化工原理(上)主要知识点
三个传递：动量传递、热量传递和质量传递
三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算
第一节 流体静止的基本方程
一、密度
1. 气体密度：RT
pM V m ==
ρ
2. 液体均相混合物密度：
n
m
a a a ρρρρn
2
2
1
1
1
+
++
=
（m ρ—混合液体的密度，a —各组分质量分数，n ρ—各组
分密度）
3. 气体混合物密度：n n m
ρ?ρ?ρ?ρ+++= 2211（m ρ—混合气体的密度，?—各组分体积分数）
4. 压力或温度改变时，密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体（液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体（气体）。
二、.压力表示方法
1、常见压力单位及其换算关系：
mmHg
O mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012=====
2、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准）、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测出） 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压
三、流体静力学方程
1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1）从各方向作用于某点上的静压力相等； （2）静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面；
（3）在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体）
)(2112z z g p p -+=ρ
)(2121z z g p
g p -+=ρρ p z g
p
=ρ（容器内盛液体，上部与大气相通，g p ρ/—静压头，“头”—液位高度，p z —位压头 或位头）
上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。
1、U 形管压差计
指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。 测量液体：)()(12021z z g gR p p -+-=-ρρρ 测量气体：
gR p p 021ρ=-
2、双液体U 形管压差计 gR p p )(1221ρρ-=-
第二节 流体流动的基本方程
一、基本概念
1、体积流量（流量s V ）：流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。单位为13
-?s m
2、质量流量（s m ）：单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为1
-?s
kg
s s V m ρ=
流速A V u s = 质量流速A
m G s
=
u G ρ=
3、黏性：流体所具有的一种拽流体相对运动的性质。
（1）气体的黏性力或内摩擦力产生的原因是速度不等的流体层之间动量传递的结果。 （2）液体黏性力主要由分之间的吸引力所产生。
4、牛顿黏性定律：两相邻流体层之间单位面积上的内摩擦力τ（内摩擦应力或剪应力）与两流体层间的速度梯度
dy d /υ成正比，即dy
d υ
μ
τ±= （υτ,——方向相同时取正号，否则取负号）
服从此定律的流体称为牛顿型流体。
4、黏度μ的单位为Pa ·s 常见流体用mPa ·s
（1）流体的黏度随温度而变，温度升高，气体的黏度增大，液体的黏度减小。原因：温度升高时，气体分子运动的平均速度增大，两相邻气体层间分子交换的速度加快，因而内摩擦力和黏度随之减小。对于液体，温度升高时，液体体积膨胀，分之间距离增大，吸引力迅速减小，因而黏度随之下降。 （2）流体的黏度一般不随压力而变化。
二、质量衡算——连续性方程
设流体在管路中做连续稳定流动，从截面1-1流入，从截面2-2流出，则
2
1s s m m =
222111A u A u ρρ=
对于不可压缩流体，常数==21ρρ，则 2211A u A u =
对于圆管，
4/2d A π=，d 为直径，则 2
22211d u d u =
如果管路有分支，则 21s s s
m m m +=
三、机械能衡算方程
1、理想流体是指没有黏性的流体，即黏度0=μ的流体。
2、内能（U ），位能（gz ），动能（2/u
），压力能（/p ），热量（e q ，吸热为正，放热为负），外功（e w ，外界
提供给流体外功是为正，流体向外界做功时为负）
3、可压缩理想流体机械能衡算关系：2
2
2
221121122ρρp
u gz w p u gz e ++=+++ （e w ——外功）
4、 1kg 不可压缩理想流体稳定流动时的机械能衡算式：（伯努利方程）
ρ
ρ2
2
22121122p u gz p u gz ++=++
5、不可压缩实际流体的机械能衡算式：
f e w p u gz w p u gz ++=+++ρ
ρ2222121122 （f
w ——阻力损失）
第三节 流体流动现象
一、雷诺数Re
μρ
du =
Re 1、雷诺数的量纲为1，故其值不会因采用的单位制不同而改变，但数群中的各个物理量必须采用同一单位制。
2、流体在圆形直管中流动，Re ≤2000时属于层流；Re>4000时为湍流；Re 在2000～4000之间时流动处于一种过渡状态。
二、管内流动分析 1、层流时的速度分布
)(42
221r R l
p p --=
μυ
2
21max 4R l
p p μυ-=
)1(22
max R r -=υυ
体积流量 max 2
2
υπR V s = 故平均速度 2
max
υ=
u
即层流时平均速度等于管中心处最大速度的一半。
2、层流时的阻力损失 哈根—伯谡叶公式： 2
32d
lu
p f μ=
? 3、湍流时的速度分布 n R
r
/1max )1(-=υυ
（n 与Re 大小有关，Re 愈大，n 值也愈大。）
平均速度 max )
12)(1(2υ++=n n n u （当n=7时，u=m ax υ）
第四节 管内流动的阻力损失
一、沿程损失的计算通式及其用于层流
范宁公式：
单位质量流体的沿程损失：)(2
12
-?=kg J u d l w f λ 单位体积流体的沿程损失：)(232
