化工原理知识点总结整理

1、首先，流体力学及其传输1.单元操作：具有物理和化学变化的单一操作过程，如过滤、蒸馏和萃取。2.四个基本概念：物质平衡、能量平衡、平衡关系和过程速率。3.牛顿粘性定律：f=adu/dy，(f:剪应力；a:面积；:粘度；du/dy:速度梯度)。4.两种流动模式：层流和湍流。流型的标准雷诺数为re=du/；层流-2000-过渡-4000-湍流。当流体是层流时，它的平均速度是最大速度的1/2。5.连续性方程：a1u1=a2u2；伯恩哈德方程：gzp/ 1/2u2=c。6.流体阻力=沿路径的局部阻力；范宁公式：沿途压降： pf= l u2/2d，沿途阻力：hf= pf/ g= lu2/2dg (:摩擦系

2、数)；在层流中，=64/re，在湍流中，=f(re，/d)，(:管壁粗糙度)；局部电阻hf=u2/2g，(:局部电阻系数，不同情况下计算方法不同)7.流量计：可变压头流量计(转速表、孔板流量计、文丘里流量计)；可变截面流量计。孔板流量计的特点：结构简单，制造容易，安装方便，应用广泛。其缺点是局部阻力大，孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损，因此应定期校正，当流量较小时难以测量。转子流量计的特点恒压差和变截面。8.离心泵的主要参数：流量、压头和效率(容积效率hv:考虑因流量泄漏造成的能量损失；水力效率hh:考虑流动阻力引起的能量损失；机械效率hm:考虑轴承、填料和圆盘的摩擦损失。)，轴功率；工作点(根据

3、所需水头提供)；安装高度(气蚀现象、气蚀余量)；泵的类型(泵口直径和扬程)；输气机械：通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。9.常温下水的密度为1000千克/立方米，标准状态下的空气密度为1.29千克/立方米1atm=101325 pa=101.3 kpa=0.1013 mpa=10.33 mh2o=760 mhmg(1)待测流体的压力大气压表压=绝对压力-大气压(2)待测流体的压力大气压真空度=大气压-绝对压力=-表压10.管道总阻力损失的计算11.离心泵部件：叶轮、泵壳(蜗壳形)和轴封装置离心泵的叶轮具有最高的封闭效率，适用于输送清洁的液体。半封闭式和开放式效率较低，常用于输送泥浆或悬浮液。气体

4、粘结现象：储罐中的液体没有被吸入泵中。气蚀现象：泵的安装位置太高，叶轮内各处的压力都高于输送液体的饱和蒸汽压。原因(安装高度太高；输送流体的温度过高，液体的蒸气压过高；吸入管道阻力或压头损失过高)各种泵：耐腐蚀泵：输送酸、碱、浓氨水等腐蚀性液体。12.往复泵的流量调节v (1)容积泵v流只与泵的几何尺寸和转速有关，与管道特性无关。压头与流量无关，受管道承压能力的限制。这个特性叫做正排量，这个泵叫做正排量泵。往复泵是容积式泵的一种。出口阀不能用来调节容积泵的流量，否则流量会急剧上升，造成损坏。五(2)往复泵流量调节首先，旁通调节，如图2-28所示，旁通阀用于调节主管道流量，但泵流量是恒定的。其次

5、，改变曲柄速度和活塞冲程。使用蒸汽机通过变速电机或变速装置改变曲柄速度来调节流量更方便。改变活塞冲程是不方便的。13.流体输送机械的分类14.离心泵的特性曲线；oqvqvhh1管道he qv图2-10离心泵的工作点泵h qv泵 qva15.流体c的特性(4)由于单级压力比不高，不适合在过小流量或高压(70兆帕)下工作。2.容积式流体输送机械的特点(1)移动机构的尺寸确定后，工作室的体积变化规律也就确定了，所以机械速度的变化对工作室的体积变化规律没有直接影响，所以机械工作的稳定性更好。(2)流体的吸入和排出取决于工作腔的容积变化，而容积变化与流体性质关系不大，因此很容易达到较高的压力。(3)容积

