化工原理-10章小结
化工原理公式与各个章节总结汇总
第一章 流体流动与输送机械1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=022. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p )3. 伯努力方程：ρρ222212112121p u g z p u g z ++=++4. 实际流体机械能衡算方程：f W p u g z p u g z ∑+++=++ρρ222212112121+ 5. 雷诺数：μρdu =Re6. 宁公式：ρρμλfp d lu u d l Wf ∆==⋅⋅=22322 7. 哈根-泊谡叶方程：232dlup f μ=∆ 8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2211⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A ξ流产突然缩小：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2115.0A A ξ第二章 非均相物系分离1. 恒压过滤方程：t KA V V V e 222=+令A V q /=，A Ve q e /=则此方程为：kt q q q e =+22第三章 传热1. 傅立叶定律：n t dAdQ ϑϑλ-=，dxdt A Q λ-= 2. 热导率与温度的线性关系：)1(0t αλλ+= 3. 单层壁的定态热导率：bt t AQ 21-=λ，或mA b tQ λ∆=4. 单层圆筒壁的定态热传导方程： )ln1(21221r r t t l Q λπ-=或m A b tt Q λ21-=5. 单层圆筒壁的温度分布方程：C r l Qt +-=ln 2λπ（由公式4推导） 6. 三层圆筒壁定态热传导方程：34123212141ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-=7. 牛顿冷却定律：)(t t A Q w -=α，)(T T A Q w -=α8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λμCp =Pr 格拉晓夫数223μρβtl g Gr ∆=9. 流体在圆形管做强制对流：10000Re >，1600Pr 6.0<<，50/>d lk Nu Pr Re 023.08.0=，或kCp du d ⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λμμρλα8.0023.0，其中当加热时，k=0.4，冷却时k=0.3 10. 热平衡方程：)()]([1222211t t c q T T c r q Q p m s p m -=-+=无相变时：)()(12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=，若为饱和蒸气冷凝：)(12221t t c q r q Q p m m -== 11. 总传热系数：21211111d d d d b K m ⋅+⋅+=αλα 12. 考虑热阻的总传热系数方程：212121211111d d R R d d d d b K s s m ⋅++⋅+⋅+=αλα 13. 总传热速率方程：t KA Q ∆=14. 两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--22111112211lnp m p m p m c q c q c q KA t T t T 15. 两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--22111122111lnp m p m p m c q c q c q KA t T t T 16. 两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程：2221ln p m c q KAt T t T =--第四章 蒸发1. 蒸发水量的计算：110)(Lx x W F Fx =-=2. 水的蒸发量：)1(1x x F W -=3. 完成时的溶液浓度：WF F x -=4. 单位蒸气消耗量：rr D W '=，此时原料液由预热器加热至沸点后进料，且不计热损失，r 为加热时的蒸气汽化潜热r ’为二次蒸气的汽化潜热 5. 传热面积：mt K QA ∆=，对加热室作热量衡算，求得Dr h H D Q c =-=)(，1t T t -=∆，T 为加热蒸气的温度，t 1为操作条件下的溶液沸点。
化工原理重要的章节总结
化工原理重要的章节总结化工原理是化学工程专业的基础课程，涉及到化学工程的核心理论和基本原理。
在化工原理的学习过程中，存在一些重要的章节需要着重掌握。
下面将对其中几个重要的章节进行总结。
第一章：化工原理的基本概念与原理这一章主要介绍了化工原理的基本概念和基本原理，包括物质的组成与性质、质量守恒定律、能量守恒定律、动量守恒定律等。
这些概念和原理是后续章节的基础，需要牢固掌握。
第二章：化学反应平衡与热力学这一章主要介绍了化学反应的平衡和热力学，包括化学平衡常数、反应速率、化学反应的热力学过程等。
化学反应平衡和热力学是化工过程中最基本的原理，对于了解和研究化学反应的平衡性和动力学过程具有重要意义。
第三章：物料平衡物料平衡是化工工程中最基本也是最重要的概念之一。
这一章主要介绍了物料平衡的基本原理和方法，包括质量平衡、组成平衡和能量平衡等。
物料平衡是解决化工过程中物质流动和转化问题的基础，对化工工程师来说至关重要。
第四章：能量平衡能量平衡是化工过程中的关键，也是核心。
这一章主要介绍了能量平衡的基本原理和方法，包括热力学原理、能量转化和传递等。
能量平衡是解决化工工程中能量转化和传递问题的重要手段，对于优化化工过程、提高能量利用率具有重要意义。
第五章：流体静力学与运动学这一章主要介绍了流体在静态和动态条件下的性质和运动规律。
包括流体静力学的基本原理、质量流动和能量流动控制方程、雷诺运动和黏性流体动力学等。
流体静力学和运动学是化工工程中设计和分析流体传输过程的基本方法和工具。
第六章：传热与传质传热和传质是化工过程中重要的能量转移和质量转移方式。