Pa m J u d l w p f f 或-?==?ρλ
ρ 单位重量流体的沿程损失：)(212m N J g
u d l g w h f
f 或-?==λ λ称为摩擦系数或摩擦因数 Re
64=
λ （层流时λ与Re 成反比
）
二、量纲分析法 （π定理）
三、湍流时的摩擦系数 23.0)Re
68
(100.0+=d ελ
（适用范围为Re ≥4000及d ε≤）
四、非圆形管内的沿程损失
)(2
12
-?=kg J u d l w e f λ
润湿周边
流通截面积
水力半径?=
?=44e d （润湿周边指流体与管壁面接触的周边长度）
层流时的阻力损失 Re
C =
λ（C 为常数，量纲为1，对于正方形、正三角形或环形，C 分别为57、53、96）
五、局部阻力损失
1、阻力系数法：2
2
u w f ζ
=
ζ——局部阻力系数，
（1）突然扩大：当流体流过突然扩大的管道时，流速减小，压力相应增大。此时10
=ζ，称为管道出口阻力系数。
（2）突然缩小：当流体由大管流入小管时，流股突然减小，到缩脉时，流股截面缩到最小，之后开始逐渐扩大，直至重新充满整个管截面。当流体从容器流进管道时，5.0=i ζ，称为管入口阻力系数。
2、当量计算法（当量长度e l ）
局部阻力损失：2
u d l w e f λ
=
六、管内流动总阻力损失的计算
在管路系统中，总阻力等于沿程损失与局部损失之和，对于等径管，有
2
)(2)(22
u d l l u d l w e f ∑∑∑+=+=λζλ
若管路系统中存在不同管径段，管路总阻力损失应将等径段的阻力损失相加。
第五节 管路计算
u
V d s π4=
一、简单管路
1、简单管路是没有分支或汇合的管路，其特点为：（1）通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体的体积流量也不变（指稳定流动）；（2）整个管路的阻力损失为各段阻力损失之和。
2、设计型问题
（1）计算泵的有效功率 （例1-11） （2）计算管径 （例1-12） 3、操作型问题
（1）操作性问题分析 （例1-13）
管内流量变化： 将阀门开度减小后，管内流量应减小。
2
)
1(2
2
11u d l p p gz ++=-+
∑ζλρ
简单管路中阻力系数的变大，如阀门关小等，将导致管内流量减小，阀门上游压力上升，下游压力减小。此规律具有普遍性。
（2）计算流量 （例1-14）
二、复杂管路
1、复杂管路只指有分支的管路，包括并联管路、分支（或汇支）管路。
2、并联管路特点：①总流量等于个并联支管流量之和；②并联各支管的阻力损失相等。
3、并联支管中，细而长的支管通过的流量小，粗而短的支管通过的流量大。
4、分支（或汇合）管路的特点：①总流量等于各支管流量之和；②可在分支点（或汇合点）处将其分为若干个简单管路，对于每一段简单管路，仍然满足机械能衡算方程。
第六节 流量测量
一、变压头的流量计（恒截面，变压头）
被测流体为液体：ρ
ρρ)
(20-=
gR v
（0ρ——指示液密度，R ——U 形管压差计读数）
被测流体为液体：ρ
ρ0
2gR v =
皮托管优点：阻力小，适于测量大直径气体管路内的流速。
缺点：不能直接测出平均速度，且压差读数小，常要放大才能读得准确。 2、孔板 ρ
ρρ)
(200
-=gR C u （0C ——孔板系数）
体积流量 ρ
ρρ)
(200
000-==gR A C A u V s
孔板系数 ???? ?
?=1010,Re A A f C
孔板安装位置：上下游要各有一段等径直管作为稳定段，上游至少110d ，下游至少15d 。 孔板优点：构造简单，制造与安装都比较方便；缺点：阻力损失大。 3、文丘里管
优点：阻力损失小，相同压差读数下流量比孔板大，对测量含有固体颗粒的液体也较孔板适用；缺点：加工较难，精度要求高，因而造价高，安装时需占去一定管长位置。
二、变截面流量计（恒压头，变截面）
转子流量计（简称为转子计）
第一节 离心泵
一、离心泵的操作原理与构造
1、操作原理 （主要靠高速旋转的叶轮所产生的离心力） （1）开动前泵内要先灌满所输送的液体。
离心泵开动是如果泵壳内和吸入管路内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为空气的密度比液体小得多，随着叶轮旋转所产生的离心力不足以造成吸上液体所需的真空度。像这种因泵壳内存在气体而导致吸不上液的现象，称为“气缚”。
（2）离心泵最基本的部件为叶轮与泵壳。
二、离心泵的理论压头与实际压头
1、压头的意义
对于任一管路输送系统，所需压头e h 为
∑+?+?+?=f
e h g
u g p z h 22
ρ
（z ?——升举高度，g p ρ/?——液体静压头的增量，g u 2/2
?——动压头的增量，与其他项相比，可忽略，
∑f
h
——全管路的压头损失）
2、理论压头
（1） 叶轮进口与出口之间列伯努利方程：
理论压头：g
c c g p p H 22
12
212-+
-=∞ρ （21,c c ——液体的绝对速度）
（2）液体从点1运动到点2，静压头之所以增加g p p ρ/)(12-，其原因有二：
①液体在叶轮内受到离心力作用，接受了外功；
②相邻两叶片所构成的通道的截面积自内向外逐渐扩大，液体通过时的速度逐渐变小，使得部分动能转变为静压能。
（3）离心泵理论压头表达式（离心泵的基本方程） g
c u g u c H u 22222cos ==
∞
α （u c 2——绝对速度2c 在周边切线方向上的分速度）
（4）理论压头与流量的关系
??
????-=
∞222
22cot )(1b Q r g H πβωω 【式中 Q ——泵的流量，13
-?s m ；ω——叶轮旋转的角速度；2r ——叶轮的半径；2β——叶片的装置角；2b ——
叶轮周边宽度】
∞H 与Q 呈线性关系，变化率的正负取决于装置角2β。当2β0，叶片后弯，∞H 随Q 的增大而减小；当2β=?90，cos 2β=0,叶片径向，∞H 不随Q 变化；当2β
3、实际压头
压头损失：①叶片间的环流；②阻力损失；③冲击损失。
三、离心泵的主要性能参数
1、压头和流量
g
p p h g p p h h g u u g p p h H b
c b c fbc b c b c ρρρ)(2002
20真空'-+=-+≈+++-+=
2、有效功率、轴功率和效率
（1）泵内的机械能损耗：①水力损失；②容积损失；③机械损失。 （2）有效功率：g HQ N e ρ= 轴功率N 效率N N e =η
η
ρη
g
HQ N N e
=
=
切割定律????
