《化工原理》基本知识点.pdf

1、第 一 章 流 体 流 动一 、 压 强1、 单 位 之 间 的 换 算 关 系 ： 2 21 101.33 10330 / 10.33 760atm 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

2、 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 二 、 牛 顿 粘 性 定 律F duA dy 为 剪 应 力 ； dudy 为 速 度 梯 度 ； 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 cp1 1 1Pa s P cP 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

3、。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 。1 1 1 2 2 2u A u A 对 不 可 压 缩 流 体1 1 2 2u 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 pg z We hf 22u pgz E 称 为 流 体 的 机 械 能单 位 重 量 流 体 的 能 量 衡 算 方 程 ：HfHegpguz 2 2z ： 位 压 头 （ 位 头 ） ； 22ug ： 动 压 头 （ 速 度 头

4、） ； pg ： 静 压 头 （ 压 力 头 ）有 效 功 率 ： Ne WeWs轴 功 率 ： NeN 五 、 流 动 类 型雷 诺 数 ： Re duRe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 ：2max 2(1 )r ru u R 层 流 时 速 度 分 布 侧 型 为 抛 物 线 型（ 2） 湍 流Re 400

5、0 ： 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22f l uh df f fp h Hg g （ 1） 层 流 时 的 磨 擦 系 数 ： 64Re ， 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 (Re, )f d （ 莫 狄 图 虚 线 以 下 ） :给 定 Re， 随 d 增

6、 大 而 增 大 ； 给 定 d ， 随 Re增 大 而 减 小 。 （ 2fp u ,虽 然 u增 大 时 , Re增 大 , 减 小 ， 但 总 的 fp 是增 大 的 ） ( )f d （ 莫 狄 图 虚 线 以 上 ） ， 仅 与 d 有 关 ， 2fp 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2 2f uh 为 局 部 阻 力 系 数 ， 无 因 次 。出 口 损 失 1.0 出 口 ； 进 口 损 失 0.5 进 口2、 当 量 长 度 法 2 2f le uh d注 意 ： （ 1） 管 路 出 口

7、 动 能 和 出 口 损 失 只 能 取 一 项 。 （ 2） 不 管 突 然 扩 大 还 是 缩 小 ， u均 取 细 管 中 的 流 速 ；七 、 复 杂 管 路1、 分 支 管 路(1)连 续 性 方 程 ： 总 管 的 质 量 流 量 等 于 各 分 支 管 路 上 的 质 量 流 量 之 和1 2Ws Ws Ws ， 对 不 可 压 缩 流 体 1 2Vs Vs Vs (2)无 轴 功 时 的 柏 努 利 方 程 ：1 1 2 2f fE E h E h 2、 并 联 管 路1 2 3A BVs Vs Vs Vs Vs 1 2 3f f fh h h 八 、 流 量 测 量1、 变

8、压 头 的 流 量 计 （ 恒 截 面 ） ： （ 1） 测 速 管 （ 皮 托 管 ） ； （ 2） 孔 板 流 量 计 ； （ 3） 文立 里 流 量 计2、 变 截 面 （ 恒 压 差 ） 流 量 计 转 子 流 量 计第 二 章 流 体 输 送 机 械一 、 离 心 泵 的 主 要 部 件叶 轮 ：泵 壳 （ 蜗 壳 ） ： （ 1） 集 液 作 用 ， （ 2） 转 能 作 用二 、 气 缚 现 象 与 气 蚀 现 象气 缚 现 象 ： 因 泵 内 存 在 气 体 而 导 致 吸 不 上 液 体 的 现 象 称 为 “ 气 缚 现 象 ”气 蚀 现 象 ： 离 心 泵 工 作 时 ，

