1、 化工基础课程 阶段总结之内容提要课件素材 1第二章 流体流动过程内容框架基本概念流体的密度、比重、比容、粘度；流体的压强（绝对压强、表压、真空度）；过程速率（体积流率、质量流率、平均流速、质量流速）；稳定态与非稳定态。 流体流动形态流体流动形态层流 流动形态 不稳定过渡态 湍流流动形态判别依据雷诺准数 Re =du/；Re2000 层流; Re4000 湍流2000 稳定流体的质量衡算流体流动过程的物料衡算-连续性方程；qm = Au =qV = CONSTANT 稳定流体的能量衡算机械能衡算方程稳定流动过程中的机械能衡算；柏努力方程；能量的转化及压头的概念；机械能衡算方程的应用。 阻力计算
2、1. 流体阻力类型直管阻力与局部阻力 2.阻力损失的计算方法实验测定法与关联式法 查关联图3.管路总阻力损失计算 管路计算 机械能损失的计算；流速和管径的选择。 流体测量 孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计和测速管的原理、结构及用途；U 型管压差计原理及使用。 流体体输送 离心泵的构造、原理; 性能参数、特性曲线气缚现象气蚀现象安装高度：允许吸上真空高度和汽蚀余量两种方法进行计算。类型及特点、选型。流体输送设备的功率：扬程、有效功、轴功率、有效功率。其它输送设备简介 实例【例 1】某车间要将密度为 1200kg/m3 的溶液以 100m3/h 的流量从贮槽送到高 10m（从贮槽的液面向上计算
3、）的高位槽内。贮槽内的压强为 0.1MPa(绝对压强)，高位槽内的压强为 0.05MPa（表压），导管的直径为 159mm4.5mm,管路的长度为 150m(直管阻力加上局部阻力的当量长度)。假设管路的摩擦系数为 0.03,问能否选用扬程 17.1m,送液能力为 0.0306m3/s 的离心泵？ 【例 2】某工段领到一台离心泵，泵的铭牌上标着，流量 20m3/h,扬程 30.8 米水柱，转速 2900 转/分，允许吸上真空高度 7.2m,泵的流量和扬程均符合要求，若已知管路的全部阻力为 1.8 米水柱，当时当地大气压为 736 毫米汞柱，试计算（1）输送 20 度水时泵的安装高度为多少？化工基
4、础课程 阶段总结之内容提要课件素材 3（2）输送 90 度水时泵的安装高度为多少？ 例 3用离心式卫生泵将浓缩的脱脂牛奶，从蒸发器内抽送到上层楼面的常压贮槽内，蒸发器内液面上方压力为 35mmHg（绝压） ，蒸发器液面到管路出口的距离为 7.5m，管路由长 37.5m 的 383.5mm 不锈钢卫生管及 4 个肘管构成，局部阻力当量长度为5.9m。所消耗的泵的轴功率为 735.5W。已知牛奶密度为 1200 kg m-3，粘度为 2 厘泊，设泵的效率为 0.55，试估算牛奶的流量。 （取管内 =0.15mm）第三章 传热过程本章重点 本章教学重点：付利叶定律，热量衡算方程，传热速率方程；传热过
5、程计算。 本章重点前言：传热单元操作的重要性1. 传热过程的基本概念：三种传热方式，传热速率和速度。2. 付利叶定律：Q=-A dt/dn3. 传热过程的热能衡算 Q = W CP(T1- T2)。4. 两种流体的稳定间壁传热过程导热过程：热传导基本规律、导热系数、固体平壁导热、圆筒壁内导热过程; 导热过程传热推动力与热阻的关系给热过程：给热过程分析;化工基础课程 阶段总结之内容提要课件素材 4给热过程中的有效膜 给热速率基本方程式、传热膜系数的确定、常用准数关系式。总传热过程3.2 传热过程计算（应用）传热过程中设备计算和操作条件计算。3.3 热交换1. 载热体：载热体的种类及选择；载热体耗
6、用量的计算。2. 操作条件的优化：流向选择、载热体温度的选择、流径的选择、流体流速的选择。5. 热交换器热交换器的评价指标与优化目标；典型热交换器：夹套式换热器套管式换热器列管式换热器螺旋板式换热器 本章难点教学难点：多层固体壁内传热温差与热阻的关系；对流传热机理。方 法：以串联电路中电压与电阻的关系为例，深入浅出，说明温差与热阻的正比关系；有效膜理论和图片结合简化对流传热过程。 教学过程1.传热过程的基本概念：三种传热方式，传热速率和速度。设问：稳定传热和非稳定传热的区别？重点介绍层流和湍流流动形态的流体传热方式。2付利叶定律设问：付利叶定律的适用条件？重点介绍付利叶定律在均匀介质中以热传导
