化工原理复习提纲PPT课件
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《化工原理总复习》PPT课件
45 C 80 C
115 C 140 C
廿二烷 0.8 0.6 0.4
0.4 0.6 0.8
0.2 糠醛
甲基环戊烷
0.8
0.2
0.6
0.4 0.2
2354.5PC 45 CC
0.4 P 0.6
0.8
正己烷 0.8 0.6 0.4 0.2 苯胺
感谢下 载
解：取贮槽液面为1―1截面，管路出口内侧为 2―2截面，并以1―1截面为基准水平面，在两 截面间列柏努利方程。
gZ1
u12 2
p1
We
gZ2
u22 2
p2
hf
式中 Z1=0 ，Z2=15m，u1=0，p1=0（表压） p2=－26670Pa（表压），Σhf=120J/kg
20
u2
3600
0.785 0.062
物理性质
(1) 溶解度：萃取剂在料液相中的溶解度要小。 (2) 密度：密度差大，有利于分层，不易产生第三相和乳化现象，
两液相可采用较高的相对速度逆流。 (3) 界面张力：界面张力大，有利于液滴的聚结和两相的分离；
另一方面，两相难以分散混合，需要更多外加能量。由于液滴 的聚结更重要，故一般选用使界面张力较大的萃取剂。 (4) 粘度：低粘度有利于两相的混合与分层，流动与传质，对萃 取有利。对大粘度萃取剂，可加入其它溶剂进行调节。
kA kB
➢ kA，kB ， 。 ➢ 表示 S 对 A、B 组分溶解能力差别，即 A、B 的分离程度。 ➢ kB一定：kA ， 。 ➢ kA一定：kB ， 。
选择与稀释剂互溶度小的溶剂，可增加分离效果。
化学稳定性
萃取剂的选择
萃取剂应不易水解和热解，耐酸、碱、盐、氧化剂或还原剂，腐 蚀性小。在原子能工业中，还应具有较高的抗辐射能力。
化工原理知识点总结复习重点(完美版)图文
第一章、流体流动一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象四、流动阻力、复杂管路、流量计一、流体静力学：● 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。
表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 ● 流体静力学方程式及应用：压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式g z p g z p 2211+=+ρρ水平面上各点压力都相等。
此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。
应用：U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计二、流体动力学● 流量质量流量 m S kg/sm S =V S ρ体积流量 V S m 3/s质量流速 G kg/m 2s(平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论：22112)(d d u u = ● 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准：f e W pu g z W p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h gp u g z H g p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： ηeN N =（运算效率进行简单数学变换）应用解题要点：1、 作图与确定衡算范围:指明流体流动方向，定出上、下游界面；2、 截面的选取：两截面均应与流动方向垂直；3、 基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小；4、 两截面上的压力：单位一致、表示方法一致；5、 单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。
三、流体流动现象：流体流动类型及雷诺准数：（1）层流区 Re<2000 （2）过渡区 2000< Re<4000 （3）湍流区 Re>4000本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。
化工原理复习PPT
po o o v A = p A , vB = pB 与相对挥发度 α = A o pB
，
αx 用相对挥发度表示的平衡关系 y = 1 + (α − 1) x
用相对挥发度α判断能否用一般蒸馏方法分离及分离的难易： α=1，不能分离； α＞1 ，能分离（A为易挥发组分），α越大，越易分离。 α＜1 ，能分离（B为易挥发组分）。
第三节 蒸馏方及其原理 精馏原理：精馏塔内的温度分布和浓度分布。 连续精馏装置：精馏塔，精馏段及提馏段的划分与作用，塔 板的作用，回流（液相、气相）的作用。 第四节 双组分连续精馏塔的计算 一、物料衡算 物料衡算式： F = D + W
Fx F = Dx D + WxW
W 釜液的采出率： F = xD − xF xD − xW