6、式机器结构复杂，零件多，容易损坏。此外，往复质量的惯性力限制了机械速度的提高。此外，流体吸入和排出是间歇的，这容易引起液柱和管道的振动。16.流体体积随压力变化的特性称为可压缩性。第二，异质机械分离1.颗粒沉降：层流沉降速度vt=(p-)gdp2/18，(p-:颗粒和流体之间的密度差，:流体粘度)；重力沉降(沉降室，高/低=升/单位，多层；浓缩机，以获得稠浆为目的的沉淀)；离心沉淀(旋风分离器)。2.过滤：深度过滤和滤饼过滤(常用助滤剂，增加滤饼的硬度和孔隙率)；分类：压滤、离心过滤、间歇和连续；过滤速率的konzeny方程为u=( p/l ) 3/5a2 (1-) 2，(:滤饼孔隙度；a:颗

7、粒的比表面积；l:层厚)。3.过滤介质：过滤过程中使用的多孔介质称为过滤介质，过滤介质应具有以下特性：孔隙率、合适的孔径、耐腐蚀性、耐热性和足够的机械强度。4.助滤剂：如果滤浆中含有的固体颗粒很小，或者形成的滤饼的孔道很小，如果滤饼是可压缩的，滤饼在过滤过程中会在压力下变形，这将使过滤阻力很大，导致过滤困难。助滤剂可以用来改善滤饼的结构，提高其刚性。常用的助滤剂有硅藻土、纤维粉、活性炭、石棉等5.过滤速率的基本方程恒速过滤6.过滤设备：板框压滤机(间歇操作，结构简单，过滤面积大，占地少，过滤压力高(可达1.5兆帕左右)，易由耐腐蚀材料制成，易清洗。其缺点是装卸和清洗的劳动强度高。)、叶滤(叶滤

8、也是一种间歇操作设备，具有过滤驱动力大、单位面积过滤面积大、滤饼洗涤充分等优点。其生产能力大于板框压滤机，机械化程度高，劳动量少，过滤封闭，操作环境好。其缺点是结构复杂，成本高。)、箱式压滤机、转鼓真空过滤机(连续和自动操作)7.自由沉降：流体中单个粒子的沉降过程称为。干扰沉降：如果有大量的颗粒，并且它们之间的距离很近，颗粒在沉降时会相互干扰，这称为干扰沉降。8.影响因素：当颗粒浓度增加时，沉降速度降低。在容器的壁和底部，沉降速度降低。非球形颗粒的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度。9.流化是一种操作，其中固体颗粒通过与流体接触而转变成类似流体的状态。有三个阶段：(1)固定床阶段：流体通过颗粒床的

9、表观速度u较低，因此流体在颗粒间隙中的实际速度u1小于颗粒的沉降速度ut，因此颗粒基本保持静止，颗粒床是固定床。流化床阶段：在一定的表观速度下，颗粒床膨胀到一定程度后不会膨胀。这时，颗粒悬浮在流体中，床有一个明显的类似于沸水表面的上界面。这种床叫做流化床。(松散流化、凝聚流化)。(3)颗粒输送阶段：如果流体的表观速度不断增加(3)设备紧凑，易于实现连续化和自动化操作，易于与连续化化工生产衔接。(4)干燥、粉碎、冷却、进料等操作可以在气力输送过程中同时进行。第三，热传递1.传热模式：热传导(傅立叶定律)、对流传热(牛顿冷却定律)、辐射传热(四次幂定律)；换热方式：分区换热、混合换热、回热器换热(

10、回热器周期性加热和冷却)。2.傅立叶定律：dq=-da，(q:热传导率；a:等温区；:比例因子；温度梯度)；与温度的关系：=0(1 at)，(a:温度系数)。3.不同条件下的热传导：单层平壁：q=(t1-t2)/b/(cma)=温差/热阻，(b:壁厚)；cm=(1-2)/2)；多层平壁：q=(t1-tn 1)/bi/(ia)；单层圆柱：q=(t1-t2)/b/(am)(a:圆柱侧面积，c=(a2-a1)/ln(a2/a1)；多层圆柱：q=2l(t1-tn1)/1/iln(ri 1/ri)。4.对流传热类型：强制对流传热(外部机械能)、自然对流传热(温差引起)、蒸汽冷凝传热(冷壁)、液体沸腾传热

11、(热壁)，前两者无相变，后两者有相变；牛顿冷却定律：dq=hda t，(t 0；h:传热系数)。5.吸收率，反射率r，透射率d=1；黑体=1，镜体=1，透热体=1，灰体=1；总辐射能e=ed，(e:单色辐射能；:波长)；第四次幂定律：e=c(t/100)4=c0(t/100)4，(c:灰体辐射常数；c0:黑体辐射常数；=碳/c0:发射率或黑度)；两个物体之间的辐射传热：q1-2=c1-2a(t1/100)4-(t2/100)4，(:角度系数；a:辐射区；c1-2=1/(1/c1) (1/c2)-(1/c0)6.总传热速率方程：dq=kmda，(dq:微量元素的传热速率；km:总传热系数；a:传