?
?
?
?
?????? ??'=??? ??'=??? ??'='5
23
D D N N D D H H D D Q Q
四、离心泵的特性曲线及其应用
1、离心泵的特性曲线
（1）离心泵的特性曲线由以下曲线组成：①Q H -曲线；②Q N -曲线；③Q -η曲线；④r NPSH )(线。 （2）泵高效区：最高效率±5%～8%区域
（3）各种型号的离心泵各有其特性曲线，形状基本上相似，其共同特点如下： ①压头随流量的增大而下降；
②功率随流量的增大而上升（离心泵在启动前应关闭出口阀，使泵在所需功率最小的条件下启动， 以减少电动机的启动电流，同时也避免出口管线的水力冲击）；
③效率现随流量的增大而上升，达到一最大之后再下降。
2、液体性质对离心泵特性的影响
（1）密度的影响：ρ对Q H -曲线、Q -η曲线无影响，但ηρg HQ N =，故ρ↑，Q N -曲线↑。 （2）黏度的影响：①当液体的运动粘度小于125
102--??s m 时，如汽油、煤油、轻柴油等，则黏度对离心泵的特性
曲线的影响可忽略不计；②当15102--??>s m μ
时，↑↑↑η,,N H .
3、转速与叶轮尺寸对离心泵的影响 （1）转速n 的影响
当角速度ω变化不大时（<20%）→
若η不变 →
（2）叶轮尺寸的影响
泵在原转速n 下的特性曲线方程： 2BQ A H += ， 2
2
Q B n n A H '+??
? ??'='
当叶轮直径因切割而变小时， 若变化程度小于20%，则 →
若η不变→
五、离心泵的工作点与流量调节
1、管路特性方程
比例定律???
?
?
???
?????? ??'=''='??? ??'=???? ??'=''='='32
22222n n g HQ g Q H N N n n u u H H n
n u u Q Q ρρ
∑+?+?+
?=f e h g
u g p z h 2ρ
可简化为 2
BQ A h e +=
按此式标绘出的曲线称为管路特性曲线。 2、工作点与流量调节
（1）工作点：将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头恰好相等时的流量，称为泵在官路上的工作点。（即离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点M ），它表示泵所实际输送的流量和所提供的压头。
（2）流量调节
为调节流量，即改变工作点，可采用两种方法：①改变管路特性曲线（调节阀门）；②改变泵的特性曲线（改变泵的转速或切割叶轮）。
六、离心泵的安装高度
1、安装高度：离心泵的安装位置与被吸入液体液面的垂直高度。
2、“汽蚀”：使液体以很大的速度从周围冲向气泡中心，产生频率很高、瞬时压力很大的冲击的现象。
3、为避免发生汽蚀，就要求泵的安装高度不超过某一定值。采用“汽蚀余量”，又称净正吸上高度（NPSH ）来表示蹦的吸上性能。
4、汽蚀余量h ?
g
p
g u g p h V e e ρρ-+=?)2(2
h ?一定为正值，h ?愈大，愈能防止出现汽蚀。泵刚好发生汽蚀时（即e p 降为min ,e p 、K p 恰好等于V p 时）的汽
蚀余量称为最小汽蚀余量，表示为min h ?.
g
p
g u g p h V e e ρρ-+=?)2(2min
,min
允许汽蚀余量3.0min +?=?h h 允许（m ）
泵的安装高度允许允许
h h g
p g p z e s f V
s s ?---=
∑-)(,ρρ 实际安装高度比允许值低～1m
七、离心泵的类型、选用、安装与操作
第二节 其他类型泵
第三节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵
一、分类：
通风机：排气压力不大于15kPa ；（气体输送）
鼓风机：排气压力为15～300kPa ，压缩比小于4；（气体输送） 压缩机：排气压力大于300kPa ，压缩比大于4；（产生高压气体）
2、往复压缩机操作循环：①压缩阶段；②压出阶段（有余隙）；③膨胀阶段；④吸入阶段。
第一节 概述
一、传热的三种基本方式：热传导、对流和辐射 1、热传导
（1）热传导：热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程称为热传导，简称导热。 （2）导热机理：
①气体：气体分子做不规则热运动时相互碰撞。
②固体：a 、导体固体：许多自由电子在晶格之间运动，自由电子导电也导热； b 、非导体固体：晶格结构的振动（即原子、分子在其平衡位置附近的振动）。 ③液体：主要靠原子、分子在其平衡位置的振动，振动的平衡位置间歇地发生移动。 2、对流：流体各部分质点发生相对位移而引起的热量传递的过程，对流只能发生在流体内。 分为自然对流和强制对流。 3、辐射：一种以电磁波传递能量的现象。 热辐射：当物体因热而发出辐射能的过程。 物体在放热时，热能变为辐射能。
辐射不仅是能量的转移，而且伴有能量形式的转化。
二、传热速率与热阻
1、传热速率
（1）热流量Q ：单位时间内通过全部传热面积传递的热量，单位为1-?s J
，即W.传热面积与热流方向垂直。
（2）热通量q ：单位时间内通过单位传热面积传递的热量，单位为2-?m W .
