《化工原理》复习提要(上)

《化工原理》复习提要（上）
1.各章要点
1.1流体流动
1.1.1基本概念
连续介质模型；组成的表示（质量分率、摩尔分率、体积分率）；流体的密度及影响因素；流体静压强的特征、单位、表示方式及等压面；流量、流速的各种表达方式及计算；净功、有效功率、轴功率；牛顿粘性定律、 粘度μ及其影响因素；流体的流动类型、雷诺数、层流与湍流的本质区别；局部阻力与直管阻力、当量直径与当量长度、相对粗糙度、圆形直管内的速度分布、摩擦系数、局部阻力系数；简单管路、并联管路、分支（汇合）管路。

1.1.2仪器设备
各种液柱式压差计、测速管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计等的结构
1.1.3基本公式
流体静力学基本方程：
g p Z g p Z ρρ2211+=+
柏努利方程： f e f e f e P p u Z W p u g Z H g u g p Z H g u g p Z h u p g Z W u p g Z ∆+++=+++
+++=++++++=+++∑22221211222221112222211
1222222ρρρρρρρρ
连续性方程：
221
21221111u d d u u A u A q q c s s ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=−−→−=−−→−==圆管ρ 阻力计算方程： ）；出口阻力系数进口阻力系数流区）时在阻力平方区（完全湍（湍流：层流：15.0(22)(()Re,Re 64222
'2
====⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧====u d l u h d f d u d l h e f f λζελεϕλλλ1.2流体输送机械
1.2.1基本概念
流体输送设备的类型；离心泵的主要部件及其作用；工作原理；气缚现象产生的原因及消除措施；离心泵的理论流量与理论扬程、离心泵的基本方程式及影响扬程、流量的主要因素；离心泵的主要性能参数——流量、扬程、轴功率、效率（容积效率、机械效率、水力效率）；特性曲线的测定及设计点；离心泵的设计点；离心泵的工作点及其调节方法；气蚀现
象（避免措施）、临界气蚀余量、必需气蚀余量、最大吸上真空高度、允许吸上真空高度等
概念及测定；泵的安装高度及其计算；
基本公式
比例定律 3212122
1212121)()(n n N N n n H H n n Q Q === 切割定律 32'2'2
2'2'
2
'2')()()(D D N N D D H H D D Q Q === 管路特性曲线方程 2e e Bq A H += 离心泵特性曲线方程 2Gq A H a -=
允许吸上真空高度的换算 ρ1000)]24.01081.9()10([3
'-⨯--+=v a s s p H H H 离心泵的安装高度 101021)(2→→--=--=f r v f s g H NPSH g
p H g u H H ρ 1.3非均相物系的分离
1.3.1基本概念：
颗粒特性（体积、表面积、比表面积、形状系数）、床层特性（空隙率、比表面积、各
向同性）、沉降操作（重力沉降、离心沉降；自由沉降、干扰沉降；沉降速度及影响因素）；
降尘室的特点及生产能力；离心沉降的原理、离心沉降的沉降速度的特点；离心分离因素；
旋风分离器的临界直径及影响因素降、分离效率、压降；滤饼、料浆、滤液；饼层过滤与深
层过滤；可压缩滤饼、不可压缩滤饼、助滤剂；过滤基本方程、比阻、过滤速度与过滤速率、
恒压过滤、恒速过滤、先恒速后恒压过滤；滤饼洗涤、洗涤速率；板框压滤机、叶滤机、转
筒真空过滤机的特点；生产能力及影响因素。