N OG dY Y1 − Y2 =∫ = Y − Y * ∆Ym Y2
Y1
平均推动力法确定传质单元数：
∆Ym = ∆Y1 − ∆Y2 , ∆Y1 = (Y1 − Y1*), ∆Y2 = (Y2 − Y2 *) ∆Y1 ln ∆Y2
例6-15解法二，习题6-20①
第七章 蒸馏
第一节 概述 蒸馏分离的目的和依据， 溶液中易挥发组分的判断。 第二节 双组分溶液的气-液相平衡 一、理想溶液的气液相平衡 拉乌尔定律及应用：
吸收
相平衡常数m：m=E/p，与溶解度、E的关系，主要影响因素。 用摩尔比表示的平衡关系：Y * ≈ mX 三、气液相平衡与吸收过程的关系 相际传质方向的判断，相际传质的推动力。 第四节 吸收速率 控制因素及判断：气膜、液膜、双膜控制 第五节 吸收塔的计算（逆流操作） 一、物料衡算和操作线关系 V 物料衡算： B (Y1 − Y2 ) = LS ( X 1 − X 2 ) 吸收率： η = Y1 − Y2
化工原理总复习
吸收剂用量的确定
已知：V ,Y1,Y2, X 2，求L, X1。
L V min
Lmin
L 1.1 2.0Lmin
L V min
Y1 Y2
X
1
X
2
Y1 Y2 Y1 / m X 2
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47
（七） 填料层高度 传质单元高度 传质单元数
1/22/2021
Z V Y1 dY
1/22/2021
17
（三）
气体输送机械设备（类型） 静风压，动风压
1/22/2021
18
第三章 沉降与过滤
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19
（一）
均相物系，非均相物系 自由沉降速度以及主要影响因素
滞流区或斯托克斯定律 （自由沉降速度）
ut
4gd p p 3
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20
（二）
停留时间，沉降时间 临界粒径 沉降室的处理能力
p p0 gh
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5
（二）
流量(种类） 流速(计算方法) 连续性方程（质量守恒)
u qV , A
qm qV
qm Au Const
qV Au Const
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6
（三） 伯努利方程（各项名称意义，单位）
z1 g
1 2
u12
p1
W
z2g
1 2
u22
p2
hf
1/22/2021
41
1/22/2021
42
（五）
总传质速率方程 传质推动力 传质阻力 气膜控制与液膜控制
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43
1 1m KY kY kX
化工原理课件(ppt 213页)
p z
0
BM p0
------流体静力学微分方程式
(或称为欧拉方程)
• 欧拉方程推论：
• 由方程知p不是x，y（水平方向）的函数，仅 与垂直坐标z有关。因此，当流体不可压缩（ρ = 常数）时，欧拉方程积分可得：
p gz 常数
(1-11)
通常液体视为ρ=0，在静止液体内部的不同 高度处任取两平面z1和z2，设两平面的p1 压力分 别为p1和p2。
0.011m6
2）倾斜U型管压差计
R'
P
Cgsin30
d
,
4 C水
4C水10k0g /0 m3
1.1.3流体的可压缩性与不可压缩流体
• 一、液体的可压缩性
——在一定温度下，外力每增加一个单位时，
流体体积的相对缩小量。
1d 1 d
dp dp
二、不可压缩流体
密度为常数的流体。
三、流体的流动性——流体不能承受拉力
1.1.4流体的黏性
采取三种措施：两种指示液的密度差尽可能减小、采用倾斜 U型管压差计、 采用微差压差计。
2.倾斜U型管压差计
假设垂直方向上的
高度为Rm，读数为R1，
与水平倾斜角度α
R1sinRm
R1
Rm
sin
2) 微差压差计
U型管的两侧管的顶端增设两个小扩大室,其内径与U型管
的内径之比＞10，装入两种密度接近且互不相溶的指示液A
y1,y2 yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
混合液体 假设各组分在混合前后体积不变，则有
1 12n
m 1 2
n
1,2 n ——液体混合物中各组分的质量分数。
化工原理复习课件 共85页PPT资料
（5）旋风分离器的性能参数
气体处理量 分离效率 气体通过旋风分离器的压强降。
重点三：
过滤操作的基本概念 过滤基本方程式 恒压恒速过滤方程式
1. 过滤的基本概念
以多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的液体 通过介质的孔道，固体颗粒被截留在多孔介质上，从而实 现固液分离的操作。
2. 过滤基本方程式
2.旋风分离器
1、离心沉降速度ur
惯性离心力=
dd33
66
ss
uu22 TtTt RR
向心力=
d3
u2 Tt
6R
阻力=
d2
u
2 r