12、热区)；1/k=1/h1 ba1/am a1/h2a2，(h1，h2:冷热流体的表面传热系数)。7.换热器：夹套换热器、盘管换热器、双管换热器和管壳式换热器。8.(1)增强的热传递为了加热或冷却材料以满足所需的操作温度，希望热量将以期望的速率传递；(2)传热障碍：为了减少材料或设备的热损失，对管道或设备进行保温或保冷。9.当导热物体的各部分之间没有相对位移时，由分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动产生的热传递称为热传导。10.对流传热：对流只发生在流体中，是指流体宏观运动引起的流体各部分之间的相对位移引起的传热过程。11.12.传热的基本方法：(1)热传导(2)对流传热-热对流(3)辐射传热

13、13.影响冷凝传热的因素及冷凝传热的增强流体物理性质：冷凝液r、l、m、a；潜热r a 温差：dt=ts-tw，d，a 不凝性气体：不凝性气体的存在会导致a(1%的不凝性气体可产生60%)，因此应定期排放蒸汽流量和方向(u10m/s):当蒸汽和液膜同向流动时，ud，a；ud，a方向相反；当u时(不考虑方向)。因此，蒸汽入口通常位于热交换器的上部，以避免蒸汽和液膜的反向流动。蒸汽过热：包括冷却和冷凝两个过程。冷凝面的形状和位置：目的是减少冷凝膜的厚度。立板或立管：可开纵向槽；水平管束：可采用交错布置。14.导热系数的物理意义l:指当温度梯度为1k/m或1/m时，单位面积单位时间的热量，即单位温度

14、梯度的热通量。l0是固体在0时的导热系数，k是温度系数，1/，对于大多数金属材料为负值，对于大多数非金属固体材料为正值。15.在物体的边界上，传热的边界条件可分为以下三类：(1)物体边界壁的温度是已知的，这称为第一类边界条件；（16.判据的定义和物理意义：努塞尔判据(nusselt)，nu :对流传热与厚度为l的流体层传热之比。努塞尔数越大，对流传热的传热强度越大。它反映了固体壁面的无量纲温度梯度。雷诺数，re :的惯性力与粘滞力之比。小雷诺数表明流体的粘滞力起着控制作用，抑制了流体层的扰动。随着雷诺数的增加，流体中流体胶束的扰动加剧，壁面温度梯度增大，对流换热系数增大。普朗特(pr :)，动

15、量扩散与热量扩散之比。它代表流体的动量传递能力和传热能力grachev标准(grashof)，gr :浮力与粘滞力之比。它反映了流体温差引起的密度差引起的浮力对对流传热的影响。它在自然对流中的作用相当于强迫对流中的雷诺数。17.当蒸汽在低于饱和温度下与壁接触时，有两种冷凝：薄膜冷凝和珠状冷凝。18.影响沸腾传热的因素及强化方式：液体性质；温差；操作压力；受热面；19.辐射：物体通过电磁波传输能量的过程。热辐射：物体因受热而以电磁波形式发射能量的过程。20.热辐射=反射吸收穿透(黑体、白体、透热体、灰体)21.物体的黑度e:指在相同温度下物体和黑体的辐射能力之比。只与自己的特点有关。22.斯蒂芬-玻尔兹曼定律s0-黑体辐射常数，=5.6710-8w/(m2k4)；希霍夫定律：c0-黑体辐射系数，=5.67瓦/(m2k4)角度系数23.气体的热辐射有以下两个主要特征：(1)气体的辐射和吸收对波长有很强的选择性。(2)气体的辐射和吸收在整个体积中进行24.热传递的三个步骤： (1)热流体通过对流热传递将热量传递给固体壁；(2)热量通过热传导从隔墙的热侧传递到冷侧；(3)冷流体通过对流传热从分隔壁带走热量。25.热平衡方程反映了传热过程中冷热流体温度变化之间的关系。根据能量守恒原理，在传热过程中，如果忽略热量损失，单位时间内热流体释放的热量等于冷流体吸收的热量。热平衡