（3）dA
dQ q
=
2、传热速率与热阻R 的关系 R
t ?=传热速率
第二节 热传导
一、傅里叶定律
1、温度场和温度梯度
（1）温度场：物体（或空间）各点温度在时空中的分布。 ),,,(θz y x f t = （t ——某点的温度，x,y,z ——点坐标，θ——时间）
稳定温度场：各点温度均不随时间而改变的温度场。
（3）温度梯度：两等温面的温度差t ?与其间的法向距离n ?之比，某点的温度梯度为n ?趋于零时的极限值，即
n t
n t n ??=
??→?0lim
温度梯度是向量，方向垂直于等温面，并以温度增加的方向为正。 2、傅里叶定律表达式
导热量q 与温度梯度n t ??/成正比：n
t q ??-=λ
λ——热导率，单位为1111----????C m W K m W 或。负号表示热流方向与温度梯度的方向相反。
二、热导率 1、固体
纯金属的导热率随温度升高而略有减小；非金属的λ值随密度的增大或温度的升高而增大。 2、液体
非金属液体以水的热导率最大。除水和甘油外，绝大多数的热导率随温度的升高而略有减小。 3、气体
气体的热导率随温度的升高而增大。
三、平壁的稳定热传导
1、单层平壁的稳定热传导 b t t q
)
(21-=
λ b
t t A Aq Q
)
(21-=
=λ
R
t
A b t t Q ?=-=
)/(21λ
R ——无限平壁的导热热阻，)/(A b R λ=. 2、多层平壁的稳定热传导
总热阻
总导热温差=
-=
∑=+n
i i
n R
t t Q 1
1
1
四、圆筒壁的稳定热传导
1、无限长单层圆筒壁一维稳态导热（无内热源） 热阻推动力
=-=-=R t t l r r t t Q
2112212)/ln(πλ
R
t A b t t Q m ?=-=λ/21
b ——圆筒壁厚度，12r r b -=；m A ——平均面积，m m lr A π2=； )/ln(1212r r r r r m -=
（2/12>r r ），)2/(2
121
2<-=
r r r r r m 2、无限长多层圆筒壁一维稳态导热（无内热源）
总热阻总推动力=-=-=∑∑=++=+n i i i i n n i mi i i n l r r t t A b t t Q 1
1111112)/ln(λπλ
第三节 两流体间的热量传递
一、两流体间通过间壁传热的分析
牛顿冷却定律：热通量q 与壁面-流体间的温差)(t t w
-成正比：)(t t q w -=α ，
α——给热系数，单位为1212----????C m W K m W 或
二、传热速率和给热系数 )(t T K q
-=
K ——传热系数，单位与α相同。
1、换热管内外面积不相等的考虑
2
1
211212d d dA dA q q K K ===
传热面积计算的最终结果通常用管外面积表示。 2、污垢热阻
2
221211212111αλα++++=s m s R d d b d d R d d K （21,s s R R ——管壁内侧和外侧的污垢热阻）
3、若污垢热阻与壁阻可忽略时，
2
2111212111
11111αααα+=+=d d K d d K 或
（1）若21,αα相差较大时：若1α<<2α，则11α≈K ；若1α>>2α，则2221
2
1
αα≈≈
K d d K 或min α≈K ，应提高较小的α进而提高K ；
（2）若21,αα相差不大时，二者应同时提高。
三、传热温差和热量衡算
m t KA Q ?=
m t ?为换热器进、出口处的平均温差 ）2/()/ln(212121>?????-?=
?t t t t t t t m
， )2/(2
212
1
?t t t t t m
四、传热效率-传热单元数法
1、传热速率方程：m t KA Q ?=
2、热量衡算方程：)()(12222111t t c m T T c m Q p s p s -=-=
v1.0 可编辑可修改
ε max
Q Q =
ε
（1）若热流体的p s c m 较小时，1
121t T T T --=ε
（2）若冷流体的p s c m 较小时，1
11
2t T t t --=
ε
4、传热单元数 （1）热流体1
1211
p s m c m KA
t T T NTU =?-=
（2）热流体2
2121
p s m c m KA
t t t NTU =?-=
5、传热效率ε和传热单元数NTU 的关系
（1）逆流换热器：[][])1(ex p )1(ex p 1R R R C NTU C C NTU ----=
ε （2）并流换热器：[]R
R C C NTU ++--=
1)1(ex p 1ε
R C ——热容量之比，max min )/()(p s p s R
c m c m C =
六、壁温的计算
对于稳定传热过程，m w w w m w t KA t t A t T A b
T T A Q
?=-=-=
-=)()()(22111αλ
α
m A A A ,,21——热流体侧传热面积、冷流体侧传热面积和平均传热面积；
w w t T ,——热流体侧和冷流体侧的壁温； 21,αα——热流体侧和冷流体侧的给热系数。
第四节 给热系数
一、给热系数的影响因素和数值范围
影响给热的因素： （1）引起对流的原因； （2）流体的流动形态； （3）流体的物理性质； （4）传热面的几何因素；
二、给热系数与量纲分析 特征数的符号和意义
三、流体做强制对流时的给热系数 1、流体在圆形直管内做强制湍流
（1）当壁温和流体平均温度相差不大时，
n Nu
Pr Re 023.08.0=
适用范围：10000Re >,=Pr ～160，管长和管径之比50/>d l
定型尺寸l 规定为管内径d ；定性温度为流体进、出口温度的算术平均值。
当流体被加热时，4.0=n ；当流体被冷却时，3.0=n ，空气或其他对称双原子气体，7.0Pr ≈
（2）当壁温和流体平均温度相差较大时，
14
.033.08.0Pr Re 027.0???
