《化工原理》公式总结

《化工原理》公式总结一、流体流动与输送（一）流体基本性质1.牛顿粘性定律（粘性力计算）：τ=μ说明：τ为剪应力（Pa），μ为动力粘度（Pa·s），dudy2.混合物密度混合气体：ρm=ρ1混合液体：1说明：ϕ为体积分数，y为摩尔分数，w为质量分数，M为摩尔质量，适用于均相混合物。（二）流体静力学1.静力学基本方程：p1ρ说明：p为静压强（Pa），z为位置高度（m），ρ为流体密度（kg/m³），g为重力加速度（9.81m/s²），适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩流体[2]。2.U形管压差计读数计算：p说明：ρi为指示液密度（kg/m³），R为压差计读数（m），若被测流体为气体，可近似为p（三）流体流动基本方程1.连续性方程（质量守恒）：稳态流动：qm1=不可压缩流体（ρ1=说明：qm为质量流量（kg/s），u为平均流速（m/s），A为管道截面积（m²），q2.机械能守恒方程（伯努利方程）：理想流体（无阻力损失）：p实际流体（考虑阻力损失）：p说明：he为外加压头对应的能量（J/kg），h（四）流动阻力计算1.雷诺数（流型判断）：Re=说明：d为管道内径（m），G为质量流速（kg/(m²·s)）；Re<2000为层流，Re>4000为湍流，2000~4000为过渡流[4]。2.沿程阻力损失：h说明：λ为沿程摩擦系数，l为管道长度（m）；层流时λ=643.局部阻力损失：h说明：ζ为局部阻力系数（无单位），与管件、阀门类型相关，可查手册获取。4.当量直径：de=4AΠ，其中（五）流体输送设备1.管路特性方程：H说明：He为管路所需压头（m），Δp为管路两端压强差（Pa），2.泵的有效功率：P泵的轴功率：P说明：H为泵的扬程（m），η为泵的效率（无单位），Pe、P3.泵的最大允许安装高度：(说明：p0为大气压（Pa），pV为液体饱和蒸气压（Pa），∑H4.孔板流量计流量计算：qV=说明：C0为孔板流量系数，A二、沉降与过滤（一）重力沉降1.斯托克斯沉降速度（Rep说明：ut为沉降速度（m/s），dp为颗粒直径（m），2.重力降尘室生产能力：q说明：A底3.除尘效率：η=说明：C进、C（二）过滤1.过滤速率基本方程：dV说明：V为滤液体积（m³），τ为过滤时间（s），K为过滤常数（m²/s），A为过滤面积（m²），Ve为滤布当量滤液体积（m³）；其中K=2Δp1−Sr02.恒速过滤方程：V3.恒压过滤方程：V4.过滤机生产能力：Q=V∑τ，其中5.回转真空过滤机过滤量：q=说明：q为单位面积滤液量（m³/m²），φ为过滤机转鼓浸没fraction（无单位），n为转鼓转速（r/s），qe6.板框压滤机洗涤时间（Ve=0、S=0说明：τW为洗涤时间（s），ΔpW为洗涤压强差（Pa），μ三、传热（一）传热基本方程1.傅里叶定律（热传导）：Q=−kA说明：Q为传热速率（W），k为导热系数（W/(m·K)），A为传热面积（m²），dTdx2.牛顿冷却定律（对流传热）：Q=αA说明：α为对流传热系数（W/(m²·K)），Δt3.总传热速率方程：Q=KA说明：K为总传热系数（W/(m²·K)），Δtm为平均温度差（K），逆流时Δtm=Δt（二）总传热系数计算1.平壁传热：12.圆筒壁传热（以内表面为基准）：1说明：α1、α2分别为管内、管外对流传热系数，b为壁面厚度（m），d1、d2分别为管内、外径（m），dm（三）热量衡算1.无相变传热：Q=2.有相变（饱和蒸汽冷凝）：Q=3.相变后继续冷却：Q=说明：qm1、qm2分别为热、冷流体质量流量（kg/s），cp1、cp2分别为热、冷流体定压比热容（J/(kg·K)），T为热流体温度（K），t为冷流体温度（K），四、传质与分离操作（一）传质基础1.菲克定律（分子扩散）：J=−D说明：J为扩散通量（kmol/(m²·s)），D为扩散系数（m²/s），dcdx（二）气体吸收1.亨利定律（相平衡关系，总压<0.5MPa、稀溶液）：形式1（分压-摩尔分数）：p形式2（摩尔分数-摩尔分数）：y形式3（分压-浓度）：p说明：p∗为溶质平衡分压（kPa），E为亨利系数（kPa），x为溶质液相摩尔分数，y∗为溶质气相平衡摩尔分数，m为相平衡常数（m=EP，P为总压），2.吸收速率方程（总传质）：以气相浓度差为推动力：N以液相浓度差为推动力：N说明：NA为传质速率（kmol/s），Ky、Kx分别为气相、液相总传质系数，y、x分别为溶质实际气相、液相摩尔分数，y3.吸收塔物料衡算（低组成吸收）：q说明：qnG、qnL分别为气相、液相摩尔流量（kmol/s），y1、y2分别为塔底、塔顶气相溶质摩尔分数，（三）蒸馏1.相对挥发度：α=说明：α为相对挥发度（无单位），yA、xA分别为组分A的气相、液相摩尔分数，yB、xB分别为组分B的气相、液相摩尔分数，2.气液平衡方程（理想体系）：y=3.精馏段操作线方程：y说明：yn+1为第n+1块塔板气相摩尔分数，xn为第n块塔板液相摩尔分数，R为回流比，4.提馏段操作线方程：y说明：ym+1为第m+1块塔板气相摩尔分数