化工原理知识点1293

1、绪论 1. 单元操作的分类：流体动力学过程、传热过程、传质过程、热质传递过程。 化工原理的学习必须以高等数学，物理学，和物理化学等课程为基础。 2. 化工原理：是研究化工单元操作的基本原理、典型设备的结构和工艺尺寸计算的一门技 术基础课， 流体流动 流体具有粘性， 第一章 1. 粘度： 2. 压力的单位换算 1标准大气压（atm） 3. U形压差计（计算） 表征流体粘性的物理性质称为粘滞系数，简称粘度，符号 表示。 =1.013 X 105 Pa=1.033kgf/cm2=10.33mH20=760mmHg Pi p2 = R（ p 0 p ）g 4. P16 公式 1-33、1-34、1-3

2、5 5. 流体的流动类型：层流、湍流。 6. 雷诺数 Rew 2000时，流动类型为层流；2000 Re 4000，流动类型为湍流。 即与雷诺数、相对粗糙度有关。 7湍流摩擦系数：入=f（Re , /d） 终压(表压)为15300 kPa，压缩比小于 4; 终压(表压)在 300 kPa 以上,压缩比大于 4； 将低于大气压的气体从容器或设备内抽到大气中， 出口压力为大气压或略高于大气 压，压缩比根据所造成的真空度决定。 第三章 非均相混合物的分离 1沉降 ：是指在外力的作用下，利用连续相与分散相的密度差异，使之发生相对运动而分 离的操作。根据外力不同，分为重力沉降和离心沉降。 2重力沉降 ：

3、是指在重力的作用下发生的沉降过程。 3. 重力沉降设备降尘室的生产能力 qv仅与其底面积Lb及颗粒的沉降速度 ut有关，而与降 尘室的高度 H无关。qv W Lbut 4. 旋风分离器 的操作原理：上部带有切向入口的 圆筒，下部为圆锥形。含尘气体以 1520 m/s 的速度由圆筒上部的 进气管 切向进入， 受到器壁的约束力由上向下作螺旋运动， 在惯性离心 力的作用力， 颗粒被甩到器壁， 沿壁面落至锥底的排灰口排出而与气体分离。 净化后的气体 在中心轴附近由下向上作螺旋运动，最后由顶部 排气管 排出。 5旋风分离器一般用于除去气流中直径550卩m的颗粒。对于直径在 200卩m以上的大颗 粒，最好

4、先用重力沉降法除去。 6. 过滤 ：是以某种多孔性物质为介质，在外力作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道， 而固体颗粒被截留在介质上，从而实现悬浮液中固液分离的操作。 7. 过滤方式 ：饼层过滤(也称表面过滤)和深床过滤。 如果要保持一定的过滤速度， 就要逐渐增大 8. 过滤操作的特点 ：随着过滤操作的进行，滤饼厚度逐渐增大，过滤阻力也随之增大，如 果在恒定压差条件下， 过滤速度必然逐渐减小。 压力差，来克服逐渐增大的过滤阻力。 按照生产压差的方式不同， 可分为压滤机、 9. 过滤设备： 按操作方式分为连续式和间歇式; 吸滤机、离心过滤机 转筒真空过滤机、离心过滤机 10. 常用的过滤设备：

5、 板框压滤机、加压叶滤机、 1/2。 11. 板框压滤机洗涤与过滤的区别： 洗涤与过滤时所走路径不同，过滤时的面积是洗涤的 倍，而过滤时滤液经过的滤饼厚度仅为洗涤时的 第四章 传热 2 传热是由于温度差引起的能量转移，又称热传递。由热力学第二定律可知， 凡是有温度 差存在时，就必然发生热从高温处传递到低温处。 、热对流（对流）和热 根据传热机理的不同，热传递有三种基本方式：热传导（导热） 辐射。热传导是物体各部分之间不发生相对位移, 仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的 （包 热运动而引起的热量传递；热对流是流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程 括由流体中各处的温度不同引起的自然对流和