1.3.2仪器设备
降尘室、旋风分离器、板框压滤机、叶滤机、转筒真空过滤机等的结构、特点。

1.3.3基本公式
重力沉降速度 μρρμρ18)()1Re 10(24g d u u d t Stokes p p t t p -=<=
<-区
降尘室的生产能力 t s BLu V = 过滤基本方程 )
('12e s
V V r P A d dV +∆=-μνθ 过滤过程的物料衡算 恒压过滤方程 θ
θθθθθK qq q K q q KA VV V KA V V e e e e e e =++=+=++=+2)()(2)
()(222222或或
先恒速后恒压的过滤方程 )()(2)(222R R e R KA V V V V V θθ-=-+-
洗涤时间 ()W W
W d dV V θθ= 生产能力 D
W V T V Q θθθ++==36003600 转筒真空过滤机的生产能力ϕKn A Q 465=
1.4传热
1.4.1基本概念：
热传导、热对流、热辐射；对流传热、辐射传热；传热速率、热通量；稳态传热、非稳
态传热；牛顿冷却定律、热边界层、对流传热系数及影响因素、进口段；热负荷；总传热系
数、污垢热阻；平均温度差、逆流、并流、错流、折流、管程数、壳程数、温度差校正系数；
传热效率、传热单元长度、传热单元数、最小值流体；自然对流、强制对流；黑体、镜体、
白体、灰体、吸收率、反射率、透过率；辐射能力、辐射系数、单色辐射能力；各种换热器
的结构及特点。

1.4.3基本公式： 热传导：∑∑∑∑⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=∆=+i i i i
i i i r r L t Q S b t Q 1ln 121λπλ圆筒壁平壁
对流传热系数 )3.04.0(Pr Re 023.08.0===n n Nu n ；被冷却被加热
热量衡算 ))'1'221H H W H H W Q -=-=（（辅助工艺 总传热系数 i
i i si m s d d d d R d bd R K αλα00000011++++= 传热速率方程 m i i m t S K t S K Q ∆=∆=00 平均温度差 ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∆∆∆-∆=∆2121ln t t t t t m 辐射能力 4
4
0100100⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=T C E T C E o b ε灰体黑体 辐射传热速率 ⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=-414121100100T T S C Q ϕ 2.基本联系
1. 1at=_______kgf/cm 2=_______ m.H 2O=________mm.Hg=_______N/m 2。

3.流体粘度的因次表达式是 。

理想流体的粘度等于 ，通常流
体的粘度随流体的温度而变化，气体的粘度随温度的升高而 ，液体的粘度随
温度的升高而 。

4.当地大气压为760mmHg ，则0.25MPa(表)= Kg(f)/cm 2(绝)。

5.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力及液位恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小使时，水的流量将，摩擦系数将，管路总机械能损失将。

6.稳态流动时，流速只与有关，而非稳态时的流速却与和有关。

7.流体粘度的因次式是。

通常流体的粘度随流体的温度而变化，气体的粘度随温度的升高而，液体的粘度随温度的升高而。

8.当地大气压为760mmHg，则70Kpa（绝）= mmHg(真空度)。

9.当流体在圆形直管内作滞流时，其速度分布是型曲线，其管中心最大流速为平均流速的倍，摩擦系数λ与Re的关系式为。

10.气体的粘度随温度的升高而，液体的粘度随温度的升高而。

11.孔板流量计和转子流量计最主要的区别在于：前者是恒，变；后者是恒，变。

12.边长为0.5m的正方形通风管道的当量直径为。

13.在压强恒定的条件下，空气的粘度随温度的降低而。

14.当Re为已知时，流体在圆形直管中呈层流时的摩擦系数λ= 。

在粗糙管中呈湍流时，摩擦系数λ与、有关。

15.当流体在圆形直管内的Re=1500时，其速度分布是型曲线，其管中心最大流速为平均流速的倍，摩擦系数λ= 。

16.液体的粘度随温度的升高而。

17.当地大气压为760mmHg。

测得某容器内的绝对压强为90kPa，则容器内的压强为mmHg（真空度）= at（表压）。

18.密度为ρkg/m3、粘度为μPa.s的流体在内径为d i的圆形直管内以流速u流动，则Re= 。

当Re< ，流体呈现为层流（滞流），λ= ，管内速度分布是型曲线，此时管中心处的流速等于平均流速的倍。

19.理想流体的粘度为，液体粘度随温度的升高而。

20.层流和湍流的本质区别是。

21.因次分析法的基础是，粘度的因次表达式为。

22.减小流体在管路中流动阻力∑h f的措施有、
、。

23..当地大气压强为1at，某系统的表压强为0.5at，该系统的绝对压强为at = mH2O。

24.流体的粘度与温度有关。

其中，液体的粘度随温度的升高而。

25.当地大气压为760mmHg。

测得某容器内的绝对压强为90kPa，则容器内的压强为
mH2O（真空度）= at（表压）。

26.对0.2×0.4m的矩形通风管道，其润湿周边长为，当量直径为。

27.功率的因次是。

因次分析的基础是。

28.已知某油品在管的进口稳定段后的半径为R的圆形管道内流动，其Re=700，平均流速为0.25m/s，流过100m直管的流体阻力为7J/kg，则管道中流速最大，最大流速为m/s，摩擦系数λ= 。

