究具有重要意义。通过研究物质的转化原理、物质平衡原理和能量平衡原理，我们可以更好地理解化工过程中的物质和能量转化规律，为工程实践和科学创新提供理论支持。

化工原理基本概念

化工原理基本概念 化工原理涉及许多基本概念，包括化学反应、热力学、流体力学等。以下是一些与化工原理相关的基本概念： 1.化学反应： o反应物和生成物：化学反应中参与反应的物质称为反应物，而生成的物质称为生成物。 o平衡常数：反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度之比称为平衡常数。 2.热力学： o焓和熵：焓（H）表示系统的热量，熵（S）表示系统的混乱度。在常温常压下，焓的变化等于热量 的变化。 o自由能：Gibbs自由能（G）表示系统在定压定温条件下能够执行的最大非体积功。当G减小时， 反应趋向于进行。 3.物质平衡： o质量平衡：在化工过程中，系统内各种组分的质量变化需要满足质量守恒的原则。 o能量平衡：能量平衡方程考虑了系统内能量的输入、输出和变化。 4.相平衡： o气液相平衡：描述气体和液体之间的平衡条件，

例如蒸汽压和液体溶解度。 o液液相平衡：描述液体混合物中不同组分之间的平衡条件，例如提取过程。 5.反应工程： o反应器设计：包括反应器类型选择、反应器尺寸设计等，以实现化学反应的最佳条件。 o反应动力学：研究反应速率与反应物浓度之间的关系。 6.传热和传质： o传热：研究热量如何在系统中传递，例如换热器的设计。 o传质：研究物质在系统中的传递，例如在溶液中溶质的扩散。 7.流体力学： o流体性质：包括流体的密度、黏度、速度等。 o管道流动：描述液体或气体在管道中的流动行为，例如雷诺数和阻力损失。 8.化工安全： o危险评估：评估化工过程中可能发生的危险，制定相应的安全措施。 o应急处理：针对事故情况，制定应急处理计划，以最小化损失。

这些基本概念构成了化工原理的核心，为化工工程的设计、操作和优化提供了理论基础。

化工原理基本概念和原理

化工原理基本概念和原理 蒸馏----基本概念和基本原理 利用各组分挥发度丕同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸 馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。 对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。蒸馏操作采用改变状态参数的办法（如加热和冷却）使混合物系内部产生出第二个物相（气相）;吸收操作中则采 用从外界引入另一相物质（吸收剂）的办法形成两相系统。 一、两组分溶液的气液平衡 1.拉乌尔定律 理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律： 0 0 0 P A=P A X A P B=P B X B=P B （1一X A） 根据道尔顿分压定律：P A二Pyx 而P=p A+p B 则两组分理想物系的气液相平衡关系： X A=（P — p B）/ （p A° —p B）泡点方程 Y A=P A0X A/P------- 露点方程 对于任一理想溶液，利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成； 反之，已知一相组成，可求得与之平衡的另一相组成和温度（试差法）。 2.用相对挥发度表示气液平衡关系 溶液中各组分的挥发度v可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表 示，即卩V A=P A/X A V B=P B/X B 溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。其表达式有： a =V A/V B=（P A/X A） / （P B/X B）二y A XJy B X A 对于理想溶液: a =p A0/p B° 气液平衡方程：y a X/[1+ ( a —1) X]

A值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。a愈大，挥发度差异愈大，分离愈易; a =1时不能用普通精馏方法分离。 3.气液平衡相图 (1)温度一组成(t-x-y )图 该图由饱和蒸汽线(露点线)、饱和液体线(泡点线)组成，饱和液体线以下区域为液 _ 相区，饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区，两曲线之间区域为气液共存区。 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度相同，但气相组成大于液相组成; 若气液两相组 成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。 (2)x-y 图 x-y图表示液相组成x与之平衡的气相组成y之间的关系曲线图，平衡线位于对角线的上方。平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。总压对平衡曲线影响不大。 二、精馏原理 精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的, 精馏操作的依据是混合物 中各组分挥发度的差异，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽。精馏塔中各级易挥发组分浓度由上至下逐级降低；精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，原因之一是：塔顶易挥发组分浓度高于塔底，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压力咼于塔顶，塔底沸点较咼。 当塔板中离幵的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论_____________ 精馏过程中，再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流, 冷凝器的作用是提供塔顶液相 产品及保证由适宜的液相回流。 三、两组分连续精馏的计算 1.全塔物料衡算 总物料衡算：F=D+W 易挥发组分：Fx F二Dx+Wx