6、由外力所致的质点的强制运动引起的强制对 流），流体流过固体表面时发生的对流和热传导联合作用的传热过程称为对流传热空热） 热辐射是因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。 任何物体只要在绝对零度以上， 都能发 射辐射能，只是在高温时，热辐射才能成为主要的传热方式。传热可依靠其中的一种方式或 几种方式同时进行。 传热速率Q是指单位时间通过传热面的热量（ W）;热通量q是指每单位面积的传热速 1. 传热：由于温度差而引起的热量传递过程，又称热传递。. 传热的基本方式：热传导、热对流和热辐射。 热对流：由于流体质点的位移和混合，将热能由一处传至另一处的传递热量的方式称为 (W/m 2)。 2. 热对流。

7、 3. 导热速率方程： Q=入/bA（ti-t2） 单层平壁的稳态热传导中传热速率Q与导热系数入、平壁厚度b、传热面积A、温度差t有 关。【例题4 1】 4. P118 公式（4-42） （4-43） Nu、a【例题4 4】【例题4 5】 5. 有相变时的对流传热可分为蒸气冷凝和液体沸腾两种情况。 蒸汽冷凝有两种方式，即膜状冷凝和滴状冷凝。 膜状冷凝：冷凝液能够润泽壁面，在壁面上形成一层完整的液膜，壁面被冷凝液所覆盖，蒸 汽冷凝只能在液膜表面进行，即蒸汽冷凝放出的潜热只有通过液膜后才能传给壁面。 滴状冷凝：冷凝液不能够润湿壁面，在壁面上形成许多的小液滴，液滴长大到一定程度后， 在重力作用下落下

8、。 6大容器饱和沸腾曲线分为：自然对流区、核状沸腾区、膜状沸腾区 7.无相变的传热过程：P127公式（4-16）【例题4 8】【例题4 11】 吸收所得溶液为吸收液（S+A）；吸收塔排出的气体为吸收尾气。 当气相中溶质的的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时, 溶质从气相向液相转移, 发生吸收过程；反之当气相中溶质的的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时, 溶质从液 相向气相转移，发生脱吸（解吸）过程。 平衡状态下气相中溶质分压称为平衡分压或饱和分压，液相中的溶质浓度称为平衡浓 度或饱和浓度 溶解度。 对于同一种溶质，溶解度随温度的升高而减小，加压和降温对吸收操作有利，升温和 减压有利于脱吸操

9、作。 1. 物质传递过程：物质在相间的转移过程称为物质传递过程（简称传质过程） 常见的传质过程有蒸馏、吸收、干燥、萃取和吸附等单元操作。 2. 吸收：利用气体混合物中各组分在液体中溶解度的差异使气体中不同组分分离的操作称 为吸收。 3填料塔结构：圆筒形塔体和塔内件 塔内件：塔填料、填料支撑板、填料压板、气体分布器、液体分布器和液体再分布器 塔填料是填料塔内造成气液相接触进行传质的气液接触元件，是填料塔的核心部件 填料按其形状可以分为环形、鞍形、波纹形。环形填料主要有拉西环、鲍尔环、阶梯环。 鞍形环主要有矩鞍形、弧鞍形。 4. 在一定的液体喷淋密度下，气体通过填料层时压力降与气速的关系曲线可以分

10、为三个区 域，分别对应三种状态 恒持液区：A点以下区域，气相负荷较小，气液两相之 间的作用不明显，填料层的持液量受气速的影响不大。 载点：图中AB段，气速增至一定值后，气液间阻力不 容忽视，压力降随气速增大而较快的增大，压力降曲线在 点出现转折，该转折点为载点 载液区：AB段，流体湍动加剧，传质效果好。 液泛点：B点随着两相之间的作用进一步加强，使得填 料表面液膜难以顺利流下，出现拦液现象，再增大气速，此 时填料层中的持液量迅速增大，往往可以看到填料层的某个 高度上出现“积液层”。若此时不增加气速，积液层仍在扩大， 则会达到“液泛”。 液泛区：B点以上。 5. 解吸操作：解吸操作就是对吸收剂进

