化工原理终极总结

第 1 章 流体与输送机械 1 基本研究方法 实验研究法 数学模型法 2 牛顿粘性定理 应用条件 3 阻力平方区 管内阻力与流速平方成正比的流动区域 原因 流体质点与粗糙管壁上凸出的地方直接接触碰撞产生的惯性阻力在 压倒地位 4 流动边界层 紧贴壁面非常薄的一区域 该薄层内流体速度梯度非常大 流动边界层分离的弊端 增加流动阻力 优点 增加湍动程度 5 流体黏性是造成管内流动机械能损失的原因 6 压差计 文丘里 孔板 转子 7 离心泵工作原理 离心泵工作时 液体在离心力的作用下从叶轮中心被抛向外缘并获得能量 使叶轮外缘的液体静压强提高 液体离开叶轮进入泵壳后 部分动能转变成为 静压能 当液体从叶轮中心被抛向外缘时 在中心处形成低压区 在外界与泵 吸入口的压差作用下 致使液体被吸进叶轮中心 8 汽蚀现象 离心泵安装过高 泵进口处的压力降低至同温度下液体的饱和 蒸汽压 使液体气化 产生气泡 气泡随液体进入高压区后立即凝结消失 形 成真空导致巨大的水力冲击 对泵造成损害 9 气缚现象 离心泵启动时 若泵内存在空气 由于空气密度大大低于输送 流体的密度 经离心力的作用产生的真空度小 没有足够的压差使液体进入泵 内 从而吸不上液体 10 泵壳作用 收集液体和能量转化 将流体部分动能转化为静压能 11 离心泵在设计流量下工作效率最高 是因为 此时水力损失小 12 大型泵的效率通常高于小型泵是由于 容积效率大 13 叶轮后弯的优缺点 优点 叶片后弯使液体势能提高大于动能提高 动能在蜗壳中转化为势能 的损失小 泵的效率高 缺点 产生同样的理论压头所需泵的体积大 14 正位移泵 往复泵 的特点 a 流量与管路状况 流体温度 黏度无关 b 压头仅取决于管路特性 耐压强度 c 不能在关死点运转 d 很好的自吸 能力 15 真空泵的性能 极限真空 和 抽吸时间 16 无限大平板液膜厚 a 其水力当量直径为 4a 第 2 章 机械分离与固体流化态 1 过滤推动力 重力 压差 离心力 2 气体净制 重力沉降 离心沉降 过滤 膜 3 架桥现象 随着过滤进行 细小的颗粒进入介质孔道内堵塞孔道的现象 4 助滤剂作用 在滤饼中形成骨架 有助于改善滤饼的结构 增强其刚性 形 成疏松的滤饼层 孔隙率增加 便于滤液通过 5 实际过滤作用的 滤液固形物形成的滤饼层 6 自由沉降 颗粒间不发生碰撞等相互影响的沉降过程 7 粒子在整理沉降中收到的力 重力 浮力 流体黏性力 8 重力沉降 9 离心沉降 三个力 离心力 浮力 曳力 10 旋风分离器的分离性能 粒级效率 每一种颗粒被分离的百分比 11 压降大小 是评价旋风分离器性能好坏的重要指标 阻力系数与设备形式和 几何尺寸有关 12 聚式流化 气固系统 腾涌 高径比过大 压降剧烈波动 和沟流 颗 粒堆积不均匀 压降比正常值小 13 散式流化 液固系统 14 流化床压降不随气速增大而增大 因为 在流化床内 不管气速如何变化 颗粒与流体的相对速度不变 故流体通过床层的阻力不变 15 固体流化态 大量固体颗粒悬浮于运动的流体中 从而使颗粒具有类似于 流体的某些表观特征的一种状态 压降表示 16 除去某粒径颗粒时 若沉降高度增加一倍 沉降时间 加倍 气流速度 减 半 生产能力 不变 第三章第三章 传热传热 1 傅里叶定律 适用于 不适用于 2 金属与液体导热系数随温度增高 减小 气体导热系数随温度增高 增大 3 传热边界条件 三类 物体边界壁面的温度 物体边界壁面的热通量值 