1、单击此处编辑母版标题样式* 1单击此处编辑母版副标题样式总复习化工原理化工原理 Principles of Chemical Engineering药学院炮制制剂系慈志敏关于考试题型及分值： 1、单选题（ 15分）2、填空题（ 15分）3、判断题（ 10分）4、简答题（ 10分）5、计算题（ 50分）内容分布绪论第 1章：流体流动第 2章：流体输送机械第 3章：沉降与过滤第 4章：传热第 5章：吸收其他（蒸馏、干燥）学习要求绪论掌握单元操作的含义，特点 第 1章：流体流动1、熟悉流体的概念和分类方法；掌握流体静力学基本方程及应用；熟悉压强的表示方法，掌握绝对压强、表压、真空度之间的关系，会绝对
2、压强相对压强计算及不同压强单位换算，掌握等压面的条件。2、熟悉流量和流速的换算，掌握流体连续性方程和伯努利方程及其应用，理解稳态流动。3、掌握两种流动类型及其判别 ，熟悉牛顿粘性定律及其物理意义 ，了解流体在圆形管内流动的速度分布情况。4、掌握流体在管路中流动时流动阻力损失组成及直管阻力损失计算公式、局部阻力损失计算方法；熟悉摩擦系数的影响因素 ，掌握水利半径和当量直径的定义。5、了解串联管路及并联管路总阻力损失与各分支路阻力损失之间关系。6、了解常用流量测量仪表及特点。学习要求第 2章：流体输送机械1、了解离心泵主要部件，掌握离心泵工作原理、主要性能参数；掌握离心泵的气缚现象和气蚀现象；2、
3、熟悉离心泵特性曲线及离心泵的工作点；3、会有效功率、轴功率、效率的计算。第 3章：沉降与过滤1、掌握重力沉降基本原理、沉降速度的定义 ；熟悉降尘室的主要性能 ；2、了解旋风分离器基本结构及性能；3、掌握两种常用过滤方法 。学习要求第 4章：传热1、掌握热量传递的三种基本方式；2、掌握傅里叶定律表达式及其各项含义3、掌握低黏度流体在圆形直管内作强制湍流时对流给热系数表达式；熟悉蒸汽冷凝传热的两种方式；4、熟悉传热速率方程式并会应用，会传热面积传热平均温差等计算。5、了解常用换热器的分类 ，熟悉常用间壁式换热器及其特点。第 5章：吸收1、掌握吸收操作原理，了解吸收分类及气液相平衡2、掌握费克扩散定
4、律，了解吸收机理3、熟悉并掌握吸收剂用量及填料层高度的计算学习要求第 6章：蒸馏掌握蒸馏原理，了解蒸馏分类，理解精馏含义及原理。第 7章：干燥理解干燥单元操作的基本原理，了解其用途，掌握物料所含水分性质，熟悉干燥速率曲线和实验曲线，了解常用干燥设备。绪 论化工原理是为学习 化工单元操作 而编写的教材。各种前处理原料 化学加工 各种后处理 产品除去杂质，达到必要的纯度、温度和压力物理变化过程反应生成新的物质化学或生物化学变化过程精制、分离、干燥等物理变化过程中间产品化学工业中使用的各种物理加工过程，按物理过程的目的、原理和相态等，归纳为很多个基本操作过程，即 单元操作 。 物理操作 共有操作第一
5、章 流体流动一、流体概述、定义： 气体和液体的统称。（包括特殊流体）、分类：（ 1）按状态分为气体、液体等；（ 2）按可压缩性分为不可压缩流体和可压缩流体；（ 3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘性流体（或实际流体）；（ 4）按流变特性可分为牛顿型和非牛顿型流体；二、流体静力学1、静力学基本方程： ph p0 gh等压面条件静止、连通 同一流体 同一水平面应用： U型管压差计U形管液柱压差计形管液柱压差计倒倒 U形管压差计形管压差计 斜管液柱压差计斜管液柱压差计微差液柱压差计（也称双液压差计）微差液柱压差计（也称双液压差计）2、应用： 静压强（惯称压力）u 定 义 ：流体垂直作用于单
6、位面积上的压力。 直接按压强定义： N/m2， Pa（帕斯卡） 间接按流体柱表示： m H2O柱， mm Hg柱 以大气压作为计量单位：标准大气压 (atm)，工程大气压（ at） 压强 （）定义（）单位（）压强单位的换算 u1atm=1.013105 Pa =760mmHg=10.33m H2O绝对压强 以绝对真空为基准测得的压强；真实压强相对压强 以当地大气压为基准测得的压强：表压和真空度u p当地大气压， 表压强 =绝对压强 -大气压强u p当地大气压， 真空度 =大气压强 -绝对压强p1绝对压强表压真空度绝对压强p2当地大气压绝对真空一般为避免混淆，通常对表压、真空度等加以标注，如 2
7、000Pa（表压）， 10mmHg（真空度）等，还应指明当地大气压力。（）压强的表示基准压强 、 稳态流动：流体流动过程中任意点上的流速、压强等物理参数不随时间而改变。、 流量与流速：、 流型与雷诺数： 雷诺实验发现的两种流型： 层流与湍流流型判据 雷诺准数三、流体流动小于 2000层流，大于 4000湍流连续性方程：对 不可压缩流体：对圆管：连续性方程 伯努利方程：伯努利方程J/kg 单位质量流体的机械能守恒方程。m 单位重量流体的机械能守恒方程。u牛顿粘性定律 ：两流体层之间单位面积上的内摩擦力或切向应力或剪应力与垂直于流动方向的速度梯度成正比（牛顿经过大量的实验研究，于 1686年提出）
8、u 即： 速度梯度 比例系数，也称动力粘度（简称粘度）单位： N.s/m2，即 Pas粘度的物理意义： 在 du/dy=1时，单位面积上所产生的内摩擦力大小。 符合牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体黏性 不可压缩流体 在圆管内流速分布：在圆形直管内作 层流 流动时：流速分布在圆形直管内作 湍流 流动时：截头抛物线1、直管阻力：层流时： 湍流时：当量直径：阻力系数与当量长度法总阻力：直管阻力 +局部阻力管路的阻力损失2、局部阻力：（ 1） 层流区 （ Re 2000 ） 与 Re为直线关系阻力损失与 流速的一次方成正比Moddy图存在四个不同的区域：（ 2） 过渡区 （ 2000Re4000) 一