这一章主要介绍了传热和传质的基本原理和机制，包括传热和传质的基本方程、传热和传质的传递方式和速率、传热和传质过程的分析和计算方法等。
传热和传质是化工过程中热力学和动力学过程的核心内容，对于掌握化工过程热力学和动力学规律具有重要意义。
以上是化工原理重要的几个章节的总结。
这些章节涉及到化工过程的核心理论和基本原理，对于理解和分析化工过程、解决实际问题具有重要的指导作用。
化工原理小结(动量传递)
占主导，流动阻力损失比较大。
路的粗糙程度有 关 ； λ =f(Re, ε /d)；可以经验公式 计算，可查图。 ⑧柏努利方程中外加能量项：We,He；液体由泵提供；气体由风机提供。 柏努利方程中外加能量项：We,He； ⑨离心泵的五个性能及其关系： 离心泵的五个性能及其关系： 能及其关系 离心泵的扬程与有效压头： 。 （1）离心泵的扬程与有效压头：H(He)可由实验测定（离心泵实验原理） 与有效功率： （2）有效能量 We 与有效功率： N e = We m s = HgQρ [W = J / S ; kW = kJ / S ] 流通输送机械（离心泵、离心风机） ，给流体提供 能量的设备。 离心泵测量压头的 原理与操作。 (1)η<1 的原因：(1)容积损失；(2)水力损失；(3) 机械损失。 (2)液体的密度ρ变化对离心泵的 Q、H、η无影 响；但 Ne 增大。 (3)液体的粘度μ增大，Q、H、η变小，Ne 增大。 稳定流动 ①Pa：液面压强； ②Pv：操作状态下 水的饱和蒸汽压； ③hf0→1： 液面至泵入 口处压强； ④Δh：气蚀余量， 查表，不用校正。 ⑤Hs：允许吸上真 空度，查表，需要 校正。 (1)为防止气缚现象发生：启泵前罐液。 (2)为防止气蚀现象发生： 1)减少泵的吸入管的阻力；2)采用较大直径的管 路，减少管件、阀门弯头等；3)降低安装高度； 4)泵尽量靠近液源。 (3)计算的理论值后再减少 0.5m 更安全。
2 m s1 = m s 2 [kg / s ] ⇒ Vs1 = uA ⇒ u1d 12 = u 2 d 2
u1 u 2
d2 = d 1
2
流体流通的截面积 非圆形直管，必须用当量直径计算 de→d。 de = de→ [m] ⑤非圆形直管 润湿周边长
化工原理各章节知识点总结
化工原理各章节知识点总结化工原理是化学工程与技术的基础课程之一，主要涉及物质的物理性质、能量转化、传质现象、化学反应等方面的知识。
下面是化工原理各章节知识点的总结。
第一章：化工基本概念与物质的物理性质1.1化学工程与化学技术的发展历史与现状1.2化工过程及其特点1.3物质的物理性质-物质的密度、比重、相对密度-物质的表观密度、气体密度-物质的粘度、表面张力、折射率-物质的热容、导热系数、热膨胀系数-物质的流变性质第二章：能量转化与传递2.1能量的基本概念2.2热力学第一定律2.3热力学第二定律2.4热力学第三定律2.5热力学循环第三章：物质的传递过程3.1传质的基本概念与分类3.2质量传递平衡方程3.3传质速率和传质通量3.4界面传质-液-气界面传质-液-液界面传质-固-液界面传质-固-气界面传质3.5传质过程中的最速传质与弛豫时间第四章：化工流体的流动4.1流体的基本性质4.2流体的流动类别4.3流体的流动方程-流体的质量守恒方程-流体的动量守恒方程-流体的能量守恒方程4.4流体内运动的基本规律-斯托克斯定律-流体的相对运动-流体的运动粘度4.5流体的管道流动-管道内的雷诺数-管道的流动阻力第五章：多元物系中物质的平衡与分离5.1多元物系基本概念5.2雾滴定律5.3吸附平衡5.4蒸汽液平衡5.5溶液中的平衡情况5.6气相-液相-固相三相平衡第六章：化学反应与反应工程6.1化学反应动力学6.2化学平衡6.3化学反应速率6.4反应器的基本类型-批次反应器-连续流动反应器-均质反应器-非均质反应器6.5反应器的设计与操作以上是化工原理各章节的知识点总结，涵盖了物理性质、能量转化、传质现象、化学反应等方面的内容。
这些知识点是化学工程与技术的基础，对于理解和应用化工原理具有重要意义。
化工原理第10章-3
1.0 a
xD R’ + 1
若已知蒸馏釜的汽化能力 υ (kmol/s)， 则精馏一釜料液所需时间为
τ=
V
xD R终+ 1 0 x We x W＇ x D 1.0
υ
回流比保持恒定的间歇精馏 已知F、 馏出液的平均组成， 已知 、xF、最终釜液组成 xWe 和馏出液的平均组成，确定适宜的回流 比和所需的理论板数。 比和所需的理论板数。 回流比与理论板数的确定 塔板数一定时， 塔板数一定时，任意时刻的 xD 与 xW 之间存在着相互制约的关系。 之间存在着相互制约的关系。 随过程的进行，操作线将平行下移， 随过程的进行，操作线将平行下移， 即操作线的起点和截距均在变。 即操作线的起点和截距均在变。 首先假设一最初的馏出液组成 xD始， 始 由设定的 xD始 与料液组成 xF 求出所需 始 的最小回流比。 的最小回流比。
V
L
D, xD
理论板数的确定
恒定 xD，终了时刻xW 最低，分离程度（xD-xW）最大，故所需理论板数应 以终了时刻为准。设终了时刻釜液组成为 xWe，可用图解法求理论板数。
理论板数的确定 根据 xD 与 xWe 按下式计算最小回流比
Rmin = xD − yWe yWe − xWe
1.0 a
y We xD Rmin + 1 0 x We x D 1.0
yn +1 = W W xn − xW V0 V0
1.0 a
因 xn=xW 时 yn+1=0，提馏段操作线 的终点在 x 轴上的 g 点（xW ,0） a 点出发绘梯级至 g 点得理论板数。 较之间接精馏，直接加热精馏所需 的理论板数稍有增加。因为直接加 热蒸汽的稀释作用，使得塔内物料 分离程度增加，当达到相同的馏出 液组成及回收率时需更多塔板。
化工原理第十章 蒸馏小结 PPT
●教学基本要求● 掌握双组分溶液的汽液相平衡;双组分连 续精馏的计算和分析。了解间歇精馏、特别 精馏和多组分精馏。掌握板式塔的结构和设 计。 学习本章重点应掌握的内容: (1)蒸馏操作的依据; (2)双组分物系的汽液相平衡; (3)精馏原理; (4)精馏操作线方程推导、意义与应用;
②在y x图上，两条操作线皆与对角线重合； ③全回流时所需理论板数最少，
lg[( xD ) ( xW )]
Nmin
1 xD 1 xW
lg
④多用于设备开车，调试及科学研究。
● 最小回流比Rmin：
Rmin
xD yq