7、方式的传热速率。3热过程的热能衡算。4种流体的间壁式换热过程重点介绍固体壁内导热过程、给热过程和间壁传热过程。设问：如何有效的研究各影响因素对流传热的影响？5传热过程计算传热过程中设备计算和操作条件计算。设问：如何来强化传热？6 热交换重点介绍流向选择、流径的选择、流体流速的选择。7典型热交换器化工基础课程 阶段总结之内容提要课件素材 5重点介绍列管式换热器。 例题例 1 在传热面积为 25m2 的某换热器中，用温度为 20 度，流量为 12000kg/h 的水冷却进口温度为 110 度的醋酸，两流体逆向流动。换热器刚投入使用时，冷却水出口温度为48 度，醋酸出口温度为 40 度，运转一段时间
8、后，冷热流体流量不变，进口温度不变，冷却水的出口温度降至 38 度，试求传热系数下降的百分率。水的比热 4.2kJ/(kg.K)，热损失可忽略。例 2在一钢制套管式换热器中，冷却水在 25mm2.5mm 的内管中流过，其进出口温度分别为 13 和 48 度，将流量 1kg/s 的苯由 70 度冷却到 20 度，逆流流动，已知环隙和管内侧的传热膜系数分别为 0.82103W/(m2.K)和 1.7103W/(m2.K)，在定性温度下水和苯的比热容分别为 4.18kJ/(kg.K)和 1.88kJ/(kg.K)，钢材导热系数为 45W/(m.K)，又两侧的污垢热阻可忽略不计。试求：（1）冷却水消耗
9、量？（2）所需的总管长？例 3蒸汽管道 1044mm 外包扎有两层隔热材料，内层为保温砖 1 =0.15W m-1K-1 外层为建筑砖 2 =0.69W m-1K-1，设两隔热层之厚度均为 50mm，且管壁热阻可忽略。若将两层材料互换位置，而其它条件不变，试问每米管长的热损失的改变为多少？说明在本题条件下，哪种材料包扎在内层较为合适。若为平壁，隔热材料互换对热损失有影响吗？第四章 吸 收本章学习要求 1.掌握的内容相组成的表示方法及换算；气体在液体中的溶解度，亨利定律各种表达式及相互间的关系；相平衡的应用；分子扩散、菲克定律及其在等分子反向扩散和单向扩散的应用；对流传质概念；双膜理论要点；吸收
10、塔的物料衡算、操作线方程及图示方法；最小液气比概念及吸收剂用量的确定；填料层高度的计算，传质单元高度与传质单元数的定义、物理意义、传质单元数的计算。 概述化工基础课程 阶段总结之内容提要课件素材 62.1.1气体吸收过程和工业应用1吸收2吸收操作在化工生产中的应用3吸收与脱吸吸收过程的分类吸收过程可按多种方法分类1按过程有无化学反应分类2按被吸收的组分数目分类3按吸收过程有无温度变化分类4按溶质在气、液两相中浓度分类5膜基气体吸收吸收剂的选择选择性能优良的吸收剂是吸收过程的关键，选择吸收剂时一般应考虑如下因素： 1溶剂应对被分离组分有较大的溶解度，以减少吸收剂用量，从而降低回收溶剂的能量消耗；
11、 2吸收剂应有较高的选择性，即对于溶质 A 能选择性溶解，而对其余组分则基本不吸收或吸收很少；3吸收后的溶剂应易于再生，以减少“脱吸” 的设备费和操作费用；4溶剂的蒸气压要低，以减少吸收过程中溶剂的挥发损失；5溶剂应有较低的粘度、较高的化学稳定性；6溶剂应尽可能价廉易得、无毒、不易燃、腐蚀性小。吸收操作的特点（相对于精馏）气体的吸收与液体的蒸馏同属分离均相混合物的气、液传质操作，所以对吸收过程的研究方法与蒸馏过程有许多共性之处，但二者又有重要的区别。1建立两相的方法不同：2操作条件和组分传递方式不同：5化工基础课程 阶段总结之内容提要课件素材 7 吸收过程相平衡关系2.2 吸收过程的相平衡关系
12、2.2.1 气体在液体中的溶解度1相平衡2饱和分压3饱和浓度（溶解度）4溶解度曲线2.2.2 亨利定律1亨利定律：。2亨利定律表达式(1) 以 p 及 x 表示的平衡关系(2) 以 p 及 c 表示的平衡关系(3) 以 y 与 x 表示平衡关系(4) 以 X 及 Y 表示平衡关系x*p/E c*H/p x*=y/m X*=Y/m 相平衡关系在吸收操作中的应用1选择吸收剂和确定适宜的操作条件2判断过程进行方向3计算过程推动力4确定过程进行的极限传质机理与吸收速率传质机理与吸收速率分子扩散与菲克定律1分子扩散：2. 分子扩散现象：3. 扩散通量：4. 菲克定律：吸收塔的计算24 吸收塔的计算化工基