42
三力达到平衡，则：
d3
6
s
u2 tT R
d3
u2 Tt
d 2
u
2 r
0
6 R 42
（1）离心沉降速度的通式
ur
4d
⑨连接SF并延长至E’得脱溶剂后的量
E
M
S
③萃取剂极限用量 ：
原料量F及组成一定，增大S，M向S点靠近。
D点：最小溶剂用量，Smin
FD Smin F DS0
G点：最大溶剂用量，Smax
S max
F
GF GS 0
萃取操作S应满足下列条件：
Smin S Smax
A
FD M E
R
G S0
溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发，所用的设备称为蒸
发器。
2.加热蒸气和二次蒸气
蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸 气，而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸气也是水蒸
气。为了易于区别，前者称为加热蒸气或生蒸气，后者称为二 次蒸气。
气体处理量 分离效率 气体通过旋风分离器的压强降。
重点三：
过滤操作的基本概念 过滤基本方程式 恒压恒速过滤方程式
1. 过滤的基本概念
以多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的液体 通过介质的孔道，固体颗粒被截留在多孔介质上，从而实 现固液分离的操作。
2. 过滤基本方程式
2.旋风分离器
1、离心沉降速度ur
惯性离心力=
dd33
66
ss
uu22 TtTt RR
向心力=
d3
u2 Tt
6R
阻力=
d2
u
2 r
42
三力达到平衡，则：
d3
6
s
u2 tT R
d3
u2 Tt
d 2
u
2 r
0
6 R 42
（1）离心沉降速度的通式
ur
4d
⑨连接SF并延长至E’得脱溶剂后的量
E
M
S
③萃取剂极限用量 ：
原料量F及组成一定，增大S，M向S点靠近。
D点：最小溶剂用量，Smin
FD Smin F DS0
G点：最大溶剂用量，Smax
S max
F
GF GS 0
萃取操作S应满足下列条件：
Smin S Smax
A
FD M E
R
G S0
溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发，所用的设备称为蒸
发器。
2.加热蒸气和二次蒸气
蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸 气，而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸气也是水蒸
气。为了易于区别，前者称为加热蒸气或生蒸气，后者称为二 次蒸气。
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17
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用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，
如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢
管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
m3/s或m3/h。
2 、质量流量mS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体质量，
二、流速
kg/s或kg/h。
1、平均流速u ：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，
m/ s。
2、质量流速G ：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，
三、相互关系： kg/（m2·s）。
mS=GA=πd2G/4
VS=uA=πd2u/4
流体流动应服从一般的守恒原理：质量守恒和能 量守恒。从这些守恒原理可得到反映流体流动规律 的基本方程式
连续性方程式（质量守恒）
柏努利方程式（能量守恒）
这是两个非常重要的方程式，请大家注意。
精选返课件回ppt
2
1-2-1 流体的流量与流速
一、流量
1、体积流量VS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体体积，
8
1-2-3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程
精选课件ppt
流体流速与 管道的截面 积成反比， 截面积越大 流速越小， 反之亦然。 管内不同截 面流速之比 与其相应管 径的平方成 反比。
例1-9 7
【例1-7】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径
d1=10cm，
细管内径d2=5cm，当流量 为 4×10 － 3m3/s 时 ，
精选课件ppt
化工原理总结-精选版课件.ppt
4
d12
81l1Vs21 2d15
82l2Vs22