11、行回收处理，时溶解在吸收剂中的溶质组分释放出 来，得到较纯的组分，同时使吸收剂得以再生而循环使用。 A 气*辿过川科压閒示jQ：阳 6常用的解吸方法：油气提解吸法、减压解吸法以及升温解吸法。 第六章蒸馏 1.蒸馏：利用各组分挥发度丕同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操 作称为蒸馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。 对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。 蒸馏操作采用改变状态 参数的办法（如加热和冷却）使混合物系内部产生出第二个物相（气相） ;吸收操作中则采 用从外界引入另一相物质（吸收剂）的办法形成两相系统。 2. 蒸馏可分为：简单蒸馏、平

12、衡蒸馏（闪蒸）、精馏、特殊精馏。 3. 三个区域：液相区、蒸气区、气液共存区。两条线：液相线、气相线。 4.精馏原理 精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的, 精馏操作的依据是混合物 中各组分挥发度的差异，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽。 精馏塔中各级易挥发组分浓度由上至下逐级降低; 精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度, 因之一是：塔顶易挥发组分浓度高于塔底，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压 力咼于塔顶，塔底沸点较咼。 当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论板。 精馏过程中，再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流, 冷凝器的作用是

13、提供塔顶液相 产品及保证由适宜的液相回流。 影响精馏装置稳态、高效操作的主要因素包括操作压力、 进料组成和热状况、 塔顶回流、 全塔的物料平衡和稳定、冷凝器和再沸器的传热性能，设备散热情况等。 （物料平衡的影响 和制约、回流比的影响、进料组成和进料热状态的影响） 精馏操作的依据是：混合液中各组分的挥发度差异；实现精馏连续稳定操作的必要条 件包括：塔顶液相回流、塔底上升气流。 简答 1 .全回流操作的目的？如何确定全塔效率? 答：目的：在实际生产中全回流没有意义，但在开工阶段要进行全回流操作。一方面 这时塔顶的产品还不合格。另一方面，全回流操作可以加快塔产品合格，使塔操作尽快处于 稳定。 全塔效

14、率ET=NT/NP 2 .精馏操作应防止几种不正常的操作现象？气液接触方式。 气速太小和板面上 答： 空塔气速大和（或）板间距小，严重的液沫夹带现象 液体落差引起严重的漏液现象 气液流量过大，使降液管内液体不能顺利流下使得降液 管液泛 鼓泡、蜂窝、泡沫、喷射接触。 3 .在精馏塔中，维持连续、稳定操作的条件有那些? 答：精馏操作稳定的因素主要有回流比；塔顶温度、压力；进料温度，组分组成；塔 底再沸器回流温度， 组分组成；整体塔的塔板数；中间循环回流及抽出物料等等，但最主要 因素有下面几点: (1) .物料平衡的影响和制约 在精馏塔的操作中，需维持塔顶和塔底产品的稳定，保持精馏装置的物料平衡是精

15、馏 塔稳态操作的必要条件。通常由塔底液位来控制精馏塔的物料平衡。 (2) 、塔顶回流的影响 回流比是影响精馏塔分离效果的主要因素，生产中经常用回流比来调节、控制产品的 质量 R。一 (3) .进料热状况的影响 当进料状况(xF和q)发生变化时，应适当改变进料位置，并及时调节回流比 般精馏塔常设几个进料位置，以适应生产中进料状况， 保证在精馏塔的适宜位置进料。如进 料状况改变而进料位置不变，必然引起馏出液和釜残液组成的变化。 (4) .塔釜温度的影响 釜温是由釜压和物料组成决定的。精馏过程中，只有保持规定的釜温，才能确保产品 质量。因此釜温是精馏操作中重要的控制指标之一 (5) .操作压力的影响