yq xq
式中：xq、yq为q线与具有最小回流比操作线交
点坐标。
①影响Rmin的因素有：物系的相平衡曲线、 分离要求；
液具有负偏差,这种系统会出现最低蒸汽压和 相应的最高恒沸点,如硝酸—水溶液。
注意:不管是正偏差依然负偏差溶液,在恒 沸组成时,其溶液两相的组成皆相同,故无法用 一般蒸馏方法加以分离。
二、蒸馏过程 1、简单蒸馏 (1)流程:如下图所示,为一间歇操作过程。
10-4
(2)特点
●间歇操作过程;
●不稳定过程,随着蒸馏的进行,釜内液体中易 挥发组分的组成逐渐降低,与之相平衡的汽相中, 易挥发组分的组成亦随之降低,釜液温度不断升 高;
●侧线出料和多股进料
侧线出料和多股进料可将塔分成若干段,
各段分别有相应的操作线,各股进料亦分别
有相应的q线方程和q线。各段的操作线方程
通过每段的物料衡算推导出。
●加设中间再沸器或中间冷凝器的情况
从用能的角度来考虑,加设中间再沸器可 降低高温热源的能量热耗,而加设中间冷凝器, 则能够节约低温冷剂的消耗量。但不管是加 设中间再沸器依然中间冷凝器对分离都是不 利的。
（完整版）化工原理各章节知识点总结
（完整版）化工原理各章节知识点总结第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。
定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p 不随时间而变化。
轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。
流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。
系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。
控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。
通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。
气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。
有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。
边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。
化工原理各章知识点汇总
相平衡方程：
连续精馏过程计算（物料衡算、热量衡算、操作线方程、q线方程、最小回流比）：
逐板计算法；
气液
传质
设备
概念
液沫夹带；气泡夹带；漏液；夹带液泛；溢流液泛；板效率；返混；湿板效率；正系统；负系统；填料的特性（比表面积、空隙率、几何形状）
基本理论
（或知识点）
传质设备分类；板式塔构件；填料塔构件；筛板塔气液接触状态分类；筛板塔阻力（组成、各自特点）；气液两相非理想流动；负荷性能图（组成、操作弹性、调节）；液体成膜的条件；填料塔的持液量；填料塔液泛；填料塔实际气速与液泛气速的关系；填料塔的附属机构；
颗粒沉降速度：
斯托克斯区：
牛顿区：
降尘室生产能力；
传热
概念
载热体；传热速率；热流量；温度梯度；强制对流；自然对流；定性温度；汽化核心；膜状冷凝；滴状冷凝；黑体；灰体；镜体；黑度；总传热系数；壳程；管程；逆流传热；并流传热；
基本理论
（或知识点）
传热分类；傅里叶导热定律；导热系数；对流给热系数及其方程；总传热速率方程；热阻分析；黑体辐射热流量；
气体
吸收
概念
平衡溶解度；分子扩散；对流传质；主体流动；等分子反向扩散；单向扩散；漂流因子；最小液气比；
基本理论
（或知识点）
亨利定律；亨利系数；相平衡与吸收过程的关系；费克定律；扩散系数（及影响因素）；对流传质速率；对流传质准数关联式（各准数的物理意义、影响因素等）；对流传质理论（有效膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论）；相际传质速率；传质总系数；传质阻力的控制（液膜控制、气膜控制）；传质单元数；传质单元高度；吸收因素法；高含量气体吸收的特点；化学吸收的优点；
重要理论
亨利定律：
化工原理下 第10章 吸收—本章小结
【填空题】
5.某逆流解吸塔，若气液入口组成及温度、压力均不变， 而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，气体出口 组成ya将_______。液体出口组成xb将________，溶质解 吸率将________。 上升；降低；上升；
【简答题】
操作中的吸收塔，若吸收剂入塔浓度Xa降低，其他操作 条件不变，试定性分析气体出塔浓度Ya，液体出塔浓度 Xb的变化趋势，并请在X-Y图上示意画出变化前后的操 作线和平衡线。
分传质速率
N A kG ( pG pi ) k y ( y yi )
总传质速率
N A KG ( pG pe ) K y ( y ye ) KY (Y Ye )
传质阻力
1 1 1 K G k G Hk L 1 1 m K y k y kx 1 H 1 K L kG k L 1 1 1 K x mk y k x
基本概念
设
操
吸收基本原理
计 作
传质理论与传质系数
基本概念
设
计
吸收基本原理 相 平 衡 物料衡算 吸收速率
操
作
传质理论与传质系数
熟练掌握亨利定律的三种表达形式
m E/P
pe E x ye m x pe c / H
cM s E H Ms H
t E , H , m P m , E、 H 不变
基本概念
设
吸收率
吸收基本原理
最小液气比 吸收因数 液膜控制
操
计
解吸因数 气膜控制
作
传质单元数 传质单元高度 传质理论与传质系数
基本概念 计算填力法——平衡线为直线
吸收(解吸)因数法——过原点直线 图解积分法——平衡线为曲线 操
化工原理第10章-2
n+1 V’, yn+1
V’, yW
L′xn − V ′yn +1 = WxW
WxW L′ yn +1 = xn − V′ V′
—— 提馏段操作线方程
L’, xW W, xW
操作线方程的在图上的画法
精馏段操作线方程
y
1.0
R xD yn +1 = xn + R +1 R +1
提馏段操作线方程
a
WxW L′ yn +1 = xn − V′ V′
z = HETP ⋅ N