? ??=w Nu μμ
应用范围：10000Re >，=Pr ～16700，60/>d l
特征尺寸：管内径
定性温度：w μ取壁温作定性温度，其他物理性质均为流体进、出口温度的算术平均值。 2、流体在圆形直管内做强制层流
14.03/1)()Pr (Re 86.1w
l d Nu
μμ
=
适用范围：2300Re <，6.0Pr 6700>>，10)/Pr(Re >d l
3、弯曲管道内的给热系数 αα)77.11(R
d
+
='
αα'——圆管、直管中的给热系数； d ——管内径，m ；
R ——弯管轴的曲率半径，m 4、非圆形直管中的给热系数 将管内径改为当量直径e d 5、流体在管外强制对流
流体在管束外横向流过时的给热系数：4.021Pr Re n C C Nu =
6、提高给热系数的途径
不论管内或管外，提高流速都能增大给热系数
四、流体做自然对流时的给热系数 n Gr C Nu
Pr)(=
五、蒸汽冷凝时的给热系数
膜状冷凝：当饱和蒸气与低于饱和温度的壁面接触时，蒸汽将放出潜热并冷凝成液体。若冷凝液能润湿壁面，并形成一层完整的液膜向下流动，则称为膜状冷凝。
滴状冷凝：若冷凝壁面上存在一层油状物质，或者蒸气中混有油类或脂质物质，冷凝液不能润湿壁面，结成滴状小液滴，从壁面落下，重又露出冷凝面，则称为滴状冷凝。
六、液体沸腾时的给热系数
1、工业上液体沸腾可分为：大容积内沸腾和管内沸腾。
2、沸腾现象
（1）沸腾给热过程最主要的特征是液体内部有气泡生成。
（2）气泡生成依赖两个条件：①液体必须过热；②加热壁面上应存在汽化核心。
第五节 辐射传热
一、基本概念
1、绝对黑体（黑体）：能全部吸收辐射能的，即吸收率A=1的物体。
2、绝对白体（镜体）：能全部反射辐射能的，即反射率R=1的物体。
3、透热体：能透过全部辐射能的，即透过率D=1的物体。
二、物体的发射能力与斯蒂芬-波尔茨曼定律
1、物体在一定温度下，单位表面积单位时间内所发射的全部辐射能，称为该物体在该温度下的发射能力E ，单位为
2-?m W .
2、斯蒂芬-波尔茨曼定律：
4
04
00100??
?
??==T C T E σ
0σ——黑体的发射常数，428010669.5---???=K m W σ
0C ——黑体的发射系数，00669.510??=?=K m W C
4、黑度：不随波长而变化的比值ε通称为黑度，它取决于物体的种类、表面状况和温度，其值小于1。 0
E E =
ε
三、克希霍夫定律
01
1
E A E A E == 它说明一切物体的发射能力与其吸收率的比值均相等，且等于同温度下绝对黑体的发射能力，其值只与物体的温度有关。
E E A =
=ε ，即在同一温度下，物体的吸收率和黑度在数值上是相等的。
ε和A 在物理意义上不相同：ε表示灰体发射能力占黑体发射能力的分数；A 为外界投射来的辐射能可被物体吸收
的分数。
四、两固体间的相互辐射
1、两无限大平行灰体壁面之间的相互辐射
???
?
??????? ??-??? ??=--4241212
1100100T T A C Q ?
①两面积无限大的平行板，1=?
，1
112
1
21-+=
-εεC C
②两面积有限大的平行板，1
，02121C C εε=-
2、一物体被另一物体所包围时的辐射 （1） 11
=?，)11(1)11(10
22110
2211021C C A A C C A A C C -+=-+=
-εε ，1ε——被包围物体的黑度。
????
???
???? ??-??? ??=--42411212
1100100T T A C Q ? ，2112---=Q Q
（2） 若外围物体可作为黑体，或21/A A 很小，如插入管路的温度计，则01121C C C ε==-
换热器的强化途径
1、强化：力求使换热器设备的传热速率尽可能增大，力图用较少的传热面积或较小体积的设备来完成同样的任务。
m
2、强化措施：
（1）单位体积内的传热面积A 改进传热面的结构，如翅片管换热器。 （2）平均温差m t ? （3）传热系数K 21
22121111
1
d d d d R R K
s s αα+++=
化工原理主要知识点
化工原理（上）各章主要知识点 绪论「 三个传递：动量传递、热量传递和质量传递 三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算 第一节流体静止的基本方程 、密度 1. 气体密度： m pM V RT 2. 液体均相混合物密度: 1 a 1 a 2 a n -（m —混合液体的密度， a —各组分质量分数， n — 各组 分密度） m 1 2 n 3. 气体混合物密度： m 1 1 2 2 n n （ m —混合气体的密度， —各组分体积分数） 4. 压力或温度改变时， 密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体 （液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体 （气体）。 、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系： 1atm 101300 Pa 101.3kPa 0.1013MPa 10.33mH 2O 760mmHg 2 、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准） 、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测岀） 表压=绝压一当地大气厂 真空度=当地大气 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1） 从各方向作用于某点上的静压力相等； （2） 静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面； （3） 在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2 、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体） P 1 g （z 1 Z 2） d （Z 1 Z 2） g z p （容器内盛液体，上部与大气相通， p/ g —静压头，"头"一液位高度，z p —位压头 或位头） 上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。 四、流体静力学方程的应用 1 、 U 形管压差计 指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。 测量液体：P 1 p 2 （ 0 ）gR g （z 2乙） 测量气体：p 1 p 2 0gR 2、双液体U 形管压差计 p 1 p 2 （ 2 第二节流体流动的基本方程 一、基本概念 3 1 1 、体积流量（流量 V s ）:流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。单位为 m s 2 、质量流量（ m s ）：单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为 kg s 1 m s V s P 2 P 1 g p g 1 )gR
化工原理基础理论知识
十万吨/年聚丙烯装置基础理论知识（化工原理） 一、现场设备知识 1、什么叫泵？ 答：加压或输送液体的流体机械叫泵。 2、为什么离心泵启动前要灌泵？ 答：由于泵内空气密度远小于液体密度，在离心泵的运转条件下，气体通过离心泵所能得到的压升很小，即叶轮入口真空度很低，与吸液室的压差不足以吸入液体，使泵不上量，产生“气缚”现象，故离心泵启动前均要灌泵排气。 3、启动电机前应注意些什么？ 答：停机时间较长的电机及重要电机的启动，要与电工联系进行绝缘和电气部分的检查：螺栓是否松动、接地和清洁卫生情况合格，电机外部检查正常，盘车，防止定子与转子间有卡住的情况，用手盘车，禁止电动盘车，电机处于热态时只允许启动一次，冷态下允许启动三次，要求低负荷启动，当电机自动跳闸后，要查明原因，排除故障，然后再启动。 4、电动机为什么要装接地线？ 答：当电机内绕组绝缘被破坏漏油时，机壳带电，手摸上去就会造成触电事故。安装接地线是为了将漏电从接地线引入大地回零。这样形成回路，以保证人身安全，所以当接地线损坏或未接上时应及时处理。 5、在电机运转时检查风叶工作应注意些什么？ 答：在电机运转时检查风叶工作应注意：要注意风扇叶片螺丝有无松动，以防止固定螺丝松动造成叶片打坏，要注意站在电机侧面检查，站在风机前面检查时要保持一定距离，以防止衣襟下摆或其他东西被吸入风罩的事故。 6、设备常规检查的要点是什么？ 答：要检查各设备的介质流量、压力、物位、温度情况；电机电流、功率、温度、振动、噪音情况；润滑油温度、压力、液位、油质及密封情况；联锁投用情况；转动设备的温度、振动、声音等机械性能情况；并且应重点进行检查对比，尽短时间发现隐患，确保各设备运行正常。 7、离心泵扬程的意义？ 答：单位重量流体进出泵的机械能差值。 8、离心泵启动前先关出口阀，停泵前也先关出口阀的原因？ 答：离心泵启动前先关出口阀，其流量为零，泵对外不做功，启动功率为零，电机负载最小，避免由于启动泵过程中负荷过大，而烧坏电机或跳闸；停泵时先关出口阀是由于离心泵的扬程均很高，停泵
化工原理知识点总结复习重点完美版
化工原理知识点总结复习重点完美版 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、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，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ 连续性方程及重要引论： 一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：f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ρ ρ2222121121 21 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： η e N N = （运算效率进行简单数学变换） m S =GA=π/4d 2 G V S =uA=π/4d 2 u
化工原理复习题及答案