9、 泵 入 口 处 形 成 真 空 ， 当 真 空 达 到 一 定 时 液 体 部 份汽 化 ； 溶 于 水 中 的 氧 逸 出 ， 含 汽 泡 的 液 体 进 入 高 压 区 后 ， 汽 泡 急 剧 凝 结 破 裂 ，产 生 高 频 、 高 冲 击 力 的 水 击 现 象 ， 造 成 对 叶 轮 和 泵 壳 的 冲 击 ， 使 材 料 疲 劳 而 受 到破 坏 ， 这 种 现 象 称 为 气 蚀 现 象 。三 、 离 心 泵 的 特 性 曲 线H Q： Q增 大 ， H减 小 。N Q： Q增 大 ， N增 大 ； 流 量 为 0时 N最 小 所 以 泵 要 在 流 量 为 0时 启 动 。N

10、e HQ g Q： Q增 大 ， 先 增 大 （ 流 量 为 0时 为 0） ， 达 到 最 大 值 后 减 小 。四 、 离 心 泵 的 允 许 安 装 高 度1、 离 心 泵 的 允 许 吸 上 真 空 度 法允 许 吸 上 真 空 度 Hs： 指 为 避 免 发 生 气 蚀 现 象 ， 离 心 泵 入 口 处 可 允 许 达 到 的 真空 度 ： 0 1p pHs gHs是 在 1at 下 以 20 的 清 水 为 介 质 进 行 的 ， 若 输 送 液 体 或 操 作 条 件 与 此 不符 ， 则 应 校 正 。泵 的 允 许 安 装 高 度 ： 21 012 fuHg Hs Hg 由

11、 于 Hs随 流 量 Q 的 增 大 而 减 小 ， 所 以 计 算 安 装 高 度 时 应 以 最 大 流 量 下 的 Hs计 算 。2、 气 蚀 余 量 法允 许 气 蚀 余 量 ： 指 泵 入 口 处 的 静 压 头 与 动 压 头 之 和 必 须 大 于 液 体 在 操 作 温 度 下的 饱 和 蒸 汽 压 的 某 一 最 小 允 许 值 ， 以 防 气 蚀 现 象 的 发 生 。21 12 vpp uNPSH g g g 泵 的 允 许 安 装 高 度0 01v fp pHg NPSH Hg NPSH 随 流 量 的 增 大 而 增 大 ， 在 确 定 安 装 高 度 时 应 取 最

12、 大 流 量 下 的 NPSH 。五 、 离 心 泵 的 工 作 点 和 流 量 调 节泵 的 特 性 曲 线 与 管 路 特 性 曲 线 的 交 点 ， 即 为 离 心 泵 的 工 作 点 。1、 管 路 特 性 曲 线 调 节 流 量关 小 出 口 阀 门 ， 阻 力 变 大 ， 管 路 特 性 曲 线 变 陡 ， 工 作 点 由 M M1， Q减 小 ，H 增 大 。 开 大 出 口 阀 门 ， 阻 力 变 小 ， 管 路 特 性 曲 线 变 平 坦 ， 工 作 点 由 M M2， Q增 大 ， H减 小 。2、 泵 的 特 性 曲 线 调 节 流 量（ 1） 改 变 转 速 ： 若 离

13、 心 泵 的 转 速 变 化 不 大 （ 20%） ， 则 有 比 例 定 律 ： Q nQ n ; 2 ( )H nH n ; 3 ( )N nN n转 速 提 高 ， 泵 的 特 性 曲 线 上 移 ， 工 作 点 由 M M1， Q增 大 ， H增 大 。转 速 降 低 ， 泵 的 特 性 曲 线 下 移 ， 工 作 点 由 M M2， Q减 小 ， H减 小 。（ 2） 切 削 叶 轮 ： 切 割 定 律若 某 一 离 心 泵 的 叶 轮 经 切 割 变 小 （ 10%） ， 则 有 切 割 定 律 ：切 割 后 泵 的 特 性 曲 线 下 移 ， 工 作 点 由 M M2， Q减 小

14、 H减 小 。 Q DQ D ; 2 ( )H DH D ; 3 ( )N DN D（ 3） 离 心 泵 的 串 、 并 联 泵 的 并 联两 台 离 心 泵 并 联 且 各 自 的 吸 入 管 路 相 同 ， 在 一 定 的 压 头 下 的 总 流 量 等 于 两 单台 泵 流 量 相 加 ， 管 路 特 性 曲 线 越 平 坦 ， 泵 的 并 联 工 作 愈 有 利 。1 2H H H 1 2Q Q Q 1Q 和 1H 满 足 泵 1的 特 性 曲 线 方 程 ， 2Q 和 2H 满 足 泵 2的 特 性 曲 线 方 程 。 泵 的 串 联两 台 离 心 泵 串 联 ， 一 定 流 量 下