(完整版)化工原理基本知识点

第一章 流体流动 一、压强 1、单位之间的换算关系： 221101.3310330/10.33760atm kPa kgf m mH O mmHg ==== 2、压力的表示 （1）绝压：以绝对真空为基准的压力实际数值称为绝对压强（简称绝压），是流体的真实压强。 （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=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 0p p gh ρ=+ 二、牛顿粘性定律 F du A dy τμ== τ为剪应力； du dy 为速度梯度；μ为流体的粘度； 粘度是流体的运动属性，单位为Pa ·s ；物理单位制单位为g/(cm·s)，称为P （泊），其百分之一为厘泊cp 111Pa s P cP ==g 液体的粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。 三、连续性方程 若无质量积累，通过截面1的质量流量与通过截面2的质量流量相等。 111222u A u A ρρ= 对不可压缩流体 1122u A u A = 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： 22u p g z We hf ρ∆∆∆++=-∑ 22u p gz E ρ ++=称为流体的机械能 单位重量流体的能量衡算方程： Hf He g p g u z -=∆+∆+∆ρ22

z ：位压头（位头）；22u g ：动压头（速度头） ；p g ρ：静压头（压力头） 有效功率：Ne WeWs = 轴功率：Ne N η= 五、流动类型 雷诺数：Re du ρ μ= Re 是一无因次的纯数，反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系。 （1）层流： Re 2000≤：层流（滞流） ，流体质点间不发生互混，流体成层的向前流动。圆管内层流时的速度分布方程： 2 max 2(1)r r u u R =- 层流时速度分布侧型为抛物线型 （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、流动阻力 1、直管阻力——范宁公式 2 2 f l u h d λ= f f f p h H g g ρ∆== （1）层流时的磨擦系数：64Re λ= ，层流时阻力损失与速度的一次方成正比，层流区又称为阻力一次方区。 （2）湍流时的摩擦系数 ①(Re,)f d ελ=（莫狄图虚线以下）:给定Re ，λ随d ε增大而增大；给定d ε，λ随Re 增大而减小。（2f p u λ∆∝,虽然u 增大时, Re 增大, λ减小，但总的f p ∆是增大的） ②()f d ελ=（莫狄图虚线以上），λ仅与d ε有关，2f p u ∆∝,这一区域称为阻力平方区或完全湍流区。 2、局部阻力 （1）阻力系数法

化工原理基本概念和原理

化工原理基本概念和原理 作为一门应用性极强的学科，化工学涉及到各种各样的化学反应和物质转化的过程，而化工原理便是研究这些过程的基本概念和原理。 一、化学反应 化学反应是化工原理中最基本的概念之一，它是指两种或两种以上的化合物通过一定的化学作用，产生另一种或多种新的化合物的过程。化学反应可以分为物理反应和化学反应两种类型。物理反应只是物理状态或者性质的改变，比如物质的融化、蒸发或溶解等，而化学反应则是指当原有物质在一定条件下，出现了物质组成或种类上的变化，从而产生新的化合物。 二、物理化学性质 在化工原理中，我们还需要熟悉物质的物理化学性质。物理化学性质是指物质在不发生化学反应的情况下显示出的性质。其中最常见的一些物理化学性质包括密度、溶解度、热扩散性、热收

