化工原理_王志魁_第四版___复习大纲及复习题解析.docx

第一章 流体流动1 流体静力学 压强的基准； 流体静力学方程及应用。“等压面”2 管内流体流动的基本方程式 流量与流速间的关系； 连续性方程及应用； 柏努利方程及应用要点。3 管内流体流动现象 黏度的单位及换算、影响因素（温度）； 流体流动类型及判据； 两种基本流动类型的区别。 “质点运动方式、管内流速分布” “理解边界层的概念及对传质传热的影响”4 管内流体流动的摩擦阻力损失 流动阻力产生的原因和条件； 摩擦系数的影响因素（P37图1-28）； 当量直径； 直管及局部阻力计算。5 管路计算6 流量的测定 常见流量计的类型及应用。 流体流动问答题 1 流体流动有哪两种基本流动类型，如何判断？ 2 从质点运动方式和管内流速分布两方面说明层流和 湍流的区别。 3 一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及 液体物性不变，而管径减至原有的一半，问因流动 阻力产生的能量损失为原来的多少倍？若流动处于 完全湍流区，则结果如何？简要写出推导过程。 4 期中问答题1 5 P55 1-6 流体流动的计算 主要计算公式： 流量与流速间关系式； 连续性方程； 柏努利方程； 摩擦阻力损失计算式。注意：截面选取、压强基准、储槽液面流速可略。局部阻力系数与截面选取应一致 辅助计算式： 当量直径、雷诺数、功(效)率和计算 流体流动的计算 计算类型： （1）求输送设备的功率（效率）； （2）求设备间的相对位置； （3）求输送的流量； （4）求某截面处压强； （5）求管径。 注意：单位的一致性。 1 离心泵的工作原理 气缚现象及产生的原因、如何防止。2 离心泵的主要部件及其作用3 离心泵的主要性能参数4 离心泵的特性曲线 一定转速下离心泵特性曲线的特点； 输送流体的密度和黏度变化对离心泵的流量、 扬程、轴功率及效率的影响。5 离心泵的工作点和流量调节 “工作点”、“额定点（设计点）” ； 离心泵常用的流量调节方法，流量调节时工 作点的变化，画图示意。6 离心泵的汽蚀现象和安装高度 汽蚀现象及产生的原因、如何防止，表示离 心泵汽蚀性能的主要参数。 “通过计算判断是否发生汽蚀”7 离心泵的操作和选型 启动和关闭时的要点及原因； 选型主要依据。 8 正位移泵 特点、举例。 流体输送设备问答题 1 简述离心泵的工作原理。 2 说明离心泵的主要部件及其作用。 3 气缚和汽蚀产生的原因、现象、如何防止？ 4 离心泵在启动和关闭时的操作要点有哪些？ 说明原因。 5 已知泵入口真空度和操作温度下液体的饱和 蒸汽压，通过计算判断是否会发生汽蚀现象？ 6 正位移泵有哪些操作特性？列举几种常见正位移泵。 流体输送设备的计算 计算类型： （1）离心泵安装高度的确定； （2）工作点的确定1 重力沉降 沉降速度的定义和计算； 降尘室的计算； 指定粒径的颗粒能够完全分离下来的必要条件 沉降速度、临界粒径、生产能力三者之间的关系 多层降尘室的计算要点。“分层” 降尘室生产能力与沉降速度和底面积有关，与高度无关。降尘室分层后，若要求分离的最小颗粒直径不变，则沉降速度不变、沉降时间减少、生产能力增大。 2 过滤 工业上常见过滤方式及其特点； 过滤速率基本方程； 形式、影响因素、简化假设 恒压过滤方程及其应用。 过滤常数K的定义式和影响因素 过滤介质阻力可以忽略的含义 沉降的计算 计算公式： 层流区的沉降速度计算公式； 沉降速度与生产能力、沉降面积之间的关系； 多层降尘室的层数与总处理量(总沉降面积)和 单层处理量(单层沉降面积)间的关系式。 沉降的计算 计算类型： （1）求能够分离下来的最小颗粒直径； （2）求沉降速度或生产能力； （3）求气流水平流速； （4）求沉降面积或多层降尘室的层数或高度。 注意计算步骤中的假设和校核！ 过滤的计算 计算公式： 恒压过滤方程式； 滤框体积（滤渣体积）的计算式； 单框过滤面积、总过滤面积及框数的关系。 辅助计算式： 注意过滤面积计算式 过滤的计算 计算类型： （1）求过滤常数； （2）求获得某滤液(滤渣)量需要的过滤时间； （3）求某过滤时间下获得的滤液(滤渣)量； （4）求过滤面积或滤框数目及框厚。 注意恒压过滤方程中的过滤时间和滤液体积均为累积量！1 热量传递的三种方式2 热传导 傅立叶定律； 热导率的含义和影响因素；固体液体气体 稳态传热的含义及其在多层平壁导热中的体现。 理解传热速率表示为推动力/阻力的含义热导率大、则热阻大，该层的温降也大。 