1. 某精馏塔的设计任务为：原料为F，x f，要求塔顶为x D，塔底为x w。设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V' 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V不变，精馏段下降液体量L不变。（增加，不变，减少） 2. 某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为x A=0.96(摩尔分率) .精馏段操作线方程为y=0.75x+0.24.该物系平均相对挥发度α=2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y2=_______. 3. 某精馏塔操作时，F，x f，q，V保持不变，增加回流比R，则此时x D增加，x w减小，D减小，L/V增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、_同种_的流体中，处在_同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为φ105mm×2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa·s，密度为1000kg·m3流速为1m/s,则R e＝_______________,流动类型为_______湍流_______。 8. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的__4__倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的__1/4___倍。 9. 两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10. 求取对流传热系数常常用_____量纲________分析法,将众多影响因素组合 成若干____无因次数群______数群，再通过实验确定各___无因次数群________之间的关系，即得到各种条件下的_____关联______式。 11. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_____传导_____、 ___对流______和 ____辐射___。 12. 在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近___饱和蒸 汽一侧_____流体的温度,总传热系数K接近___空气侧___流体的对流给热系数.
化工原理(上)主要知识点
化工原理（上）各章主要知识点 三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算 第一节 流体静止的基本方程 一、密度 1. 气体密度：RT pM V m = = ρ 2. 液体均相混合物密度： n m a a a ρρρρn 22111+++=Λ （m ρ—混合液体的密度，a —各组分质量分数，n ρ—各组 分密度） 3. 气体混合物密度：n n m ρ?ρ?ρ?ρ+++=Λ2211（m ρ—混合气体的密度，?—各组分体积分数） 4. 压力或温度改变时，密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体（液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体（气体）。 二、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系： mmHg O mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012===== 2、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准）、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测出） 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1）从各方向作用于某点上的静压力相等； （2）静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面； （3）在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体） )(2112z z g p p -+=ρ )(2121z z g p g p -+=ρρ p z g p =ρ（容器内盛液体，上部与大气相通，g p ρ/—静压头，“头”—液位高度，p z —位压头 或位头） 上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。 四、流体静力学方程的应用 1、U 形管压差计 指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。 测量液体：)()(12021z z g gR p p -+-=-ρρρ 测量气体： gR p p 021ρ=- 2、双液体U 形管压差计 gR p p )(1221ρρ-=- 第二节 流体流动的基本方程 一、基本概念 1、体积流量（流量s V ）：流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。单位为13 -?s m 2、质量流量（s m ）：单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为1 -?s kg s s V m ρ=
化工原理各章节知识点总结
第一章流体流动 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。定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p不随时间而变化。 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。 稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。 边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。 边界层分离现象在逆压强梯度下，因外层流体的动量来不及传给边界层，而形成边界层脱体的现象。 雷诺数的物理意义雷诺数是惯性力与粘性力之比。 量纲分析实验研究方法的主要步骤: ①经初步实验列出影响过程的主要因素； ②无量纲化减少变量数并规划实验； ③通过实验数据回归确定参数及变量适用围，确定函数形式。 摩擦系数 层流区,λ与Re成反比，λ与相对粗糙度无关； 一般湍流区，λ随Re增加而递减，同时λ随相对粗糙度增大而增大； 充分湍流区，λ与Re无关,λ随相对粗糙度增大而增大。 完全湍流粗糙管当壁面凸出物低于层流层厚度，体现不出粗糙度过对阻力 损失的影响时，称为水力光滑管。Re很大，λ与Re无关的区域，称为完全湍流粗糙管。同一根实际管子在不同的Re下，既可以是水力光滑管，又可以是完全湍流粗糙管。 局部阻力当量长度把局部阻力损失看作相当于某个长度的直管，该长度即为局部阻力当量长度。 毕托管特点毕托管测量的是流速，通过换算才能获得流量。 驻点压强在驻点处，动能转化成压强(称为动压强)，所以驻点压强是静压强与动压强之和。 孔板流量计的特点恒截面，变压差。结构简单，使用方便，阻力损失较大。转子流量计的特点恒流速，恒压差，变截面。 非牛顿流体的特性 塑性：只有当施加的剪应力大于屈服应力之后流体才开始流动。
(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：64 Re 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
化工原理知识点总结整理
化工原理知识点总结整 理 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
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v：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率H：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率m：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。
化工原理少学时知识点定稿版
化工原理少学时知识点精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
1、吸收分离的依据是什么如何分类 答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。 （1）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收 （2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收 （3）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收 （4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收 2、吸收操作在化工生产中有何应用？ 答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。 ①分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。 ②净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 ③制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 ④工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NO SO等有毒气体，则需用吸收方法 除去，以保护大气环境。 3、吸收与蒸馏操作有何区别？
答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气—液传质操作，但是，两者有以下主要差别。 ①蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另 一相物质（吸收剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。 ②传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发 组分同时向着彼此相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③依据不同。 4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？ 答：（1）选择合适的溶剂 （2）选择适当的传质设备 （3）溶剂的再生 5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得 上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。