13、础课程 阶段总结之内容提要课件素材 8吸收过程既可在板式塔内进行，也可在填料塔内进行。在板式塔中气液逐级接触，而在填料塔中气液则呈连续接触。本章对于吸收操作的分析和计算主要结合连续接触方式进行。 填料塔内充以某种特定形状的固体填料以构成填料层。填料层是塔实现气、液接触的主要部位。填料的主要作用是：填料层内空隙体积所占比例很大，填料间隙形成不规则的弯曲通道，气体通过时可达到很高的湍动程度；单位体积填料层内提供很大的固体表面，液体分布于填料表面呈膜状流下，增大了气、液之间的接触面积。 通常填料塔的工艺计算包括如下项目： （1）在选定吸收剂的基础上确定吸收剂的用量；（二）计算塔的主要工艺尺寸，包括塔
14、径和塔的有效高度，对填料塔，有效高度是填料层高度而对板式塔，则是实际板层数与板间距的乘积。计算的基本依据是物料衡算，气、液平衡关系及速率关系。下面的讨论限于如下假设条件：（1）吸收为低浓度等温物理吸收，总吸收系数为常数；（2）惰性组分 B 在溶剂中完全不溶解，溶剂在操作条件下完全不挥发，惰性气体和吸收剂在整个吸收塔中均为常量；（3）吸收塔中气、液两相逆流流动。2.4.1 吸收塔的物料衡算与操作线方程式全塔物料衡算图 212 所示是一个定态操作逆流接触的吸收塔，图中各符号的意义如下：V惰性气体的流量，kmol（B）s；L纯吸收剂的流量，klnol（S）S；Y；、Yi分别为进出吸收塔气体中溶质物质
15、量的比， klnol（A）klnol（B）；X；、X化工基础课程 阶段总结之内容提要课件素材 9第五章 精馏 内容框图化工基础课程 阶段总结之内容提要课件素材 10 本章重点本章教学重点：蒸馏的理论依据；双组分连续精馏过程平衡关系；物料衡算；理论塔板数计算 主要内容 1. 蒸馏的理论依据拉乌尔定律：P A = PA* *XA气体分压定律：y A = PA / Po2. 气-液相平衡关系平衡数据表：t-x-y 或 x-y平衡关系的三种表示法 相图：t-x-y 或 x-y 相图平衡关系式: y = x/1+(-1)x3. 精馏流程以平衡精馏和简单精馏为基础，介绍精馏流程及其进行必要条件。板式精馏塔
16、流程示意图4. 精馏过程的物料衡算、操作线方程；回流比与最适合回流比的确定精馏过程物料衡算图全塔、精馏段、提馏段、加料板物料衡算；精馏段、提馏段、加料板操作线方程和操作线。5. 理论塔板数的确定：逐板计算法求理论塔板数；图解法求理论塔板数； 简捷法求理论塔板数6. 塔板效率塔板效率；实际塔板数；提高板效率的途径。7. 精馏操作条件优化全回流和最小回流比加料状态加料板、气体和液体流速8. 其它精馏方法间歇精馏反应精馏恒沸精馏萃取精馏溶盐萃取精馏9. 典型板式精馏塔板式精馏塔典型结构和分类 本章难点 教学难点：蒸馏理论依据；平衡关系；精馏装置原理；塔板效率。突破方法：与物理化学、仪器分析等学科紧密
17、结合，深入浅出，同时配合以图片、动画说明。化工基础课程 阶段总结之内容提要课件素材 11 教学过程1. 蒸馏的理论依据2. 双组分气-液相平衡关系：重点介绍平衡关系的三种表示法；液体混合物的挥发度及相对挥发度。设问：对于非理想体系，其相图各有何变化？3. 精馏流程以平衡精馏和简单精馏为基础，介绍精馏流程及其进行必要条件。4. 精馏过程的物料衡算、操作线方程；回流比与最适合回流比的确定重点介绍全塔、精馏段、提馏段、加料板物料衡算；精馏段、提馏段、加料板操作线方程和操作线；全回流、最小回流比、回流比的优化选择。5. 理论塔板数的确定：重点介绍逐板计算法和图解法。设问：理论塔板数的几种计算方法比较。
18、6. 塔板效率设问：塔板效率存在原因和提高途径？7. 精馏操作条件优化重点介绍回流比、加料状态、加料板、气体和液体流速的优化选择。8. 其它精馏方法间歇精馏、反应精馏、恒沸精馏、萃取精馏、溶盐精馏、溶盐萃取精馏。9. 典型板式精馏塔重点介绍板式精馏塔 例题【例 1】 在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液。进料为汽-液混合物进料，进料中气相组成为 0.428，液相组成为 0.272，进料平均组成 xF=0.35，假定进料中汽、液相达到平衡。要求塔顶组成为 0.93（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的 96%进入馏出液中。取回流比为最小回流比的 1.242 倍。试计算：（1）塔底产品组成；（2）写出精馏段方程；（3）写出提馏段方程；（4）假定各板效率为 0.5，从塔底数起的第一块板上，上升蒸汽的组成为多少？化工基础课程 阶段总结之内容提要课件素材 12