3 对流传热 对流传热的机理； 间壁两侧温度分布，热阻集中在层流底层 蒸汽冷凝的两种方式（特点和影响因素）； 滴状冷凝时的对流传热系数远大于膜状冷凝 对流传热系数的影响因素； 典型流体的对流传热系数的大致范围。 有相变的流体对流传热系数远大于无相变流体的对流传热系数，间壁换热时壁面温度接近于对流传热系数大的一侧流体温度。4 两流体间传热过程的计算5 换热器 换热器采用逆流换热的优缺点； 管壳式换热器的分类（按照热补偿方式）； 换热器设计中流体流径的选择原则、管间设 置折流挡板的原因； 强化传热的主要途径。 传热问答题1 画出间壁两侧流体传热时任一截面的温度分布图，并说明对流传热热阻集中在层流底层中的原因。2 影响对流传热系数的因素有哪些？3 工业生产中为何常采用逆流换热？4 P181 4-195 管壳式换热器在什么情况下要考虑采取热补偿措施，按照热补偿方式不同可分为哪几种？ 传热问答题 6 管壳式换热器设计时，下列各流体通常走管程还 是壳程，为什么？ （1）腐蚀性的流体；（2）饱和蒸气冷凝； （3）压力高的流体；（4）黏度大的流体。计算公式： 热量衡算式（求流量或流体出口温度）； 传热速率方程； 对数平均温差计算式； 总传热系数计算式； 换热面积计算式。 传热过程的计算 计算类型： （1）计算加热介质或冷却介质的流量； （2）计算流体的出（入）口温度； （3）计算换热量； （4）确定某侧流体的对流传热系数； （5）计算（校核）换热面积或管长（管数）。注意：相变换热情况下热量的计算； 不同流向时的对数平均温差的计算； 总传热系数与面积或直径相对应。1 吸收操作的依据2 气液相平衡关系亨利定律 亨利定律的不同表达形式、各系数的影响因素 (物系、温度、压力)及相互关系； 传质方向的判断和传质推动力的确定。 气相中溶质分压大于与其接触的液相平衡分压时，发生吸收过程，操作线位于平衡线的上方。3 吸收过程的传质速率 两相间传质双膜理论； 稳态传质的含义； 传质速率表达式的含义、推动力和阻力 （传质系数）的对应关系； 气膜控制和液膜控制。 吸收溶解度很大的气体，传质过程速率通常受气膜控制，吸收溶解度很小的气体，传质过程速率通常受液膜控制。4 吸收塔的计算 回收率（吸收率）； 最小液气比； 吸收剂用量对设备费用和塔操作的影响。 吸收问答题 1 简述双膜理论的基本要点。 2 吸收剂用量对吸收操作有何影响？如何确定适 宜液气比？ 3 在 图上给定吸收操作线和平衡线，确定 塔顶及塔底的吸收推动力。 4 通过计算说明传质方向和推动力。如P231 5-9 吸收问答题 5 通过计算说明吸收过程是液膜控制还是气膜控 制。如P232 5-12 6 推导纯吸收剂吸收时，最小液气比与吸收率和 相平衡常数之间的关系。计算公式： 摩尔比与摩尔分数的换算； 全塔物料衡算； 操作线方程; 最小液气比的计算公式； 传质单元数的计算公式； 传质单元高度的计算公式； 填料层高度的计算公式。 吸收塔的计算 计算类型： （1）求吸收剂用量； （2）求出塔吸收液组成或吸收尾气组成； （3）求传质单元数； （4）求传质单元高度或确定传质系数； （5）计算（校核）填料层高度。 1 蒸馏操作的依据2 汽液相平衡关系拉乌尔定律 相对挥发度的定义及影响因素。 相对挥发度越大，说明两组分越易分离3 精馏原理 精馏操作基本原理（多次部分汽化和部分冷凝）； 理论板概念； 实现连续精馏操作的必要条件； 沿塔高温度和组成的变化趋势；4 双组分连续精馏的计算与分析 采出率、回收率； 恒摩尔流假设内容及实现条件； 五种进料热状态下的q值及板上负荷的变化； 平衡线、操作线、进料线及相对位置； 根据已知的操作线和进料线确定回流比、进料状态等参数。 理论板数的确定（图解和逐板计算）； 全回流和最小回流比的特点； 适宜回流比的确定。 蒸馏问答题1 实现精馏连续稳定操作的必要条件是什么？ 2 双组分连续精馏计算中应用的基本假设有哪两个？说明 其内容。 3 精馏塔的操作线为直线的前提假设是什么，其成立条件 是什么？ 4 精馏塔的进料热状态有哪几种？不同进料状态下的q值 有何不同？ 5 作图确定最小回流比，写出计算公式； 6 分析精馏过程中回流比大小对操作费用和设备费用的 影响，并说明适宜回流比如何确定。 双组分连续精馏的计算计算公式： 全塔物料衡算（常用于求塔顶及塔底流量）； 操作线方程（常用于求理论板数及板上组成）； 进料线方程；（与平衡线联立求交点，确定最小回流比；与精馏段操作线联立，确定提馏段操作线） 平衡线方程；（与进料线联立求交点，确定最小回流比）最小回流比计算公式。 