缩性、粘度、表面张力等。这些性质能够指引我们了解到物质在化学反应过程中的行为和变化。 三、质量守恒定律 化工原理还包含了质量守恒定律这一基本原理。质量守恒定律是指在任何一个系统中，任何一物质的质量变化量，必须等于系统中其他物质质量变化量的代数和。 四、能量守恒定律 能量守恒定律也是化工原理中非常重要的一项基本原理。它表明在任何一个封闭系统中，能量不能被产生或者破坏，只能是从一个物质转移到另一个物质中。这意味着在化学反应中，反应中产生的热量和热能必须等于反应所需要的热量和热能。 五、反应速率

化学反应的速率是指在一定时间内，反应物或生成物的变化量。反应速率决定了化学反应是否能够在现实中应用。化工工程师们 需要从反应速率的角度来控制化学工艺过程，以及提高反应速率。 六、热力学 热力学是化工原理中一个关键的概念，它分为热力学第一定律 和热力学第二定律。热力学第一定律指出能量的总量不能被破坏，热力学第二定律则指出所有的过程都有不可避免的热量损失。 七、材料的选取与处理 化工工程师们必须对材料的选择和特性进行深入研究。不同的 原料会产生不同的反应，因此，工程师需要选择适当的原料以实 现最佳的反应效果。此外，对于那些需要在化工过程中使用的材料，化工工程师们也需要考虑它们的化学性质和特性，以及如何 在最佳状态下处理它们。 总而言之，化工原理是化学工程师们必须掌握的基本概念和原 理之一。在化工生产中，工程师们依靠这些概念和原理，实现了

化工原理的内容

化工原理的内容 化工原理是指研究化学工程基本规律和基本原理的学科，主要包括物质转化原理、过程传递原理和热力学原理等内容。下面将对化工原理的主要内容进行详细介绍。 物质转化原理是化工原理的重要内容之一，它主要研究物质在化学反应过程中的转化规律和速率。化学反应是指物质之间发生的化学变化，其中包括各种化学反应的基本概念、反应速率与反应机理、化学平衡等内容。化学反应的基本概念包括反应物、生成物、反应方程式、平衡常数等。反应速率与反应机理研究反应速率与反应物浓度的关系，以及反应物质的结构和能量对反应速率的影响。化学平衡研究在封闭系统中，反应物和生成物之间的物质浓度或物质分压达到一定比例时所达到的一种动态平衡状态。 过程传递原理是化工原理的另一个重要内容，它主要研究物质在传递过程中的传递规律和机理。传递过程主要包括质量传递、动量传递和能量传递。质量传递研究物质间的物质传递规律和速率，其中包括物质传递方程、界面传质和多相传质等。动量传递研究物质间的动量传递规律和速率，其中包括牛顿定律、黏度、雷诺数等。能量传递研究物质之间的能量传递规律和速率，包括热传递和传热方式等。 热力学原理是化工原理的基础，它主要研究化学反应和物质转化过程的能量变化规律和热平衡。热力学研究化学反应中各种能量转化关系，其中包括能量守恒定律、热力学函数、热力学平衡等。热力学函数是描述热力学体系状态的函数，主

要包括内能、焓、自由能和熵等。热力学平衡研究化学反应和物质转化过程中的能量平衡状态，可以通过热力学函数的性质和变化来判断系统是否达到平衡。 化工原理的学习，需要了解并掌握上述基本原理和规律，并能够通过数学方法进行定量计算和分析。此外，化工原理还涉及到材料学、力学和流体力学等相关学科的知识。化工原理的研究和应用，可以为工程实践提供理论指导，帮助工程师设计和改进工业化学过程，提高生产效率和产品质量。 总而言之，化工原理是研究化学工程基本规律和基本原理的学科，主要包括物质转化原理、过程传递原理和热力学原理等内容。通过学习化工原理，能够了解和掌握化学反应、质量传递、动量传递和能量传递等过程的基本规律和速率，为工程实践提供理论指导。