若将流量增大一倍而其它条件不变，流过100m的流体阻力hf= 。

29.水由液位的敞口高位槽通过一管道流进一液位及压力恒定的反应器。

当管道上的阀门开度减小时，管路中水的流量将，摩擦系数将，管路的总能量损失将。

30.理想流体是指的流体。

实际流体在可分为牛顿型流体和非牛顿型流体，其中牛顿型流体是指。

31.当地大气压为10mH2O，则49kPa(真空度)= mmHg(绝)= at(表)。

32.实际流体在内径为D的等径直管的进口稳定段后流动，其边界层厚度为；若Re=500，则最大流速等于平均流速的倍。

33.测量流体流量时，随着流体的流量增加，孔板流量计中孔板两侧的压差将；若改用转子流量计，当流量增加时转子上下两端的压差将。

34.密度为ρkg/m3、粘度为μPa.s的流体在内径为d i的圆形直观内流动，则Re= 。

当Re< ，流体呈现为层流（滞流），λ= ，管的速度分布是型曲线，此时管中心处的流速等于平均流速的倍。

35.理想流体的粘度为，液体的粘度随温度的升高而。

36.流体粘度是流体分子的宏观表现，粘度的因次表达式为，其中液体的粘度随温度的升高而。

37.以Pa为单位的柏努利方程表达式为：。

38.流体的流动类型分为、。

若流体在直管内流动的摩擦系数只与Re有关的，则流体处于，而且摩擦系数的表达式为λ= 。

39.当地大气压强为1at，某系统的表压强为0.5at，该系统的绝对压强为
at= mH2O。

40.套管有Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于、润湿周边等于、当量直径等于。

41.产品样本上离心泵的特性曲线是在一定的下，输送时的性能曲线。

42.当地大气压强为1at，一设备上压力表的读数为0.1MPa，其绝对压强为Kg(f)/cm2。

43.当地大气压强为1at，一设备上真空表的读数为450mmHg，其绝对压强为Pa。

44.已知密度为800Kg/m3的油在内径为20mm、长度为L的圆形直管中稳态流动，其平均流速为0.25m/s，其Re=800、ΔP f=800Pa，则油的粘度μ= Pa.s，管道中心的流速= m/s。

当油的流量增加一倍，则h f= J/Kg。

45.处在等温液体中同一水平高度的各个点压强相等的条件必须是：、
、。

46.非稳态流动系统中，流体的流速与、有关。

47.实际流体在管内流动时产生流动阻力的主要原因是。

48.以N为单位的柏努利方程表达式为。

49.压强的因次表达式为。

因次分析的理论基础是，因次分析的目的是。

50.已知1kg流体流过离心泵所获得的总机械能为245.25J/Kg，则泵的扬程为m。

51.圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg/（s.m2），其体积流量为___________.平均流速为__________.(水的密度取：1000 kg/m3)
52.当20℃的甘油(ρ=1261kg/m3、μ=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.5m/s时,其雷诺准数Re为_____ _____，其摩擦阻力系数λ为__ ____.。

53.某长方形截面的通风管道,其截面尺寸为40×30mm,其当量直径de为_ ____。

54.管出口的局部阻力系数等于___ _____，管入口的局部阻力系数等于___ ___。

55.化工生产中，物料衡算的理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿，热量衡算的理论基础是＿＿＿＿＿＿＿＿。

56.当地大气压为745mmHg,测得一容器内的绝对压强为350mmHg,则真空度为__________。

测得另一容器内的表压强为360mmHg,则其绝对压强为_______。

57.液柱压力计量是基于______________原理的测压装置,用U形管压差计测压时,当一端与大气相通时,读数R表示的是_________或___________。