板式塔精馏过程的基本计算式 精馏过程的基本计算式
Vn, yn, IV,n Ln-1, xn-1, IL,n-1
板式精馏塔计算式：
物料衡算式 热量衡算式 相平衡方程 V n +1 + L n −1 = V n + L n
Vn+1, yn+1, IV,n+1 Ln, xn, IL,n
恒摩尔流假设只适用于被分离组分的沸点和汽化潜热相差不大情况。 只要被分离组分的汽化潜热接近，就可认为恒摩尔流假定成立。 恒摩尔流假定的引入，使得连续精馏过程计算大大简化。 双组分精馏计算，仅需轻组分物料衡算式与相平衡关系式。 对精馏段而言
Vy n +1 + Lx n −1 = Vy n + Lx n
理论板和板效率（Ideal plate and plate efficiency） 理论板的概念（Concept of ideal plate） （1）汽、液两相在板上充分接触混合； （2）离开塔板的汽、液两相达到平衡。 离开理论板汽液两相：温度相等，组成互成平衡，满足t-x(y) 相图。 实际塔板--两相接触的时间和充分程度有限，气液两相未达到平衡。 实际塔板的传递过程十分复杂，与物系性质、塔板操作条件和塔板结构 等因素有关，离开实际塔板的汽液两相其温度和组成关系很难用简单的 关系式表达。 计算中，首先根据分离任务计算出所需的理论板数，然后再根据所选塔 板类型以塔板效率进行修正，从而确定出所需的实际塔板数。
化工原理公式及各个章节总结汇总
化⼯原理公式及各个章节总结汇总第⼀章流体流动与输送机械1. 流体静⼒学基本⽅程：gh p p ρ+=022. 双液位U 型压差计的指⽰: )21(21ρρ-=-Rg p p )3. 伯努⼒⽅程：ρρ222212112121p u g z p u g z ++=++4. 实际流体机械能衡算⽅程：f W p u g z p u g z ∑+++=++ρρ222212112121+ 5. 雷诺数：µρdu =Re6. 范宁公式：ρρµλfp dlu u d l Wf ?==??=22322 7. 哈根-泊谡叶⽅程：232d lup f µ=8. 局部阻⼒计算：流道突然扩⼤：2211??-=A A ξ流产突然缩⼩：??? ??-=2115.0A A ξ第⼆章⾮均相物系分离1. 恒压过滤⽅程：t KA V V V e 222=+令A V q /=，A Ve q e /=则此⽅程为：kt q q q e =+22第三章传热1. 傅⽴叶定律：n t dAdQ ??λ-=，dxdtQ 21-=λ，或mA b tQ λ?=4. 单层圆筒壁的定态热传导⽅程： )ln1(21221r r t t l Q λπ-=或m A b t t Q λ21-=5. 单层圆筒壁内的温度分布⽅程：C r l Qt +-=ln 2λπ（由公式4推导） 6. 三层圆筒壁定态热传导⽅程：34123212141ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-=7. ⽜顿冷却定律：)(t t A Q w -=α，)(T T A Q w -=α8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λµCp =Pr 格拉晓夫数223µρβtl g Gr ?= 9. 流体在圆形管内做强制对流：10000Re >，1600Pr 6.0<<，50/>d lk Nu Pr Re 023.08.0=，或kCp du d??=λµµρλα8.0023.0，其中当加热时，k=0.4，冷却时k=0.3 10. 热平衡⽅程：)()]([1222211t t c q T T c r q Q p m s p m -=-+=⽆相变时：)()(12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=，若为饱和蒸⽓冷凝：)(12221t t c q r q Q p m m -== 11. 总传热系数：21211111d d d d b K m ?+?+=αλα 12. 考虑热阻的总传热系数⽅程：212121211111d d R R d d d d b K s s m ?++?+?+=αλα 13. 总传热速率⽅程：t KA Q ?=14. 两流体在换热器中逆流不发⽣相变的计算⽅程：p m p m p m c q c q c q KA t T t T 15. 两流体在换热器中并流不发⽣相变的计算⽅程：+=--22111122111ln p m p m p m c q c q c q KA t T t T 16. 两流体在换热器中以饱和蒸⽓加热冷流体的计算⽅程：2221ln p m c q KAt T t T =--第四章蒸发1.蒸发⽔量的计算：110)(Lx x W F Fx =-= 2.⽔的蒸发量：)1(1x x F W -=3. 完成时的溶液浓度：WF F x -=04.单位蒸⽓消耗量：rr D W '=，此时原料液由预热器加热⾄沸点后进料，且不计热损失，r 为加热时的蒸⽓汽化潜热r ’为⼆次蒸⽓的汽化潜热 5.传热⾯积：mt K QA ?=，对加热室作热量衡算，求得Dr h H D Q c =-=)(，1t T t -=?，T 为加热蒸⽓的温度，t 1为操作条件下的溶液沸点。
化工原理公式及各章节总结汇总
第一章 流体流动与输送机械1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=022. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p )3. 伯努力方程：ρρ222212112121p u g z p u g z ++=++4. 实际流体机械能衡算方程：f W p u g z p u g z ∑+++=++ρρ222212112121+ 5. 雷诺数：μρdu =Re6. 范宁公式：ρρμλfp d lu u d l Wf ∆==⋅⋅=22322 7. 哈根-泊谡叶方程：232d lup f μ=∆ 8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2211⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A ξ流产突然缩小：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2115.0A A ξ第二章 非均相物系分离1. 