15、 的 总 压 头 等 于 两 单 台 泵 压 头 相 加 ， 总 压 头 总 是小 于 两 台 泵 压 头 的 两 倍 。 管 路 特 性 曲 线 越 平 坦 ， 泵 的 串 联 工 作 愈 有 利 。1 2H H H 1 2Q Q Q 1Q 和 1H 满 足 泵 1的 特 性 曲 线 方 程 ， 2Q 和 2H 满 足 泵 2的 特 性 曲 线 方 程 。六 、 往 复 泵1、 往 复 泵 的 特 征（ 1） 具 有 正 位 移 特 性 。 (压 头 与 流 量 之 间 无 联 系 )（ 1） 有 自 吸 作 用 ；（ 2） 流 量 具 有 不 均 匀 性 ；单 动 泵 Q Asn ； 双

16、动 泵 (2 )Q A a sn A为 活 塞 的 表 面 积 ， a为 活 塞 杆 的 截 面 积 ， n往 复 频 率 ， s为 活 塞 的 冲 程 。2、 往 复 泵 的 流 量 调 节（ 1） 往 复 泵 的 工 作 点 ： 管 路 特 性 曲 线 与 泵 的 特 性 曲 线 的 交 点 。（ 2） 往 复 泵 的 流 量 调 节 旁 路 调 节 ： 在 入 口 和 出 口 之 间 安 装 一 旁 路 使 一 部 分 出 口 流 体 回 到 入 口 。 改 变 活 塞 往 复 频 率 和 冲 程 。第 三 章 非 均 相 物 系 的 分 离 和 固 体 流 态 化一 、 形 状 系 数

17、 （ 球 形 度 ） ： 与 非 球 形 颗 粒 体 积 相 等 的 球 的 表 面 积非 球 形 颗 粒 的 表 面 积对 球 形 颗 粒 1； 非 球 形 颗 粒 ， Y*， Y-Y*就 是 吸 收 操 作 中 的 推 动 力 ； 若 操作 线 位 于 平 衡 线 的 下 方 ， 则 进 行 脱 吸 操 作 。五 、 吸 收 剂 用 量 的 确 定正 常 情 况 下 最 小 液 气 比 ：1 2min *1 2( ) Y YLV X X (L/V)min称 为 最 小 液 气 比 ， X1*表 示 与 Y1成 平 衡 的 吸 收 液 浓 度 ， 若 平 衡 关 系 满 足 亨利 定 律 X

18、1*=Y1/m六 、 填 料 层 高 度OG OGz H N传 质 单 元 高 度 ： OG YVH K a 传 质 单 元 数 ： *1 2*2 21 ln(1 ) 1OG Y YN s ss Y Y 1 2OG mY YN Y ( 1 212lnm Y YY YY *1 1 1Y Y Y , *2 2 2Y Y Y )mVs L 称 为 脱 吸 因 数 ， 为 平 衡 线 的 斜 率 m与 操 作 线 的 斜 率 L/V的 比 值 。 S小 于 1有 利 于 提 高 溶 质 的 吸 收 率 ， 出 塔 气 体 与 进 塔 液 体 趋 近 平 衡 ， 需 采 用 较 大 的 液 体 量使 操

19、 作 线 斜 率 大 于 平 衡 线 斜 率 （ 即 S小 于 1） ； 若 要 获 得 最 浓 的 吸 收 液 ， 必 使 出 塔液 体 与 进 塔 气 体 趋 近 平 衡 ， 要 求 采 用 小 的 液 体 量 使 操 作 线 斜 率 小 于 平 衡 线 斜 率 （ 即S大 于 1） 。 第 七 章 干 燥一 、 湿 空 气 的 性 质1、 湿 度 H（ 湿 含 量 ）0.622 vvpH p p /kg kg水 汽 绝 干 气绝 干 空 气 ， H=0去 湿 能 力 最 大 ； 饱 和 空 气 去 湿 能 力 为 02、 相 对 湿 度 100%vspp 绝 干 空 气 =0， 去 湿