d
5 2
83l3Vs23
d
2 3
各支管的流量比 Vs1 : Vs2 : Vs3
d15 :
1l1
d
5 2
:
2l2
d
5 3
3l3
即d 增大，l下降，流量越大。
②分支管路：流体在主管处有分支，但最终不再汇合的管路称
分支管路。P55 例1-25
m A B
n
xwA xwB xwn ——液体混合物中各组分的质量分数
公式应用条件：混合前后体积不变，则1kg混合液的体积 等于各组分单独存在时的体积之和。
（3）气体密度的计算
气体的密度随温度和压强而变化
精心整理
当气体的压强不太高、温度不太低时，气体密度可按 理想气体状态方程 来计算。
m pM
（1）流量、流速；
（2）容器的相对位置；
（3）管路中的流体压强；
（4）管路中所需的外加能量。 精心整理
Re≤2000时，流动类型为层流； Re≥4000时，流动类型为湍流； 2000＜Re＜4000，过渡区，流动类型不稳定。
层流特点：质点始终沿着与管轴平行的方向作直线运 动，质点之间互不混合。圆管中的流体就如一层一层 的同心圆筒在平行地流动。（滞流）
压力可以有不同的计量基准
绝对压力:以绝对真空(即零大气压）为基准。
表压：以当地大气压为基准。
精心整理
表压＝绝对压力－大气压力 真空度＝大气压力－绝对压力
精心整理
一、压强与压强差的测量 （1）U形压差计 在正U形管中要求指示剂密度大于工作介质密度
p0 p1 Z1g
化工原理复习总结PPT课件
2
2l
dy
湍流
u
1
r
n
umax
1 2
4l
R2
u
1 2 umax
umax R
u 0.8umax
2021/4/6
3
阻力损失
因次分析法
hf
l
d
u2 2
32 l u
d2
层流区
64
Re
32 l u hf d 2
hf u
湍流区 Re,
d
de
4 管道截面积 浸润周边
阻力平方区 完全湍流区
d
hf u2
2021/4/6
4
管路计算
hf
l d
u2 2
hf
u2
2
hf
le
d
u2 2
简单管路 关小阀门 阀前压强增大 阀后压强减小
分支管路 某一支管阀门关小
其它支管流量增加 总管流量减小
2021/4/6
5
不要求的内容
1.3.3 动量守恒 湍流强度和尺度 1.6.3压缩性流体的管路计算 非牛顿流体的流动
颗粒特性 球形颗粒 dp、V、S、a
非球形颗粒de，形状系数ψ
分布函数曲线
颗粒群 频率函数曲线
dm
颗粒床层
床层体积 - 颗粒所占的体积 床层体积
aB
颗粒表面积 床层体积
a1 -
K a 2 1 2 u
L
3
数学模型法
2021/4/6
9
过滤原理及设备
滤饼过滤 滤饼 架桥
深层过滤
过滤速率 u dV dq
第一章主要内容
➢ 静力学基本方程及应用； ➢ 连续性方程（质量守恒）； ➢ 柏努利方程，机械能衡算式； ➢ 阻力损失计算； ➢ 管路计算； ➢ 流量测量；
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.
3
2. 压强的表示方法 绝对压强（绝压）、表压强（表压）、真空度 压强的单位及其换算
1 atm=101.3 kPa=1.033 kgf/cm2 =760mmHg =10.33mH2O
表压= 绝对压强－（外界）大气压强
真空度=（外界）大气压强－绝对压强
.
4
• 例2.已知大气压为100kPa，若设备内的表压强
分析:用
2
u1 u2
d2 d1
求出水在细管中的流速后，在1-1与2-2两截面间
列柏努利方程可求压强差，再根据
p1-p2=(指-)Rg 求得U形管两侧指示液的液面差R。
.
18
.
19
应用柏努利方程时应注意以下各点：
（1）根据题意画出流动系统的示意图，标明流 体的流动方向，定出上、下游截面，明确流动 系统的衡算范围 ；
（2）位能基准面的选取
必须与地面平行；
宜于选取两截面中位置较低的截面；
若截面不是水平面，而是垂直于地面，则基
准面应选过管中心线的水平面。
.
20
（3）截面的选取 与流体的流动方向相垂直； 两截面间流体应是稳定连续流动； 截面宜选在已知量多、计算方便处。
（4）各物理量的单位应保持一致，压力表 示方法也应一致，即同为绝压或同为表压
.
8
2．流速
u qV qm
A A
qV uA 或者 qm uA
.
9
分析:对于刚才的例4，水在细管中的流速 可以根据如下公式求算：
u1 u2
d2 d1
2
即流速与管径的平方成反比
例：管路由直径为 Φ57×3.5mm 的细管，逐渐扩大到 Φ108×4mm 的粗管，
若流体在细管内的流速为 4m/s。则在粗管内的流速为
.
15
• 例4.如图将密度为1840kg/m3的溶液从贮槽用泵打到20m 高处。已知泵的进口管路为ф108mm×4mm，溶液的流 速为1m/s。泵的出口管路为ф68mm×4mm，损失压头为 3m液柱。试求泵出口处溶液的流速和所需的外加压头。
.
16
.
17
例5、水在如图所示的水平变径管路中作稳定流动，已知粗管 内直径为200mm，细管内直径为150mm，水在粗管中的流速为 1.5m/s。在粗细两管上连有一U形管压差计，指示液为水银， 其密度为13600kg/m3。水的密度为1000kg/m3，若忽略阻力损 失，求：U形管两侧指示液的液面之差R为多少mm。
.