物理壁面处的对流传热条件 4 保温层临界厚度 5 稳态热传导 通过平壁的热传导 通过圆筒壁的热传导 通过球壁的热传导 6 非稳态热传导 集总参数法的简化分析 半无限大物体的非稳态热传导 有 限厚度平板的非稳态热传导 7 获得对流传热系数表达式的方法 分析法 实验法 类比法 数值法 8 沸腾传热的四个典型传热区域 自然对流去 核态沸腾区 过渡沸腾区 膜 态沸腾区 条件 过度热 和 气化核心 9 红外线 和 可见光 统称为 热射线 10 黑体 投射到物体表面的辐射能 可以被全部吸收的物体 11 镜体 投射到物体表面的辐射能 可以被全部反射的物体 12 透热体 投射到物体表面的辐射能 可以全部穿透物体 13 灰体 能以相同的吸收率吸收所以波长范围的辐射能的物体 14 黑度 灰体的辐射能力与同温度下黑体辐射能力之比 与外界环境无关 15 气体热辐射的特点 气体的辐射和吸收对波长具有强烈的选择性 气体的辐射和吸收在整个容积内进行 16 换热器 混合式 蓄热式和间壁式 17 列管式换热器 固定管板式 U 型管式 浮头式 18 板式换热器 优点 传热系数高 操作灵活 检修清洗方便 缺点 允许 操作压力和温度较低 19 间壁式换热三步走 A 热流体以对流传热方式将热量传至固体界面 B 热量通过热传导方式由间壁的热侧面传至冷侧面 C 冷流体以对流传热方式将间壁传来的热量带走 20 通常采用以间壁两侧流体的温度差作为推动力的总传热速率方程 简称为 传热速率方程 21 传热单元数法 22 强化传热 扩展传热面积 增大传热平均温差 提高传热系数 23 增强对流传热系数 改变流体的流动状况 改变流体物性 改变传热表面状况 24 有相变的对流传热系数大于无相变生物对流传热系数 原因 A 相变热远大于显热 B 沸腾时液体在搅动 冷凝时液膜很薄 25 短管传热膜系数大于长管的原因 短管有进口效应的影响 26 平均温差法往往用于 设计性和核算型 传热单元数法 用于 核算型 27 获取传热系数的途径 实验测定 公式计算 查手册 28 确定换热器需要 流体进出口温度及流量 29 雷诺类别 和 科尔本类别的 重要应用 从摩擦系数来估算传热系数 30 折流挡板优缺点 增大湍动强度 提高传热系数 阻力增大 31 冷水进口温度根据 当地气温条件 确定 出口温度 根据 经济衡算 来确定 32 弯管内 因离心力引起流体的二次环流 从而加剧了扰动 提高传热系数 第四章第四章 蒸蒸 发发 1 蒸发中的温度差损失 A 溶液蒸汽压降低引起的温度差损失 B 由蒸发器中液柱静压引起的温度差损失 C 由于管道阻力引起的温度差损失 2 提高总传热系数 扩大膜状流动 3 蒸发 管外冷凝 管内沸腾 4 提高蒸发效率 多效蒸发 额外蒸汽的引出 5 提高生产强度 提高蒸汽的有效温度差 提高沸腾侧对流传热系数 6 多效蒸发的效数有限制 是因为 多效蒸发中 各效都会引起温度差损失 当多效总温差损失大于或等于蒸汽温度与冷凝室压力下的沸点温度差时 平均 温度差为零 起不到蒸发作用 7 列文蒸发器 针对黏度大 易结垢 易结晶 8 强制循环蒸发 延长操作周期 减少清洗次数 传质传质 1 质量传递方式 分子传质 和 对流传质 2 扩散系数与涡流扩散系数的区别 扩散系数是系统性质 涡流扩散系数随流 动状况和位置而变化 3 漂流因子表达了 主体流动对传质的贡献 4 单向扩散 吸收 等摩尔反向扩散 精馏 区别 单向扩散时的传质速率 比等摩尔反向扩散多一个漂流因子 总是大于 