化工原理知识点总结
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?v ：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率?H ：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率?m ：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 14.离心泵特性曲线： 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(各章节考试重点题与答案)汇总
第1章流体流动重点复习题及答案 学习目的与要求 1、掌握密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算。 2、掌握流体静力学平衡方程式。 3、掌握流体流动的基本概念——流量和流速，掌握稳定流和不稳定流概念。 4、掌握连续性方程式、柏努利方程式及有关应用、计算。 5、掌握牛顿黏性定律及有关应用、计算。 6、掌握雷诺实验原理、雷诺数概念及计算、流体三种流态判断。 7、掌握流体流动阻力计算，掌握简单管路计算，了解复杂管路计算方法。 8、了解测速管、流量计的工作原理，会利用公式进行简单计算。 综合练习 一、填空题 1．某设备的真空表读数为200 mmHg，则它的绝对压强为____________mmHg。当地大气压强为101.33 103Pa. 2．在静止的同一种连续流体的内部，各截面上__________与__________之和为常数。 3．法定单位制中粘度的单位为__________，cgs制中粘度的单位为_________，它们之间的关系是__________。 4．牛顿粘性定律表达式为_______，它适用于_________流体呈__________流动时。 5．开口U管压差计是基于__________原理的测压装置，它可以测量管流中___________上的___________或__________。 6．流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是_____________形曲线，中心最大速度为平均速度的________倍。摩擦系数与_____________无关，只随_____________加大而_____________。 7．流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数λ是_____________函数，若流动在阻力平方区，则摩擦系数是_____________函数，与_____________无关。 8．流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_____________。邻近管壁处存在_____________层，Re值越大，则该层厚度越_____________ 9．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能_________守恒，因实际流体流动时有_____________。
化工原理少学时知识点整理
1吸收分离的依据是什么？如何分类？ 答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。 （1 ）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收 （2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收 （3 ）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收 （4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收 2、吸收操作在化工生产中有何应用？ 答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。 ①分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。 ②净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 ③制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 ④工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NOSO等有毒气体，则需用吸收方法 除去，以保护大气环境。 3、吸收与蒸馏操作有何区别？ 答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气一液传质操作，但是，两者有以下主要差别。 ①蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另一相物质（吸收 剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。 ②传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发组分同时向着彼此 相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③依据不同。 4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？ 答：（1 ）选择合适的溶剂 （2）选择适当的传质设备 （3）溶剂的再生 5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得 L X亿存2）或丫V X M V X i) 上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。 上述讨论的操作线方程和操作线，仅适用于气液逆流操作，在并流操作时，可用相似方 法求得操作线方程和操作线。 应予指出，无论是逆流还是并流操作，其操作线方程和操作线都是通过物料衡算得到的，它们与物系的平衡关系、操作温度与压强及塔的结构等因素无关。 6、亨利定律有哪些表达式？应用条件是什么？答：亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法，因此亨利定律有多种表达式，可据使用情况予以选择。 ①气相组成用分压，液相组成用摩尔分数表示时，亨利定律表达式为 P Ex
化工原理少学时知识点整理
1、吸收分离的依据是什么？如何分类？ 答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。 （1）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收 （2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收 （3）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收 （4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收 2、吸收操作在化工生产中有何应用？ 答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。 ① 分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。 ② 净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 ③ 制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 ④ 工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NO SO 等有毒气体，则需用吸收方法 除去，以保护大气环境。 3、吸收与蒸馏操作有何区别？ 答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气—液传质操作，但是，两者有以下主要差别。 ① 蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另 一相物质（吸收剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。 ② 传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发 组分同时向着彼此相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③ 依据不同。 4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？ 答：（1）选择合适的溶剂 （2）选择适当的传质设备 （3）溶剂的再生 5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得 )(V L Y 22X V L Y X -+= )(11X V L Y X V L Y -+=或 上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V 为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。 上述讨论的操作线方程和操作线，仅适用于气液逆流操作，在并流操作时，可用相似方法求得操作线方程和操作线。 应予指出，无论是逆流还是并流操作，其操作线方程和操作线都是通过物料衡算得到的，它们与物系的平衡关系、操作温度与压强及塔的结构等因素无关。 6、亨利定律有哪些表达式？应用条件是什么？ 答：亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法，因此亨利定律有多种表达式，可据使用情况予以选择。 ① 气相组成用分压，液相组成用摩尔分数表示时，亨利定律表达式为 P E x *=?