21
柏努利方程式的解题步骤：
（1）做图并正确选取截面； （2）列方程式并简化方程； （3）代入已知条件，求解未知量。
.
22
例6 某水塔塔内水的 深度保持3 m，塔底与 一内径为100mm的钢管 连接，今欲使流量为 90 m3/h，塔底与管出 口的垂直距离应为多 少？设损失能量为 196.2J/kg。
X=17.52m
答:塔底与管出口的垂直距离应为17.52m.
为0.2MPa,设备内的绝对压强为
kPa；如
果设备内的真空度为80kPa，设备 Nhomakorabea的绝对压
强为
kPa。
• 例3.已知当地大气压为750mmHg柱，如果设备 内的表压为200mmHg柱,则设备内的绝对压力为
•
mmHg柱。
.
5
二、静力学基本方程式及其应用
p2 = p1 + gh
① U管压差计 p1-p2=(指-)Rg
z2g
p2
p2p1hg h(z1z2)
流体静力学基本方程式
.
14
（4）输送设备的有效功率
单位时间内液体从输送机械中获得的有效能量。
p有 W 功 qmqv H 功 g
柏努力方程的应用 （1）确定流速及流量 （2）确定液面高度 （3）确定管路中流体的压强 （4）确定输送机械的外加压头 （5）判断机械能转换关系
②微差压差计
p 1p 2AC gR
.
6
例4、水在如图所示的水平变径管路中作稳定流动，已知粗管 内直径为200mm，细管内直径为150mm，水在粗管中的流速为 1.5m/s。在粗细两管上连有一U形管压差计，指示液为水银， 其密度为13600kg/m3。水的密度为1000kg/m3，若忽略阻力损 失，求：U形管两侧指示液的液面之差R为多少mm。
化工原理总复习 第一章 流 体 流 动
.
1
一、流体的主要物理性质
1．密度、相对密度和比体积
（1） 密度— 单位体积的流体所具有的质量，
则： m
V
单位 ： kg/m3
(2)相对密度—流体密度与4℃时水的密度之比 , 习惯称为比重 。 符号： d4 20
即： d4 20 = / 水
水在4℃时的密度为1000㎏/m3，
分析:先求水在细管中的流速和1-1与2-2两 截面间的压强差；再根据 p1-p2=(指-)Rg 求得U形管两侧指示液的液面差R。
.
7
三、流量方程式
1．流量 （1）体积流量 ： 符号：qv ，单位：m3/s或m3/h。
qV V/
（2）质量流量： 符号： qm，单位：kg/s或kg/h。
qm m
qm qV
.
23
• 解:取塔内水面为1-1’截面,钢管截面为2-2’ 面,以钢管水平面为基准面,则有:
z1=(x+3)m,u1=0,p1=p2=0(表压),w=0, z2=0,u2=qv/A=90/(3600x0.12x3.14/4)=3.2m/s,
∑h损=196.2J/kg, 则有(x+3)X9.81=3.22/2+196.2
.
2
（3）比体积,习惯称为比容。符号：；单位： m3/kg。
例1:某设备的表压强为50kPa，则它的绝对压强为 kPa；
另一设备的真空度为360 mmHg柱，则它的绝对压强
为
mmHg柱。（当地大气压为101.33 kPa）
已知某溶液的密度为800kg/m3，该溶液的比体积为
相对密度为
。
m3/ kg，
。
.
10
四、柏努利方程式
1kg： z1gu 2 12 pW 功 z2gu2 22 p h损
1N： z1u 21 g 2pg 1H 功 z2u 22 g 2pg 2H 损
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柏努利方程 的讨论及分析：
（1）若 h损0 且 W功= 0 时
z1gu2 12p 1z2gu2 22p 2E常数
理想流体的柏努利方程
即：理想流体进行稳定流动时，在管路任一 截面处流体的总机械能是一个常数 。
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（2）若 W功= 0 ； 且 h损0
流体自然流动时 E1E2 h损
即： E1E2
流体自发流动时，只能从机械能较高处流 向机械能较低处，
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（3）若 u1=u2= 0 则 hf 0 W功= 0
即流体静止时：
z1g
p1