9、般将湍流时的曲线延伸查取 值（ 3）（一般） 湍流区 （ Re4000 以及虚线以下的区域） 是 Re和 /d 的函数即：摩擦系数曲线图（ Friction factor chart） （ 4） 完全湍流区（阻力平方区） （虚线以上的区域）与 Re无关，只与 /d 有关。由 阻力损失 与流速的平方成正比 。 另外，对于 光滑管 （ /d 0 ）， 只与 Re有关 。摩擦系数曲线图（ Friction factor chart） 流量的测定 1、根据输送介质性质（ 1）液体 :泵 Pumps（ 2）气体 :通 风机 fans、鼓风机 blowers 、压缩机 Compressors、 真空泵 V
10、acuum pumps2、根据工作原理（ 1） 动力式 (叶轮式 )：借助于高速旋转的叶轮使流体获得能量。包括离心式、轴流式输送机械（ 2） 容积式 (正位移式 )：利用活塞或转子的挤压使流体升压以获得能量。包括往复式、旋转式输送机械（ 3） 流体动力作用式：依靠能量转换原理以实现输送流体任务。如喷射泵。第二章 流体输送机械 分类1.离心泵的主要部件和工作原理(1)主要部件 叶轮 (Impeller， 是离心泵的心脏部件 ):作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能 (主要增加静压能 ) 。（ 开式、半开式、闭式 ） 泵壳 ：泵体的外壳，包围叶轮的截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通
11、道。 作用不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流体做功，流体受 离心力的作用 ，由叶轮中心被抛向外围。当流体到达叶轮外周时，流速很大 ,动能 很高。泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动，使流体的 动能转化为静压能 。所以泵壳的作用不仅在于汇集液体，它更是一个能量转换装置。1.离心泵的主要部件和工作原理(2) 工作原理液体 自吸 原理：叶轮高速旋转迫使叶轮中心的液体以很高的速度被抛开（加速减压），从而在 叶轮中心形成低压 （真空），低位槽中的液体因此被源源不断地吸上。为防止气缚，离心泵 启动前 要用液体将
12、泵壳内空间灌满，这一操作称为 灌泵 。为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内，在泵吸入管路的入口处装有止逆阀（底阀）；如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。气缚现象 ：如果离心泵在 启动前壳内充满的是气体 ，因气体密度比液体的小得多而产生较小的离心力，则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度，这样贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即离心泵 无自吸能力， 使泵不能输送液体，这一现象称为气缚。1. 离心泵的主要部件和工作原理(3)气缚现象解决方法： 可采用设置底阀、启动前灌泵、使泵的安装位置低于吸入液面等措施。1） (叶轮 )转速 n（ r/min,
13、rpm） :1000 3000,常见 29002） 流量 qv(m3/s， m3/h):单位时间内泵输送的液体体积 3） (扬程 )压头 H（ J/N, m）：泵对单位重量（ 1N）流体做的功。5） 轴功率 N（ J/s， w） ：单位时间 原动机输入泵轴的能量。4）有效功率 Ne（ J/s， w）：单位时间内液体从泵获得的能量。6） 效率 ： = Ne/N（ 100%） :泵轴通过叶轮传给液体能量时的损失，包括容积损失、机械损失、水力损失2. 离心泵的主要性能参数和特性曲线（ 1）离心泵的主要性能参数描述压头、轴功率、效率与流量关系（ Hqv、 Nqv、 qv）的曲线。对实际流体，这些曲线尚
14、难以理论推导，而是由实验测定。2. 离心泵的主要性能参数和特性曲线（ 2）离心泵的特性曲线（ 1）离心泵的工作点）离心泵的工作点 离心泵的工作点： 泵的特性曲线 (HqV 线 ) 与 管路特性曲线 (HLqV 线 ) 的交点 (a 点 )。 3. 离心泵的流量调节与组合操作H或 HLqvHLqvH qv泵的特性管路特性当泵叶片入口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体饱和蒸汽压时 pKp v ，部分液体将在该处 汽化 并产生的汽泡，被液流带入叶轮内压力较高处凝结或破裂。由于凝结点处产生瞬间真空，造成周围液体高速冲击该点，产生剧烈的水击。（注意汽蚀 现象与 气缚 现象的区别）噪声大、泵体振动，流量、压头、效率都明显下降。严重时，泵不能正常工作原因现象由于冲击作用使泵产生噪音和震动，同时叶轮局部地方在巨大冲击力的反复作用下，材料表面疲劳，从点蚀到形成裂缝或呈海绵状，受到破坏。泵轴震动强烈甚至断裂。为避免汽蚀现象，把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内压强最低点处的静压超过工作温度下被输送液体的饱和蒸汽压。即须 保证 pKp v。后果预防措施汽蚀现象4.离心泵的气蚀现象与安装高度