化工原理概述与基本概念

化工原理概述与基本概念 化工原理是指在化学工程与化学技术领域中，通过对化学反应、传质、传热等基本过程的研究，总结出一系列基本规律和理论知识的学科。化工原理的研究与应用，对于提高化工生产过程的效率和产品质 量具有重要意义。本文将从化工原理的定义、基本概念以及与化学工 程实践的关系等方面展开论述。 一、化工原理的定义 化工原理是化学工程学科中的基础学科，它主要研究化学反应、物 质传质与传热等基本过程的规律和原理。通过对这些基本过程的研究，可以揭示物质的转化规律并加以应用，进而实现化工生产的控制和优化。化工原理既是化学工程学科的基础，也是其发展的核心。 二、化工原理的基本概念 1. 化学反应：化学反应是指物质之间发生的化学变化过程。在化学 反应中，原子或分子之间的化学键发生断裂或形成新的化学键，从而 导致物质的属性发生改变。化学反应是化工原理研究的重要内容，其 速率、平衡等方面的控制对于化工过程的运行至关重要。 2. 传质：传质是指物质在不同相之间的传递过程。在化工过程中， 传质现象普遍存在，例如气体的吸收、液体的萃取、固体的溶解等。 传质的速率和方式对于分离纯化和反应等化工过程的效果和效率有重 要影响。

3. 传热：传热是指热量在空间中由高温物体传递到低温物体的过程。在化工生产中，传热过程是难以避免的。掌握传热规律对于提高化工 反应效率、节能减排具有重要意义。 4. 化工流程：化工流程是指将原料经过合适的化学反应、传质传热 等处理，最终得到所需产品的过程。化工流程的设计和优化需要考虑 多种因素，包括原料选取、反应条件控制、能耗和环保等。 三、化工原理与实际应用 化工原理是化学工程实践的基础和指导，通过研究和应用化工原理 的基本概念，可以实现对化工过程的控制和优化。以下是化工原理在 实际应用中的几个方面： 1. 反应器设计：化工原理为反应器的设计提供了理论依据。通过研 究化学反应的动力学、热力学等理论，可以确定最适宜的反应器类型、尺寸和操作条件，提高反应过程的效率和产物质量。 2. 分离纯化技术：化工原理的传质和传热概念在分离纯化技术中得 到了广泛应用。例如，萃取、蒸馏、结晶等技术的设计和操作都离不 开传质和传热过程的分析和优化。 3. 能源与环保：化工原理研究的一个重要方面是能源的利用和环境 保护。通过对化工过程中的能耗和排放等问题的研究，可以优化工艺 流程，降低能耗和环境污染。

化工原理基本概念

化工原理基本概念 质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。 连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 拉格朗日法选定一个流体质点, 对其跟踪观察，描述其运动参数( 如位移、速度等) 与时间的关系。欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。 轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。 系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法考察流体的。 理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。 粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。 总势能流体的压强能与位能之和。 可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。 伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。 平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。 动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。 均匀分布同一横截面上流体速度相同。 均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直, 在定态流动条件下

该截面上的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。 层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u 、压强p 的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。 管路特性方程管路对能量的需求，管路所需压头随流量的增加而增加。 输送机械的压头或扬程流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N) 。 离心泵主要构件叶轮和蜗壳。 离心泵理论压头的影响因素离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。 叶片后弯原因使泵的效率高。 气缚现象因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。 离心泵特性曲线离心泵的特性曲线指H ｅ～q V ，η～q V ，P ａ～q V 。 离心泵工作点管路特性方程和泵的特性方程的交点。 离心泵的调节手段调节出口阀，改变泵的转速。 汽蚀现象液体在泵的最低压强处( 叶轮入口) 汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和侵蚀的现象。 必需汽蚀余量(NPSH)r 泵入口处液体具有的动能和压强能之和必须超过饱和蒸汽压强能多少 离心泵的选型( 类型、型号) ①根据泵的工作条件，确定泵的类型； ②根据管路所需的流量、压头，确定泵的型号。 正位移特性流量由泵决定，与管路特性无关。 往复泵的调节手段旁路阀、改变泵的转速、冲程。 离心泵与往复泵的比较( 流量、压头) 前者流量均匀，随管路特性而变，后者流量不均匀，不随管路特性而变。前者不易达到高压头，后者可达高压头。前者流量调节用泵出口阀，无自吸作用，启动时关出口阀；后者流量调节用旁路阀，有自吸作用，启动时开足管路阀门。