恒压过滤方程：t KA V V V e 222=+令A V q /=，A Ve q e /=则此方程为：kt q q q e =+22第三章 传热1. 傅立叶定律：n t dAdQ ϑϑλ-=，dxdt A Q λ-= 2. 热导率与温度的线性关系：)1(0t αλλ+= 3. 单层壁的定态热导率：bt t AQ 21-=λ，或mA b tQ λ∆=4. 单层圆筒壁的定态热传导方程： )ln1(21221r r t t l Q λπ-=或m A b tt Q λ21-=5. 单层圆筒壁内的温度分布方程：C r l Qt +-=ln 2λπ（由公式4推导）6. 三层圆筒壁定态热传导方程：34123212141ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-=7. 牛顿冷却定律：)(t t A Q w -=α，)(T T A Q w -=α8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λμCp =Pr 格拉晓夫数223μρβtl g Gr ∆= 9. 流体在圆形管内做强制对流：10000Re >，1600Pr 6.0<<，50/>d lk Nu Pr Re 023.08.0=，或kCp du d ⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λμμρλα8.0023.0，其中当加热时，k=，冷却时k= 10. 热平衡方程：)()]([1222211t t c q T T c r q Q p m s p m -=-+=无相变时：)()(12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=，若为饱和蒸气冷凝：)(12221t t c q r q Q p m m -== 11. 总传热系数：21211111d d d d b K m ⋅+⋅+=αλα 12. 考虑热阻的总传热系数方程：212121211111d d R R d d d d b K s s m ⋅++⋅+⋅+=αλα 13. 总传热速率方程：t KA Q ∆=14. 两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--22111112211lnp m p m p m c q c q c q KA t T t T 15. 两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--22111122111lnp m p m p m c q c q c q KA t T t T 16. 两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程：2221ln p m c q KAt T t T =--第四章 蒸发1. 蒸发水量的计算：110)(Lx x W F Fx =-=2. 水的蒸发量：)1(1x x F W -= 3. 完成时的溶液浓度：WF F x -=4. 单位蒸气消耗量：rr D W '=，此时原料液由预热器加热至沸点后进料，且不计热损失，r 为加热时的蒸气汽化潜热r ’为二次蒸气的汽化潜热 5. 传热面积：mt K QA ∆=，对加热室作热量衡算，求得Dr h H D Q c =-=)(，1t T t -=∆，T 为加热蒸气的温度，t 1为操作条件下的溶液沸点。
化工原理第10章蒸馏
馏
段 平衡级 进料
提
x0 t0
yt
馏
L
段
返回目录
平衡级
液相 高纯t度, x B
汽相
y0 T0 V
冷凝器 馏出液
回流
理论板(平衡级) 加料板
再沸器 釜液32
第四节 二元连续精馏的分析与计算
分离程度不高
t
V yD
B
P
F xF
t
高温
高压
L xW
简单蒸馏 平衡蒸馏
精馏
xW
xF
x或y
A
yD
24
二、平衡蒸馏
2．平衡蒸馏的计算
3个未知数：V（或L）、yD、xW
总物料衡算：
F xF
F L V
Fx
F
LxW
VyD
2个方程
高温 高压
相平衡关系：
yD
xW 1 ( 1)xW
1个方程
t
杠杆原理：
LxF xW V yD xF
第十章 蒸馏
第一节 概述
一、什么是蒸馏？
利用各组分挥发度的差异将液体混合物 加以分离的单元操作称为蒸馏。
二、蒸馏在工业生产中的应用
❖获得高纯度产品； ❖获得粗馏分。 例如：
在酿酒业中饮料酒；
A易挥发组分 B
难挥发组分
部分汽化
溶液（A+B）
在石油炼制工业中，原油经蒸馏 后制取汽油、煤油、柴油等产品；
加热
x)
p
0 A
pB0
p
0 A
x
pB0
x (1 x)
y x 1 ( 1)x
令
p
0 A
----相对挥发度
化工原理公式及各个章节总结汇总
第一章 流体流动与输送机械1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=022. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p )3. 伯努力方程：ρρ222212112121p u g z p u g z ++=++4. 实际流体机械能衡算方程：f W p u g z p u g z ∑+++=++ρρ222212112121+ 5. 雷诺数：μρdu =Re6. 范宁公式：ρρμλfp dlu u d l Wf ∆==⋅⋅=22322 7. 哈根-泊谡叶方程：232d lup f μ=∆ 8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2211⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A ξ流产突然缩小：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2115.0A A ξ第二章 非均相物系分离1. 恒压过滤方程：t KA V V V e 222=+令A V q /=，A Ve q e /=则此方程为：kt q q q e =+22第三章 传热1. 傅立叶定律：n t dAdQ ϑϑλ-=，dxdtA Q λ-= 2. 热导率与温度的线性关系：)1(0t αλλ+= 3. 单层壁的定态热导率：bt t AQ 21-=λ，或mA b tQ λ∆=4. 