58.米糠油在管中作完全湍流流动,若流量不变,管径不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的______倍。

59.流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区),其摩擦系数λ随___________ 和______________而变。

60.流体的位能是指在______作用下,流体距_______一定高度所具有的能量。

61.流体在管道内作稳定流动时，任一截面处的流速、压强等只随_____________ 变化。

62. 98.1kPa、67℃的空气的密度为__________kg/m3。

(气体常数R=8.314J/mol.K,空气的平均分子量取为29g/mol)
63.静止液体中两处压力相等的条件是_______________________________。

64.当20℃的甘油（ρ=1261kg/m3，μ=1499cP），在内径为100mm的管内流动时，若流速为1.0 m/s,其雷诺数Re为______，流体的流动型态为_____，摩擦系数λ= 。

65.某环形截面的流道，由φ108×4mm 和φ76×3mm的钢管构成，当量直径de为______________。

66.流体的粘度是组成流体的分子、原子等微观微粒间的宏观表现。

一般液体的粘度随温度的升高而。

今有黏度为4×10-2Pa.s、密度为800kg/m3的油以0.4m/s 的平均流速在内径为150mm长度为100m的直管段内流动，则雷诺准数Re= ，其流动类型为，其管内的最大流速为，其摩擦系数= ，体积流量为，质量流速= ，流体阻力ΔPf= 。

67.离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。

68.离心泵的主要部件有、和密封装置。

调节离心泵流量的方法有、和泵的组合操作等三种。

69.离心泵的轴功率N、有效功率Ne与效率η的关系是，泵的效率包含、、等三种效率。

70.泵铭牌上的轴功率和允许吸真空高度是指时的数值。

71.产品样本上离心泵的特性曲线是在一定的下，输送时的性能曲线。

72.离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生现象。

73. 离心泵的主要部件有、和。

其中
是将原动机的能量传递给液体的部件。

74.管路特性曲线和离心泵特性曲线的交点称为，若需要改变这一交点的位置，常采用的方法以改变管路特性曲线，或采用的方法以改变泵的特性曲线。

75. 推导离心泵的基本方程的两个基本假设分别是、。

77. 调节离心泵流量可采用的方法有、、。

78. 离心泵的轴功率N、有效功率Ne与效率η之间的关系是Ne= ，离心泵的效率包括效率、效率和效率。

79. 离心泵的主要性能参数有、、、和允许吸上真空高度(或允许气蚀余量)
80. 用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位槽中，若改输送密度为1200Kg/m3、其他物性与水相同，则流量将，扬程将，轴功率将。

（减小，不变，增大，不确定）
81.。

离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿___＿＿现象。

82. 离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿_____________
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

83. 离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，或吸入管路泄漏，使离心泵启动后不能输送液体。