化工原理知识点提要
求化工原理知识点提要 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-20 00-过渡-4000-湍流。 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。 8.离心泵主要参数:流量、压头、效率、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。 二、非均相机械分离 1.颗粒的沉降:层流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ，(ρp-ρ:颗粒与流体密 度差，μ:流体粘度);重力沉降(沉降室，H/v=L/u，多层;增稠器，以得到稠浆为 目的的沉淀);离心沉降(旋风分离器)。 2.过滤:深层过滤和滤饼过滤(常用，助滤剂增加滤饼刚性和空隙率);分类:压
滤、离心过滤，间歇、连续;滤速的康采尼方程:u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2，(ε:滤饼空隙率;a:颗粒比表面积;L:层厚)。 三、传热 1.传热方式:热传导(傅立叶定律)、对流传热(牛顿冷却定律)、辐射传热(四次方定律);热交换方式:间壁式传热、混合式传热、蓄热体传热(对蓄热体的周期性加热、冷却)。 2.傅立叶定律:dQ= -λdA ，(Q:热传导速率;A:等温面积;λ:比例系数; :温度梯度); λ与温度的关系:λ=λ0(1+at)，(a:温度系数)。 3.不同情况下的热传导:单层平壁:Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=温差/热阻，(b:壁厚;Cm=(λ1-λ2)/2); 多层平壁:Q=(t1-tn+1)/ [bi /(λiA)];单层圆筒:Q=(t1-t2)/[b/(λAm)]，(A:圆筒侧面积，C= (A2-A1)/ln(A2/A1)); 多层圆筒:Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。 4.对流传热类型:强制对流传热(外加机械能)、自然对流传热、(温差导致)、蒸汽冷凝传热(冷壁)、液体沸腾传热(热壁)，前两者无相变，后两者有相变;牛顿冷却定律:dQ=hdAΔt，(Δt>0;h:传热系数)。 5.吸收率A+反射率R+透射率D=1;黑体A=1，镜体R=1，透热体D=1，灰体A+R=1; 总辐射能E=Eλdλ，(Eλ:单色辐射能;λ:波长); 四次方定律:E=C(T/100)4=εC0(T/100)4，(C:灰体辐射常数;C0:黑体辐射常数;ε=C/C0:发射率或黑度); 两物体辐射传热:Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，(φ:角系数;A:辐射面积;C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)]) 6.总传热速率方程:dQ=KmdA，(dQ:微元传热速率;Km:总传热系数;A:传热面积); 1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2，(h1，h2:热、冷流体表面传热系数)。
化工原理知识点总结复习重点(完美版)
第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、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，称为静压力，简称压力， 俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 ● 流体静力学方程式及应用： 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 ● 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论： 22 112)(d d u u = ● 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） m S =GA=π/4d 2G V S =uA=π/4d 2u
以单位质量流体为基准：f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ ρ ρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： η e N N = （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、 作图与确定衡算范围:指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、 截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、 基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、 两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、 单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： ● 流体流动类型及雷诺准数： （1）层流区 Re<2000 （2）过渡区 2000< Re<4000 （3）湍流区 Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与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别。 流体在管内作层流流动时，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动时，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，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，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动，这－作层流流动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，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非完全端流流动的区域，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 max 2 1 u u = 湍流时的速度分布 max 8.0u u ≈ 四、流动阻力、复杂管路、流量计： ● 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能）
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相平衡方程 ()11y x α=+- 全塔物料衡算 W D F += W D F Wx Dx Fx += 塔顶产品采出率 W D W F x x x x F D --= 塔釜产品采出率 D F D W x x W F x x -=- 易挥发组分回收率 D F Dx Fx η= 难挥发组分回收率 (1) w F Wx F x η=- 精馏段物料衡算 11D D 1+++=+= +R x x R R x V D x V L y n n n /R L D = ()1V R D =+=L+D 提馏段物料衡算 qF L L += F q V V )1(--= 1(1)(1)(1)(1)n n W n W L W RD qF F D y x x x x V V R D q F R D q F ++-=-=-+--+-- 进料线方程(q 线方程) 1 1F ---=q x x q q y 理想溶液最小回流比的计算 D e min min D e 1x y R R x x -=+- 对于不同的进料热状况，x q 、y q 与x F 的L 与L , V 与V 的关系为 （1）冷液进料：x q ＞x F ，y q ＞x F ，q>1,L ＞L+F, V ＜V ； （2）饱和液体进料（泡点进料）：x q ＝x F ，y q ＞x F ； q ＝1, e F x x = L ＝L+F, V=V ； （3）气液混合物进料：x q ＜x F ，y q ＞x F 0
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第一章、流体流动 一、流体静力学 二、流体动力学 三、流体流动现象 四、流动阻力、复杂管路、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，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）- 大气压强（力）真空度＝大气压强- 绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式p2 p1 g( z1 z2 ) 备注： 1) 在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式p1 z1 g p2 z2 g 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。应用： U型压差计p1p2( 0) gR 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 m kg/s m=Vρ 质量流量 S SS 体积流量S 3 m S=GA= π /4d2G V m /s V S=uA= π /4d2u 质量流速G kg/m 2s (平均)流速u m/s G=uρ 连续性方程及重要引论： u2( d1) 2 u1d2 一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： 1 2 p1 1 2 p2 J/kg z1 g 2 u1 W e z2 g 2 u2 W f 以单位重量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/N=m z1 2g u1 g H e z2 2g u2 g h f 输送机械的有效功率：N e m s W e 输送机械的轴功率：N N e （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、作图与确定衡算范围: 指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： 流体流动类型及雷诺准数： （ 1）层流区Re<2000 （2）过渡区2000< Re<4000 （ 3）湍流区Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与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别。 流体在管内作层流流动时，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动时，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，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，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动，这－作层流流动的流体薄层称为 层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非 完全端流流动的区域，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 u 1 u max 2 湍流时的速度分布u 0.8u max 四、流动阻力、复杂管路、流量计： 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能）