16、 塔的压力是精馏塔主要的控制指标之一。在精馏操作中，常常规定了操作压力的调节 范围。塔压波动过大，就会破坏全塔的气液平衡和物料平衡，使产品达不到所要求的质量。 4. 在实验中，其他条件不变，增加回流比R,产品如何变化? 答：塔顶得到的产出纯度会提高，塔底得到的产出纯度会下降，同时由于回流比的增 加导致塔内回流的液体量也增加。 5.分析由于物料不平衡造成产品不合格的原因及调节方法。 答：1,塔釜产品与塔底采出比例不当。调节方法，不改变加热功率，减少塔顶采出量 加大塔釜出料量和进料量。2,进料组成有变化，轻组分含量下降。调节方法，若变化不大 则可同上法，若变化较大时，需要调节进料口的位置，甚至改变

17、回流量。 5.塔顶易挥发组分的回收率: 6. 塔底难挥发组分的回收率: 7. P207例6-3（类似的计算，弄清几个参数之间换算关系） 8.精馏段操作线方程: 9.进料热状态对塔内气、液流量的影响 进料热状态 过冷液体 饱和液体 气液混合物 饱和蒸汽 过热蒸汽 q 1 1 0 1 0 t w（t as）t d 对于饱和湿空气：t= t w （t as）= t d 4. 根据物料在一定的干燥条件下，其中所含水分能否用干燥方法除去来划分，物料所含的 水分可分为平衡水分与自由水分。 根据物料与水分结合力的状况，可将物料中所含水分分为结合水分与非结合水分。 5. 五种干燥器：厢式干燥器（盘式干燥器）、

18、洞道式干燥器、气流干燥器、喷雾干燥器、流 化床干燥器。 1干燥为什么要预热，预热的好处。 答：（ 1）降低干燥介质的相对湿度，来提高吸收能力。 （ 2）提高干燥介质焓值，来提高汽化 速率。 2，干燥必要条件，物料表面的水汽压强必须大于干燥介质中水汽的分压，两者差别越大， 干燥操作进行的越大。 3，（ 1）平衡水分：用一定状态的湿空气，干燥某湿物料，物料能够达到的极限含水量称为 对应于该空气状态的平衡水分。以 X* 表示。 X X* 可能被空气干燥的 （2）自由水分：物料含水量超出平衡水分的部分称为自由水分。 水分。 （3）结合水分：与物料之间有物理化学作用，因而产生的蒸汽压低于同温度下纯水的饱

19、和 蒸汽压。包括溶涨水分和小毛细管中的水分 。难于除去 （4）非结合水分 ：机械地附着在物料表面， 产生的蒸汽压与纯水无异。包括物料中的吸 附水分和大孔隙中的水分。容易除去。 4，注意（ 1）自由水分是在干燥中可以除去的水分，而平衡水分是不能除去的，自由水分和 平衡水分的划分除与物料有关外，还决定于空气的状态。 （2）非结合水分是在干燥中容易除去的水分，而结合水分较难除去。是结合水还是非结合 水仅决定于固体物料本身的性质，与空气状态无关。 （3）平衡水分一定是结合水分；自由水分包括了全部非结合水分和一部分结合水分。 （4）一定干燥条件下，水分除去的难易，分为结合水与非结合水。 （5）平衡水分与物料的种类、温度及空气的相对湿度有关物料中的平衡水分随温度升高而 减少随湿度的增加而增加。 5，干燥过程：当湿物料与不饱和空气接触时， X 向 X* 接近，干燥过程的极限为 X* 。物 料的 X* 与湿空气的状态有关，空气的温度和湿度不同，物料的 X* 不同。欲使物料减湿 至绝干，必须与绝干气体接触。 6，如何利用两个参数去确定其他参数。湿球温度是等焓过程；露点温度是等温过程。 1、影响干燥速率的因素有哪些？如何提高干燥速率？两个阶段分别说明理由。 答： （1）.恒速干燥阶段： 干燥速率的影响因素：空气的温度湿度气速、流动方式及