化工原理基本概念和原理

化工原理基本概念和原理

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化工原理基本概念和原理 蒸馏––––基本概念和基本原理 利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。 对于均相物系,必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。蒸馏操作采用改变状态参数的办法(如加热和冷却)使混合物系内部产生出第二个物相（气相）;吸收操作中则采用从外界引入另一相物质(吸收剂）的办法形成两相系统。 一、两组分溶液的气液平衡 1．拉乌尔定律 理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律: p A=p A０ｘA p B=p B0x B＝p B0(1—xＡ） 根据道尔顿分压定律：ｐＡ=Ｐy A而P=p A＋ｐB 则两组分理想物系的气液相平衡关系： xＡ＝（P—p B0）/(p A0—p B0）———泡点方程 ｙＡ=pＡ0x A／Ｐ———露点方程 对于任一理想溶液，利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成； 反之,已知一相组成，可求得与之平衡的另一相组成和温度(试差法)。 2．用相对挥发度表示气液平衡关系 溶液中各组分的挥发度ｖ可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示,即v A＝p A/x AｖB=p B/ｘB 溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。其表达式有：α=v A/v B=（ｐＡ/xＡ）／（p B/xＢ)=yＡx B／y B x A 对于理想溶液: α=p A０／pＢ0 气液平衡方程：y＝αｘ/[1+（α—1）x］ Α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。α愈大，挥发度差异愈大,分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。 3．气液平衡相图 （1）温度—组成(t-x-y）图 该图由饱和蒸汽线(露点线)、饱和液体线（泡点线)组成，饱和液体线以下区域为液相区，饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区,两曲线之间区域为气液共存区。 气液两相呈平衡状态时,气液两相温度相同,但气相组成大于液相组成;若气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。 (２)x-y图 ｘ-ｙ图表示液相组成x与之平衡的气相组成y之间的关系曲线图,平衡线位于对角线的上方。平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。总压对平衡曲线影响不大。 二、精馏原理 精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的,精馏操作的依据是混合物中各组分挥发度的差异，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽。精馏塔中各级易挥发组分浓度由上至下逐级降低；精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度,原因之一是:塔顶易挥发组分浓度高于塔底，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压

化工原理基本概念

化工原理基本概念 化工原理基本概念定态流动：流体流动系统中，若各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随 位置变化，而不随时间变化，这种流动称之为定态流动非定态流动：若流体在各截面上的有关物理 量既随位置变化，也随时间变化，则称为非定态流动。 牛顿粘性定律：对于一定的流体，内摩擦力F与两流体层的速度差成正比，与两层之间的垂直 距离dy成反比，与两层间的接触面积A成正比，即（1-26） 式中：F——内摩擦力，N； ——法向速度梯度，即在与流体流动方向相垂直的y方向流体速度的变化率，1/s； μ——比例系数，称为流体的粘度或动力粘度，Pa·s。 一般，单位面积上的内摩擦力称为剪应力，以τ表示，单位为Pa，则式（1-26）变为（1-26a）式（1-26）、（1-26a）称为牛顿粘性定律，表明流体层间的内摩擦力或剪应力与法向速度梯度成正比。 牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿粘性定律的流体，称为牛顿型流体，包括所有 气体和大多数液体。 非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体称为非牛顿型流体，如高分子溶液、胶体溶液及悬 浮液等。本章讨论的均为牛顿型流体。 层流（或滞流）：流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间 互不混合； 湍流（或紊流）：流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方 向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。 雷诺数Re：流体的流动类型可用雷诺数Re判断。

（1-28） Re准数是一个无因次的数群。 大量的实验结果表明，流体在直管内流动时，（1） 当Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区； （2） 当Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区； （3） 当2000