化工原理重点复习

1 单元操作 在各种加工过程中 除化学反应外 其余步骤皆可归纳为若干种基本的物理过程 如流体的 输送 沉降 过滤 传热 结晶 冷冻 吸收 蒸馏 萃取 干燥等 这些基本的物理过程称为单元操作 2 单元操作的基本过程 1 动量传递过程 2 热量传递过程 3 质量传递过程 4 热力学过程 3 流体 气体和液体的统称 4 混合气体的密度 m P 气体的压 kN m2 M 气体的千摩尔质量 kg kmol T 气体的绝对温度 K R 气体常数 8 314kJ kmol K n 5 液体的密度 m 混合液体的平均密度 kg m3 1 m 1 1 2 2 n 1 2 n 分别为混合液体中各液体的密度 kg m3 X1 X2 Xn 分别为混合液体中各液体的质量分率 6 在工程制中 压力的单位是 at 工程大气压 kgf cm2 标准大气压 atm 米水柱 mH2O 毫米汞柱mmHg 毫米水柱 mmH2O 7 各种压力单位的换算关系如下 1atm 1 033at 760mmHg 10 33 mH2O 1 01325 105Pa 1 033bar 1at 735 6mmHg 10mH2O 9 81 104Pa 0 1MPa 1bar 1 105Pa 1MPa 1 106Pa 8 真空度 大气压 绝压 大气压 760mmHg 9 流体单位时间流过管路任一截面的体积 称为流体的体积流量 Vs 流体单位时间流过管路任一截面的质量 被称为流体的质量流量 Ws Ws Vs 流体质点单位时间流经管路的距离 被称为流体的流速 u 单位 m s 管路的横截面积 A U d 4Vs 10 连续性方程 U1d21 U2d22 或 2 U1 U2 d1 2 11 伯努利方程 He Z1 Z2 Hf 12 2 1 22 2 2 12 流体的流动型态 当 Re4000 时 流体的流动 型态属于湍流 或紊流 当 Re 处于 2000 和 4000 之间时 流体的流动型态是不稳定的 即可能是层 流 也可能是湍流 通常称其为渡流 13 测流速和流量的装置 测速管 毕托管 孔板流量计 转子流量计 14 流体阻力计算 hf 总阻力之和 hf 2 2 2 2 8 u2 15 输送液体的机械称为泵 输送气体的机械称为风机或压缩机 气体的抽真空机械称为真空泵 16 离心泵的简单构造 叶轮 泵壳 叶片 吸入导管 底阀 压出导管 泵轴 17 离心泵的性能参数 1 流量 V m3 s2 扬程 压头 He 米流体柱 3 效率 及轴功率N轴 J s 或 W 18 离心泵的类型及种类 一 正位移泵 二 旋涡泵 三 流体作用泵 种类 按照所输送的介质的性质不同 可分为清水泵 耐腐蚀泵 杂杂质泵 高温水泵 油泵等 按照叶 轮的吸液方式不同 可分为单吸泵和双吸泵 按照叶轮的数目不同 风味单级泵和双级泵 19 通风机的种类 轴流式通风机 离心式通风机 鼓风机分类 罗茨鼓风机 离心鼓风机 压缩机 往复式压缩机 离心式压缩机 真空泵 往复真空泵 旋片真空泵 水环真空泵 液环真空泵 喷射式真空泵 20 气相 液相非均一体系 在非均相体系中分散的物质称分散相 而另一相则为连续相 若连续相为气 相则为气相非均一体系 若连续相为液相则为液相非均一体系 21 均相体系 在混合气体 溶液 其所构成的体系 内部没有分界面 体系内各处性质均匀 称单相混 合物或均相体系 22 非均相体系 和固体颗粒的悬浮液 不互溶液体构成的乳浊液 由固体颗粒或液体雾滴与气体构成的 含尘气体或含雾气体 气泡与液体所组成的泡沫液等 体系内有隔开两相的截面 界面两侧的物性截然 不同 称多相混合物或非均相体系 23 气相的分离方法 一 重力沉淀 二 离心沉淀 液相的分离方法 一 过滤 二 离心 24 过滤的概念及分类 概念 过滤过程是通过利用重力或认为造成的压差使悬浮液通过某种多孔性物质 悬浮液中的固体颗粒被截留 而液体从小孔通过 从而使固液得以分离 分类 1 表面过滤 滤饼过滤 2 深层过滤 25 过滤介质 1 织物介质 2 多孔性固体介质 3 粒状介质 26 常见的几种离心机 1 三足式离心机 2 卧式刮刀卸料离心机 3 蝶式高速离心机 4 