单层圆筒壁的定态热传导方程： )ln1(21221r r t t l Q λπ-=或m A b t t Q λ21-=5. 单层圆筒壁内的温度分布方程：C r l Qt +-=ln 2λπ（由公式4推导） 6. 三层圆筒壁定态热传导方程：34123212141ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-=7. 牛顿冷却定律：)(t t A Q w -=α，)(T T A Q w -=α8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λμCp =Pr 格拉晓夫数223μρβtl g Gr ∆= 9. 流体在圆形管内做强制对流：10000Re >，1600Pr 6.0<<，50/>d lk Nu Pr Re 023.08.0=，或kCp du d ⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λμμρλα8.0023.0，其中当加热时，k=0.4，冷却时k=0.3 10. 热平衡方程：)()]([1222211t t c q T T c r q Q p m s p m -=-+=无相变时：)()(12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=，若为饱和蒸气冷凝：)(12221t t c q r q Q p m m -== 11. 总传热系数：21211111d d d d b K m ⋅+⋅+=αλα 12. 考虑热阻的总传热系数方程：212121211111d d R R d d d d b K s s m ⋅++⋅+⋅+=αλα 13. 总传热速率方程：t KA Q ∆=14. 两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--22111112211lnp m p m p m c q c q c q KA t T t T 15. 两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--22111122111ln p m p m p m c q c q c q KA t T t T 16. 两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程：2221ln p m c q KAt T t T =--第四章 蒸发1.蒸发水量的计算：110)(Lx x W F Fx =-= 2.水的蒸发量：)1(1x x F W -=3. 完成时的溶液浓度：WF F x -=04.单位蒸气消耗量：rr D W '=，此时原料液由预热器加热至沸点后进料，且不计热损失，r 为加热时的蒸气汽化潜热r ’为二次蒸气的汽化潜热 5.传热面积：mt K QA ∆=，对加热室作热量衡算，求得Dr h H D Q c =-=)(，1t T t -=∆，T 为加热蒸气的温度，t 1为操作条件下的溶液沸点。
化工原理 第10章
3
3
（6）气液两相流动的交互影响和载点
载点：气液两相流动的交互影响开始变
得比较显著的点。
（7）填料塔的液泛
泛点:开始出现液泛现象的点。 自载点以后，气液两相交互作用强烈。 气量增加，液膜将增厚，实际气速将进一步 增加；在泛点之前，每一个气量对应一个膜 厚，此时，液膜可能很厚，但气体仍保持为 连续相。 当气速增大至泛点时，出现了恶性的循 环，塔内滞液量将迅速增加，最后，液相转 为连续相，而气体转而成为分散相，传质效 果极差 。
EOG
y y n 1 * y n y n 1
(2)默弗里板效率 ——包括点效率和板上非理 想流动的影响。
E mv
y n y n 1 * y n y n 1
(3)湿板效率——包括默弗里板效率和板 间的非理想流动的影响。
Yn Yn1 Ea * y Yn1
筛孔塔板 优点：结构简单，造价低廉。设计优良的筛板 压降、效率和生产能力等大体与浮阀塔 板相当。 缺点：设计要求高，否则操作弹性小，难以操 作。
舌形塔板 优点：高生产能力，液沫夹带小。板上液层厚 度和板压降低。 缺点：当气速较大时，板上液层太薄，会使效 率显著降低。当气速很低时，易漏液。
10.2 填料塔
（7）填料塔对易起泡物系，填料塔更适合， 因填料对泡沫有限制和破碎的作用。 （8）对于腐蚀性物系，填料塔更适合，因可 采用瓷质填料。 （9）填料塔适合真空操作。 （10）对热敏性物系宜采用填料塔，因为填料 塔内的滞液量比板式塔少，物料在塔内的停留 时间短。 （11）填料塔的压降比板式塔小，因而对真空 操作更为适宜。
筛孔塔板的构造 －演示
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气液接触状态－演示
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空间上的反向流动 －演示
化工原理各章小结
5、熟悉连续精馏过程，了解板式塔的结构。
6、 掌握简单蒸馏，平衡蒸馏的特点及其应用。
7、精馏塔内多次同时部分气化和部分冷凝是怎样进 行的？ 8、什么是理论板？
9、掌握全塔物料衡算式的应用。
10、掌握平衡线方程，精馏段，提馏段操作线方程的 形式，物理意义及三条线的做法 11、什么是回流? 精馏操作为什么必须有回流?说明 回流比对精馏操作的影响?
12、什么是全回流和最小回流比?
13、掌握最小回流比的计算方法 。
14、掌握L和 L′、V 与 V′之间的关系。
15、掌握q线方程及其物理意义。
16、掌握逐板计算法及图解法计算理论塔板数的依据和 步骤，熟悉捷算法计算理论塔板数的方法。 17、什么是芬斯克方程与恩德伍德方程，其适用范围是 什么? 18、间歇精馏的特点是什么？ 19、何为恒沸精馏与萃取精馏？ 20、沸点、泡点及露点有什么不同？
第五章 传热
1、传热的基本方式有哪几种，各有什么特点？ 2、什么是稳定传热和不稳定传热？稳定传热的 特点是什么？ 3、热负荷与传热速率有什么区别？掌握热负荷 的不同的计算方法。
4、说明热传导基本定律（傅立叶定律）中各项 的意义。
5、导热系数的物理意义是什么？影响导热系数 的因素是什么？
6、掌握平壁热传导的计算，熟悉圆筒壁的导热计算。 7、导热系数、对流传热分系数及总传热系数有什么 不同?