1 5 吸收原理 各组分在液体中溶解度的差异 6 低浓吸收特点 气液相流量视为常量 吸收过程可视为等温吸收 传质系数 可视为常数 7 平均推动力法适用于 设计型 吸收因数法 适用于 操作型 8 理论板 气液两相在该种塔板数上充分接触 离开时达到平衡 9 脱吸 通入惰性气体 通入直接水蒸气 降低压力 10 化学吸收对于液膜控制的优点明显 11 传质单元高度取决于 气液流量 流体物性 填料性质 12 新型传质设备要求 传质效率高 操作弹性大 生产能力大 塔板压降小 13 浮阀塔的操作弹性最大 综合性能最好 筛板塔的压降最小 14 填料塔是连续接触式设备 液体分散相 板式塔是逐级接触式设备 液体 连续相 15 低浓气体吸收中溶质气液平衡关系的表示方法 溶解度曲线 亨利定律公 式 16 吸收塔设计中 传质单元高度 反映了设备效能的高低 传质单元数 反映 了吸收过程的难易程度 17 等板高度 气液两相达到平衡的填料的高度 18 最大吸收效率与塔形式无关 19 蒸馏分离依据 混合物中和组分的挥发度不同 20 理想溶液 各组分在全浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液 21 挥发度 22 蒸馏方式 简单蒸馏 平衡蒸馏 23 跨越点加料所需塔板数最少 该处加料时料液浓度与塔内浓度最为接近 此时塔内的混合效应最小 平衡线与操作线之间的偏离程度最大 所画阶梯数 最少 24 最小回流比 所需要的理论塔板无穷大时对应的回流比 设计型 25 进料状况的选取 冷液利于精馏 随着 q 减小 操作线与平衡线间的偏 离程度越小 为完成分离任务所需的理论板数越多 所以进料预热度越高 对 分离越不利 预热程度越高 再沸器的负荷减小 将导致精馏段与提馏段间 气相负荷的差别过大 不利于塔的设计 26 影响塔板效率的因素 物性参数 结构参数 操作参数 27 水蒸气蒸馏 水一方面作为加热剂 另一方面作为夹带剂将易挥发组分从 塔顶带出 28 水蒸气蒸馏原理 互不相容的液体混合物的蒸汽压等于个纯组分的饱和蒸 汽压之和 29 间歇精馏没有提馏段 只有精馏段 恒馏出液组成 回流比不断增大 恒回流比 流出液组成不断下降 30 恒沸精馏原理 在被分离的二元混合物中加入第三组分 该组分能与原溶 液中的一个或两个组分形成最低恒沸物 从而形成 恒沸物 纯组分 精馏体 系 恒沸物从塔顶蒸出 纯组分从塔底排出 31 恒沸精馏与萃取精馏的异同 相同点 处理对象都是恒沸液或相对挥发度接近于 1 的混合液 基本原理 都是加入第三组分 以提高相对挥发度 在通过精馏方式实现分离 不同点 A 恒沸剂与被分离混合物组成形成恒沸物 而萃取剂无此要求 B 恒沸剂从塔顶蒸出 萃取剂从塔底排出 C 一定条件下 恒沸剂的使用量有特定要求 而萃取剂使用量较灵活 D 萃取剂必须从塔顶上部不断加入 因此萃取精馏不适宜间歇精馏 E 恒沸精馏温度较低 较适用于热敏性物质的精馏 31 定常态精馏中 操作线方程反应了 上升气体组成与下降液体组成的关系 32 板式塔影响液面落差的主要因素是 塔板结构 塔径 液体流量 为减少 落差可采用 双溢流和阶梯流 塔板向液体侧倾斜 33 引起塔板效率不高的原因 雾沫夹带 漏液 气液分布不均 液泛 34 塔顶温度低于塔底温度 一 塔顶操作压力小于塔底操作压力 二 塔顶 含易挥发组分浓度高 35 板式塔压降 干板压降 通过液层引起的压降 表面张力 36 溢流堰作用 保持板上一定液层 使气液