这种现象称为__________现象。

84. 输水的水泵系统，经管路计算需泵提供的压头为He=19m水柱，输水量为0.0079m３/s，则泵的有效功率为________。

85. 离心泵的允许吸上真空高度和允许气蚀余量描述了离心泵的性能，随离心泵工作条件下的流量增大，离心泵的允许吸上真空高度将、允许气蚀余量将。

88.半径为R、高为H的圆柱体颗粒，其比表面积a= ，形状系数（球形度）φ= 。

86. 对于旋风分离器，其尺寸增大，分离效率将；若颗粒直径增大，则分离效率将；若流体粘度增大，则分离效率将。

87. 降尘室的生产能力只与、有关，而与降尘室的无关。

89. 球形颗粒在空气进行自由沉降。

若沉降在stokes区内，当空气的温度从20℃升高到80℃，则沉降速度将。

90. 恒压过滤时升高料浆温度，则过滤速率将，若升高料浆中固相浓度，则过滤速率将。

91.在Stokes区域沉降时，沉降速度与颗粒直径的次方成正比，与流体的成反比
92. 边长为a的正方体的球形度φ= .
93.。

一球形颗粒在空气进行自由沉降，若沉降在stokes区内，当空气的温度从100℃下降到30℃，则沉降速度将。

94.颗粒的球形度（形状系数）= 与之比。

在体积相等的不同形状的颗粒中，表面积最小的是颗粒。

95.颗粒沉降过程可分为阶段和阶段，沉降速度是指
时相对于的速度。

96. 将重力沉降速度和离心沉降速度相比，离心沉降速度的、都在变化，若都在Stokes进行，离心沉降速度与重力沉降速度之比被称为。

97.有一边长为d的立方体颗粒，其比表面积为，其形状系数（球形度）为。

98.评价旋风分离器性能的三个参数是、、。

99.已知一旋风分离器的平均旋转半径为0.5m，气体的切向进口速度为20m/s，该旋风分离器的离心分离因数为。

100.悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。

当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。

此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。

101.在液一固分离过程，为了增大沉降速度Ut，必须使液体的温度___ ____ 。

102.边长为b的正方体颗粒的比表面积为，其球形度为。

体积相同的颗粒中，颗粒的比表面积最小。

103.影响旋风分离器的临界直径的因素有、、、、。

104.灰体的辐射能力与成正比，还与成正比。

1050.在列管式换热器中，烟道气与水换热，烟道气由170˚C降至70˚C，水由20˚C升至35˚C,此换热器的传热效率ε= 。

106.厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好，已知b1>b2>b3；导热系数λ1<λ2<λ3。

在稳态热传导过程中，各层热阻的关系为：R1 R2 R3,各层的传热速率关系为：Q1 Q2 Q3。

（<或>或=）
107、两流体通过间壁换热，冷流体从20ºC被加热到50ºC，热流体从100ºC被冷却到50ºC，则逆流时的Δt m= ºC，并流时的Δt m= ºC。

108.在传热实验中，用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于侧的对流传热系数，而壁温接近于侧的流体温度。

109.在SI单位制中，对流传热系数α的单位是。

110.两流体通过间壁换热，冷流体从20ºC被加热到50ºC，热流体从100ºC被冷却到65ºC，则最小平均温差推动力Δt mmin= ºC。

111.对流传热是指和间的传热过程。

112.在SI单位制中，对流传热系数λ的单位是。

113.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃升高到50℃，热流体从120℃降低到70℃，则最大平均温差推动力Δt mmax= ，则传热效率ε= 。

114.物体的辐射能力与热力学温度的成正比。

115.在列管换热器中，当冷、热流体的进、出口温度一定，平均温差推动力最小的冷、热流体流动方式是。

116.在传热设备中，实现冷热流体接触的基本方式是、、。

117.影响辐射传热的因素有、、、。

118.在传热实验中，用饱和水蒸汽加热空气，总热阻接近于侧的对流传热热阻，而壁温接近于侧的流体温度。

119.传热的三种基本方式是、、。

120.在一换热器中，热流体从200℃冷却到140℃，冷流体从20℃被加热到35℃，则最大平均温度差Δt m= ，最小平均温度差Δt m= ，则传热效率ε= 。

121.某并流操作的间壁式换热器中，热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为20℃和30℃，此时传热平均温度差△t m=_________.。

122.实现传热过程的设备主要有如下三种类型___________、_____________、__________________。

123.强化传热的方法之一是提高K值，而要提高K值，则应提高对流传热系数_______________________。

124.平壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α1.、α2以及间壁导热系数λ的关系为________________。

当平壁厚4mm、导热系数为45(w./m.K)时，两侧给热系数分别为8000(w/m2.K)和800(w/m2.K)时，总传热系数K=_____________________.。

125.间壁传热的总传热速率方程为____ ___。

某换热过程中，要求q=30 kw，K=555(w/m2.K)，△t m=25K,则传热面积为______.
126.某逆流操作的间壁式换热器中，热流体的进.出口温度为80℃和50℃，冷流体的进出.口温度为20℃和40℃,此时传热平均温度差△t m=___ ____.。

127.间壁换热器管壁温度t w接近α____________一侧的流体温度；总传热系数K的数值接近__________________一侧的α值。

128.影响辐射传热的因素有、、、。

2.3问答
见各章思考题。