双组分连续精馏的计算 计算类型： （1）求塔顶和塔底流量（采出率或回收率）； （2）求回流比（最小回流比）； （3）求精（提）馏段上升汽相和下降液相流量； （4）确定精（提）馏段操作线方程； （5）求理论板数（图解和逐板计算）； （6）求板上气相或液相组成。1、采用如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为1000kg/m3）输送到喷淋塔中。塔压力表的读数为100kPa。吸入和压出管路总长为100m（包括管出入口和全部管件的当量长度）。管内摩擦系数可取为0.032，输送管尺寸为1084mm。泵的有效功率为4kW，输水量为40m3/h。确定压出管出口距水池液面的垂直距离2、在一管路系统中，用离心泵将密度为1000kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封储槽（其表压为9.81104Pa），两槽液面的位差10m。管路直管长为50m，管路上装有2个900弯头、一个全开闸阀和一个底阀。管内径均为40mm，摩擦系数为0.02。900弯头 ，全开闸阀，底阀。试求：（1）该管路的特性曲线方程；（2）若离心泵的特性曲线方程为（式中单位：m；单位：m3/s），泵的效率为0.7，求该管路的输送量及泵的轴功率。3、见期中试卷流体流动计算题 或第一章作业补充题。 （摩擦系数可视为已知）1 采用长、宽、高分别为1063m的降尘室处理含尘炉气，降尘室内分为5层。含尘炉气的体积流量为10000m3/h，已知操作温度下的气体黏度为3.410-5Pas，密度为0.5kg/m3，矿尘密度为4000kg/m3。试问该降尘室能否完全沉降20以上的尘粒？2 见期中试卷沉降计算题3 用板框压滤机在恒定压差下过滤某悬浮液，已知操作条件下的过滤常数K为7.510-5m2/s，qe为0.012m3/m2，每获得1m3滤液得滤饼0.05m3。要求每一操作周期得8m3滤液，过滤时间为0.5h。滤饼不可压缩。求： （1）过滤面积；（2）现有一台板框压滤机，每框的边长为635mm，需要多少个框能满足要求？框厚是多少？4 用板框压滤机在恒定压差下过滤某悬浮液，已知过滤方程为 的单位为s。（1）如过滤0.5h可获得8m3滤液，则需要内边长为635mm的正方形滤框多少个？2）过滤常数K和qe各是多少？1、在单程列管式换热器中，用25流量为3300kg/h的水将180流量为3960kg/h的油降温到72，已知油走管程，其比热容为2.1kJ/(kg)，水走壳程，其比热容为4.18kJ/(kg)。换热器的管长为4m，内有25mm2mm的列管42根。管外水侧对流传热系数为1700W/(m2K)，水侧和油侧污垢热阻分别为1.7610-4m2K/W和5.810-4m2K/W。管壁热阻可忽略，不计热损失。计算管内油侧的对流传热系数。 2、某厂采用一套管式换热器冷凝2000kg/h甲苯蒸汽，冷凝温度为110，甲苯的汽化潜热为363kJ/kg，其冷凝传热系数为5600 W/(m2)。冷却水于20及5000kg/h的流量进入套管内管（内管尺寸为57mm3.5mm），其比热容为4.174 kJ/(kg)，对流传热系数为2900W/(m2)。忽略管壁及垢层热阻，且不计热损失。求：（1）冷却水的出口温度；2）套管的有效长度。（补充题：在一单程管壳式换热器中，管内为某溶液呈湍流流动，流量为15000kg/h，温度由15升到75，其平均比热容为4.18 kJ/(kg)，其对流传热系数为550 W/(m2)。壳程为110的饱和蒸汽冷凝，并在饱和温度下排出，其对流传热系数为10000 W/(m2)。换热器管束由长4m的25mm2.5mm钢管组成，管壁导热系数为29W/(m)，垢层热阻与热损失可略。求列管根数。1、已知某填料吸收塔直径为1m，填料层高度4m。用清水逆流吸收空气混合物中某可溶组分，该组分进口浓度为8%，出口为1%（均为摩尔百分数），混合气流量为30kmol/h，操作条件下的相平衡关系为Y=1.2X ，操作液气比为2.5。试求：（1）操作液气比为最小液气比的多少倍?（2）出塔液体中溶质的含量？（3）气相总体积传质系数？2、流率为0.04kmol/(m2s)的空气混合气中含氨2%（体积%），拟用一逆流操作的填料吸收塔回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为Y=1.2X，所用填料的气相总体积传质系数=0.052kmol/(m3s)，试求：（1）液体离开塔底时的浓度；（2）填料层高度。3、某逆流填料吸收塔，用纯溶剂等温吸收混合气中的可溶组分A。已知入塔