20、能 力 最 大 ； 饱 和 空 气 =1， 无 去 湿 能 力 。3、 比 容 （ 湿 容 积 H）以 1kg绝 干 空 气 为 基 准 的 湿 空 气 的 体 积 称 为 湿 空 气 的 比 容 ， 又 称 湿 容 积 H，单 位 为 ： m3湿 空 气 /kg绝 干 气 273 101330(0.772 1.244 ) 273H tH p 4、 比 热 容 cH常 压 下 ， 将 湿 空 气 中 1kg 绝 干 空 气 及 相 应 的 Hkg 水 气 的 温 度 升 高 或 降 低 1所 需 要 或 放 出 的 热 量 称 为 比 热 容 cH表 示 ,单 位 kJ/kg绝 干 气 。1.

21、01 1.88HC H 5、 焓 I以 1kg绝 干 空 气 为 基 准 的 绝 干 空 气 的 焓 与 相 应 Hkg水 气 的 焓 之 和 为 湿 空 气 的焓 I， 单 位 ， kJ/kg绝 干 气(1.01 1.88 ) 2490I H t H 6、 干 球 温 度 t、 与 湿 球 温 度 tw、 绝 热 饱 和 冷 却 温 度 tas、 露 点 td二 、 湿 物 料 的 性 质1、 湿 基 含 水 量 2、 干 基 含 水 量 X： 1X 三 、 干 燥 过 程 中 的 物 料 衡 算1、 水 分 蒸 发 量 W2 1 1 2( ) ( )W L H H G X X 2、 空 气

22、 消 耗 量 L 1 22 1 2 1( )G X XWL H H H H 湿 空 气 的 消 耗 量 Lw1(1 )wL L H 3、 干 燥 产 品 的 流 量 G21 1 2 2(1 ) (1 )G G G 四 、 干 燥 系 统 的 热 量 衡 算温 度 为 t。 ， 湿 度 为 H。 ,焓 为 I。 的 新 鲜 空 气 ， 经 预 热 器 后 状 况 为 t1、 H1(=H。 )、I1； 在 干 燥 器 中 与 湿 物 料 进 行 逆 流 干 燥 ， 离 开 干 燥 器 时 湿 度 增 加 而 温 度 下 降 ， 状况 变 为 t2、 H2、 I2， 绝 干 空 气 流 量 为 L(

23、kg/s)。 物 料 进 、 出 干 燥 器 时 的 干 基 含 水 量分 别 为 X1、 X2； 温 度 为 1、 2； 焓 为 I1、 I2； 绝 干 物 料 的 流 量 为 G(kg/s)。 s wI c Xc 预 热 器 消 耗 的 热 量 为 Qp(kW)； 向 干 燥 器 补 充 的 热 量 QD； 干 燥 器 向 周 围 损 失 的热 量 为 QL1、 预 热 器 消 耗 的 热 量1 0( )pQ L I I 2、 向 干 燥 器 补 充 的 热 量 2 1 2 1( ) ( )D LQ L I I G I I Q 3、 干 燥 系 统 消 耗 的 总 热 量 2 0 2 1(

24、 ) ( )p L LQ Q Q L I I G I I Q 4、 干 燥 系 统 的 热 效 率 2(2490 1.88 )W tQ 五 、 干 燥 时 间 的 计 算1、 恒 速 阶 段 干 燥 时 间 ：11 ( )CCX XGS U UC： 临 界 干 燥 速 率 kg/m2 s； X1： 物 料 的 初 始 含 水 量 kg/kg绝 干 料 ； XC： 物 料 的 临界 含 水 量 ； G/S： 单 位 干 燥 面 积 上 的 绝 干 物 料 量 kg绝 干 料 /m2。2、 降 速 阶 段 干 燥 时 间 ：( *)xU k X X 2 2( *) *ln *C CCX X X XGS U X X