第九章 萃取
1、什么是萃取？萃取分离的依据是什么？
2、萃取操作分为哪三个基本过程？何谓萃取相 与萃余相？
3、萃取分离液体混合物主要应用于什么情况下 更为经济合理？
4、掌握组成在三角形相图上的表示方法。 5、掌握三角形相图中的液－液相平衡（溶解度 曲线、联结线、辅助线及临界混溶点）。
化工原理各章节知识点总结
化工原理各章节知识点总结化工原理是化学工程专业的基础课程，主要介绍了化学工程的基本概念、理论和技术。
下面是各章节的知识点总结：第一章：化工原理的基本概念和性质1.化工原理的定义和基本任务2.化工原理的基本性质和特点3.化工原理的基本方法和技术第二章：化学平衡和能量平衡1.化学反应平衡的条件和表达式2.平衡常数和平衡常数表达式3.能量平衡的基本原理和方法4.热力学和热力学函数5.熵和化学势的概念和计算第三章：物相平衡1.物质在不同相之间存在的平衡条件2.相平衡的相图和相平衡计算3.蒸馏和萃取等物相平衡的应用第四章：质量平衡和物质迁移1.质量平衡的基本原理和方程2.质量平衡的应用：反应工艺和物料平衡3.物质迁移的基本理论和计算方法第五章：流体力学1.流体的基本概念和性质2.流体的连续性方程和动量方程3.流体的能量方程和压力损失4.流体的流动和阻力的计算第六章：传递现象1.传递现象的基本概念和分类2.传递现象的数学模型和方程3.质量传递、热量传递和动量传递的计算第七章：反应工程基础1.化学反应的速率和速率方程2.反应速率的测定和表达3.反应工程的热力学和动力学分析4.反应器的分析和设计第八章：传热和传质1.传热的基本机制和传热方式2.导热和对流传热的计算3.汽液传质和固液传质的计算第九章：流体传动和流动分布1.流体传动的基本方式和流动性质2.流体传动的计算和分析3.流动分布的原理和应用第十章：分离工程基础1.分离过程的基本概念和分类2.平衡分离的基本理论和计算3.萃取、吸附和蒸馏等分离工艺的应用第十一章：生化反应工程基础1.生物反应器的基本概念和种类2.酶反应和微生物反应的基本原理3.生化反应器的分析和设计以上是化工原理各章节的知识点总结，涵盖了化工原理的核心内容。
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二、设置倾斜的进气装置，使全部或部分气流斜向进入液层
塔板负荷性能图
1.漏液线 2.过量液沫夹带线 3.液量下限线 4.液量上限线 5.溢流液泛线
操作极限：操作线与负荷性能图的交点，分别表示 塔的上、下操作极限。
操作弹性：上下操作极限的气体流量之比。
10.1.4.1 空间上的反向流动 一、液沫夹带
液滴的一部分会被上升的气流裹挟至上层塔板的现象。 气量↑ →夹带量↑
主要影响因素
板间距HT↓ →夹带量↑
二、气泡夹带
——塔板上气液两相充分接触后，大量气泡随液体 流入降液管，液体在降液管中停留时间过短，气泡 来不及解脱，而被液体卷入下层塔板的现象。
10.1.4.2 空间上的不均匀流动
2. 默弗里板效率 ：
：分别为离开第n块和离开第n+1块板的气相平均组成。 ：与离开第n块塔板的液体平均组成 成平衡的气相组成。
3. 湿板效率：
默弗里板效率不仅考虑了两相之间的接触状况，同时 也计入了塔板上气液两相的非理想流动。但是，默弗里板效 率尚未考虑塔板间的非理想流动，即液沫夹带和漏液。
湿板效率在形式上和默弗里板效率没有区别， 但它包含了液沫夹带的影响。
10.1.7 板式塔的类型和结构
一、泡罩塔
构造：泡罩边缘开有纵向齿缝，泡罩安装在升气管顶部，升 气管直接与塔板连接固定。
组成：升气管、泡罩
泡罩塔板的优点： 不易发生漏液现象；操作弹性较大，塔板不易堵
塞；对各种物料的适应性强。 泡罩塔板的缺点：
结构复杂，材料耗量大，板上液层厚，塔板压降 大，生产能力及板效率较低。
溶剂
热交换。
气体
板式塔
板式塔
气、液两相接触方式 全塔：逆流接触 塔板上：错流接触
两相流动的推动力 液体：重力 气体：压力差
筛塔板的构造
①筛孔：塔板上的气体通道。 ②溢流堰（安装在每层塔板的出口）：使塔板上维持一定高度
的液层，保证两相充分接触。 堰长：lw 堰高：hw ③ 降液管：液体自上层塔板流到下层塔板的通道，多为弓形。
阀片
浮阀塔板
优点：◇结构简单，造价低 ◇塔板开孔率大，生产能力大 ◇操作弹性大（阀片可随气量变化自由升降） ◇板效率高（上升气流水平吹过液层，气液接触时间较长）
缺点：◇处理易结焦，高粘度的物料时，阀片易与塔板黏结。 ◇使用时会发生阀片脱落或卡死的现象，影响板效率和 操作弹性。
三种塔板的比较:
1. 生产能力： 筛板 > 浮阀 > 泡罩； 2. 压降： 泡罩 > 浮阀 > 筛板； 3. 操作弹性： 浮阀 > 泡罩 > 筛板； 4. 造价： 泡罩 > 浮阀 > 筛板； 5. 板效率： 浮阀、筛板相当 > 泡罩。
当气速过小时，使液体由筛孔直接落下的现象。
产生原因 气量过小 ； 塔板开孔率大。
10.1.6 板效率的表示
1.点效率 ：
EOG ------ 以气相表示的点效率； yn+1 ------ 进入第n 块塔板的气相的摩尔分率； y ------ 离开塔板上某点的气相的摩尔分率； y* ------ 与被考察点液相组成x 成平衡的气相摩尔分率；