管式超速离心 机 27 传热的概念 方式及应用 1 概念 在物体内部或物系之间 存在温度差 自动发生从高温处向低温 处热量传递的过程 2 方式 热传导 热对流 热辐射 3 应用 1 对设备进行保温隔热 2 加热 或冷却流体 3 合理使用热源 28 导热系数的定义式 在数值上 导热系数等于单位温度梯度下的热通量 Q 导热速率 W A 导热面积 沿 x 方向的温度梯度 K m 导热系数 W m K 29 对流传热的概念 在流体流动的过程中发生热量传递现象 30 换热器的分类 1 间壁式换热器 2 直接接触式换热器 3 蓄热式换热器 31 常用的间壁式换热器有哪些 1 夹套式换热器 2 套管式换热器 3 蛇管式换热器 4 板式换热器 5 板翅式换热器 6 螺旋板式换热器 7 空冷式换热器 8 热管 9 列管式换热器 32 什么是蒸发 把含有不挥发性物质的溶液在沸腾状态下受热 使部分溶剂气化为蒸气的操作称为蒸发 目的 1 制备浓缩的溶液 2 获得饱和溶液 3 除去杂质 分类 常压蒸发 减压蒸发 真空蒸发 加压蒸发 33 蒸发的设备 1 夹套式蒸发器 2 自然循环型蒸发器 3 强制循环蒸发器 4 膜式蒸发器 34 常用的辅助设备 除沫器 冷凝器 35 结晶的概念及设备 1 概念 在化学 制药工业中 为了精制固体物质 常使溶解于液体中的固体物 质呈结晶状而析出 此种操作称为结晶 2 设备 冷却结晶器 蒸发结晶器 真空式结晶器 36 吸收的概念 分类及设备 1 概念 根据气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异 使气体中 不同组分分离的操作称为吸收 2 分类 化学吸收和物理吸收 单组份吸收和多组分吸收 37 吸收在工业当中的利用 1 制取产品 2 分离混合气体以回收有用的组分 3 吸收有害组分以净化空 气 4 生产的辅助环节 5 环境保护 38 蒸馏的概念及分类 利用液体混合物中各组分浑发性的差异或沸点的差异来分离液体混合物的操作 分类 不伴有回流的蒸馏称为简单蒸馏 简单蒸馏分为微分蒸馏和平衡蒸馏 伴有回流的蒸馏操作称为精馏 精馏分为普通精馏和特殊精馏 根据压力分类 常压 加压 减压蒸馏 39 蒸发和蒸馏的区别 蒸发 把含有不挥发性物质的溶液在沸腾状态下受热 使部分溶剂气化为蒸气的 操作称为蒸发 蒸馏 利用液体混合物中各组分浑发性的差异或沸点的差异来分离液体混合物的操作 40 蒸馏与精馏的区别 蒸馏不伴有回流 精馏伴有回流 41 物料衡算 F P W FxF Pxp Wxw F 原料液流量 kmol h P 塔顶产品 溜出液 流量 kmol h W 塔底产品 残液 流量 kmol h XF 原料中易挥发组分的摩尔分数 XP 溜出液中易挥发组分的摩尔分数 XW 残液中易挥发组分的摩尔分数 42 塔径的计算 D D 塔径 m Vs 塔内气体流量 m3 s u 空塔气速 空塔计算的线速度 m s 4 43 塔高的计算 Z HT Z 塔高 m NT 所需的理论板层数 ET 全塔效率 HT 塔板间距 m 44 常用板式塔的类型 泡罩塔板 浮阀塔板 筛板塔 45 浮阀的类型 F1 型浮阀 V 4 型浮阀 T 型浮阀 47 干燥的概念 分类及目的 1 干燥是利用热能除去固体物料中水分或其他液体的单元操作 分类 1 按操作压力 常压干燥和真空干燥 2 按操作方式 连续式干燥和间歇式干燥 3 按传热方式 传导干燥 对流干燥 辐射干燥和介电加热干燥以及由上述两种或三种方式组成的联 合干燥 目的 除去物料中的湿分 以便于运输 贮存 加工或使用 48 物料衡算 水分气化量 W G1 G2 G1 G2 W 水分气化量 kg s 1 2 1 1 1 2 1 1 G1 G2 进出干燥器的物料质量 kg s w1 w2 干燥前后物料的湿基含水量 kg 水 kg 湿物料 干空气消耗量 W L H2 H1 H1 H2 进出干燥器的湿空气的湿度 kg kg 干空气 热量衡算 q L 2 0 2 1 Ql cw 1 Cm 湿物料干燥后的比热 kJ kg K 2 Cw 水的比热 4 187 kJ kg K 49 干燥器的分类 1 对流干燥器