不规则的填料表面有助于液膜的湍动。 三、填料塔内的液体分布
1.液体在乱堆填料层内流动所经历的 路径是随机的。
2在填料表面流动的液体会部分地汇 集成小沟，形成沟流，使部分填料 表面未能润湿。
10.2.4 填料塔的附属结构
一、支撑板
用途：支撑塔内填料，同时又能保证气液两相顺利 通过。
二、液体分布器
多孔管式
四、其它类型塔板
1.舌形塔板与浮动舌形塔板
2. 导向筛板
3. ADV浮阀塔板
7.2 填料塔
7.2.1 填料塔的结构及填料特性 7.2.2 填料塔的水力学特性 7.2.3 板式塔与填料塔比较
7.2.1 填料塔的结构及填料特性
一、填料塔结构及作用
1、填料层 ——提供气液接触的场所。
2、液体分布器 ——均匀分布液体，以避免发生沟流现象。
4.全塔效率 ：
对于一个特定的物系和特定的塔板结构，在塔的 上部和下部塔板效率并不相同。
必须指出：即使塔内各板效率相等，全塔效率在数值 上也不等于板效率。（基准不同）
10.1.7 提高塔板效率的措施
为提高塔板效率，设计者应当根据物系的性质 选择合理的结构参数和操作参数，力图增强相际传 质，减少非理想流动。
3、液体再分布器 ——避免壁流现象发生。
4、支撑板 ——支承塔内的填料及填料上的持液量， 同时又能保证气液两相顺利通过。
5、除沫器 ——防止塔顶气体出口处夹带液体。
二、填料作用及特性
1、填料作用 （1）提供气液接触面； （2）促使气液两相分散，并使液膜不断更新。
2、填料特性 （1）比表面积 a
定义：单位堆积体积所具有的表面积，m2/m3。
二、填料塔 1、适用于处理有腐蚀性的物料； 2、填料塔压力降较小，适用于真空蒸馏； 3、适用于处理易发泡的液体。
（2）空隙率 ε
定义：单位体积填料中所具有的空隙体积 ，m3/m3。
（3）填料的几何形状
比表面积、孔隙率大致接近而形状不同的两种填料在流体 力学与性质上可有显著区别。
（4）其它
填料的造价、强度、耐高温性、耐腐蚀性等。
三、常用填料 （参看： P136 图10-51）
形状
环形 （拉西环、鲍尔环、阶梯环） 鞍形 （矩鞍形、弧鞍形） 波纹形（板波纹、网状波纹）
10.1.2 筛板上的气液接触状态
气体通过筛孔的速度不同，导致两相在塔板上的接触状态不同。
1. 鼓泡接触状态 孔速很低，气泡数量不多，板上液层表面十分清晰。
液体：连续相 气体：分散相 传质面：气泡表面
2. 泡沫接触状态
液体：连续相 气体：分散相 传质面：不断更新的液膜表面
3. 喷射接触状态
液体：分散相 气体：连续相 传质面：不断更新的液滴表面
化工原理
principles of chemical engineering
第十章 气液传质设备小结
延安大学化学与化工学院
第十章 气液传质设备
10.1 板式塔——级式接触 10.2 填料塔——微分接触
气液传质设备
逐级接触式
微分接触式
10.1 板式塔——级式接触
10.1.1 概述
气、液两相在塔板上接触进行质、
材料：陶瓷、金属、塑料
堆放：整砌、乱堆
拉西环
鲍尔环
阶梯环
环
板波纹 鞍形环
金属英特洛克斯填料
10.2.2 气液两相在填料层内的流动
一、液体成膜的条件
液体能否在填料表面铺展成膜与填料的润 湿性有关。
适当选择填料的材质和表面性质，液体将 具有较大的铺展能力，可使用较少的液体获得 较大的润湿表面。
二、填料塔内液膜表面的更新
孔板式
槽式
作用：液体分布装置设于填料层顶部，用于将塔顶液体均匀 分布在填料表面上 。
三、液体再分布器
作用：改善向壁偏流 效应造成的液 体分布不均。
四、除沫器
丝网除沫器
垂直折板除沫器
作用：除去填料层顶部逸出的气体中的液滴，安装在液体分 布器上方。
10.2.5 板式塔与填料塔比较
一、板式塔 1、适用于塔径较大； 2、所需传质单元数或理论板数较多； 3、热量需从塔内移除； 4、适于较小液量； 5、适于处理有悬浮物的液体；
——工业上常用的是：喷射和泡沫接触状态。
10.1.3 气体通过筛板的阻力损失
——上升气流通过塔板时需要克服一定阻力，形成塔板压降
塔板压降
塔板本身干板的阻力损失hd
气流通过板上液层 的阻力损失h1
通过液层的摩擦阻力损失 克服板上泡沫层的静压 形成气液界面的能量消耗
10.1.4 筛板塔内气液两相的非理想流动
——泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代，在新建塔 设备中已很少采用。
二、筛板塔
（a）筛板操作示意图；（b）筛孔布置图
筛板
优点：◇结构简单，造价低 ◇塔板阻力小，生产能力较大 ◇气体分散均匀，传质效率高
缺点：◇筛孔易堵塞，不易处理易结焦、粘度大的物料
三、浮阀塔
结构：塔板上开孔，圆形阀片上装有限位的三条腿，阀片可随 气速的变化上、下自由浮动。
一、气体沿塔板的不均匀流动
液面有落差和液层波动， 引起气体分布不均匀
二、液体沿塔板的不均匀流动
10.1.5 板式塔的不正常操作现象
板式塔设计不良或操作不当，塔内将会产生一些使 塔根本无法工作的不正常操作。
一、液泛 1、夹带液泛 2、溢流液泛（降液管液泛）
液泛气速：塔板上开始出现恶性循环的气速
二、漏液