化工原理

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(完整版)化工原理知识点总结整理

(完整版)化工原理知识点总结整理

一、流体力学及其输送1.单元操作:物理化学变化的单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取。

2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。

3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μAdu/dy ,(F :剪应力;A :面积;μ:粘度;du/dy :速度梯度)。

4.两种流动形态:层流和湍流。

流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ;层流—2000—过渡—4000—湍流。

当流体层流时,其平均速度是最大流速的1/2。

5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C 。

6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d ,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re ,湍流时λ=F(Re ,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g ,(ξ:局部阻力系数,情况不同计算方法不同)7.流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);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,得到广泛的使用。

其不足之处在于局部阻力较大,孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损,因此要定期进行校正,同时流量较小时难以测定。

转子流量计的特点——恒压差、变截面。

8.离心泵主要参数:流量、压头、效率(容积效率ηv :考虑流量泄漏所造成的能量损失;水力效率ηH :考虑流动阻力所造成的能量损失;机械效率ηm :考虑轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失。

)、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象,气蚀余量);泵的型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。

9. 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度1.29 kg/m31atm =101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg(1)被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压-大气压(2)被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压-绝压= -表压10. 管路总阻力损失的计算 11. 离心泵的构件: 叶轮、泵壳(蜗壳形)和 轴封装置离心泵的叶轮闭式效率最高,适用于输送洁净的液体。

化工原理课程

化工原理课程

化工原理课程化工原理是化学工程专业的核心课程之一,它是化学工程学科的基础和核心,是学生学习化学工程专业的重要基础。

本课程主要介绍化工工艺的基本原理和基本方法,涉及化工原理的基本概念、基本理论和基本技术,是学生学习化学工程专业的基础课程之一。

首先,化工原理课程主要包括以下几个方面的内容。

首先是化工原理的基本概念和基本理论,包括化工原理的定义、基本概念、基本原理和基本方法等。

其次是化工原理的基本技术,包括化工原理的基本实验技术、基本分析技术和基本计算技术等。

最后是化工原理的应用技术,包括化工原理在工程实践中的应用和发展等。

其次,化工原理课程的学习方法和学习要点。

学习化工原理课程,首先要熟悉化工原理的基本概念和基本理论,理解化工原理的基本原理和基本方法。

其次要掌握化工原理的基本技术,包括化工原理的基本实验技术、基本分析技术和基本计算技术。

最后要了解化工原理的应用技术,包括化工原理在工程实践中的应用和发展。

在学习过程中,要注重理论联系实际,注重实践操作,注重创新思维,注重团队合作,注重综合应用。

再次,化工原理课程的教学目标和教学要求。

化工原理课程的教学目标是培养学生的化工原理分析能力和化工原理应用能力,培养学生的工程实践能力和工程创新能力,培养学生的团队合作能力和综合应用能力。

化工原理课程的教学要求是要注重培养学生的理论基础和实践技能,注重培养学生的创新意识和团队精神,注重培养学生的综合素质和综合能力,注重培养学生的工程素养和工程素质。

最后,化工原理课程的学习意义和发展前景。

化工原理课程是化学工程专业的核心课程之一,它是学生学习化学工程专业的重要基础,对于学生的学习和发展具有重要意义。

化工原理课程的发展前景是非常广阔的,随着化学工程领域的不断发展和进步,化工原理课程将会更加重要和有价值。

综上所述,化工原理课程是化学工程专业的核心课程之一,它是学生学习化学工程专业的重要基础,对于学生的学习和发展具有重要意义。

化工原理

化工原理

dp gdz 0

dp
g dz 0

设流体不可压缩,即密度ρ 与压力无关,可将上式积 分得:
p


gz 常数
对于静止流体中任意两点1和2,如图1-7所示:
p1


gz1
p2

gz2
p2 p1 g ( z1 z2 ) p1 gh
(1)位能

在重力场中,液体高于某基准面所具有的能量称为 液体的位能。液体在距离基准面高度为z时的位能相
当于流体从基准面提升高度为z时重力对液体所作的 功。

单位质量流体所具有的位能gz
[ gz ] m m m Nm m=Kg 2 = =J/Kg 2 s s Kg Kg
(2)动能
避免混淆,p=0.5atm(表压
或真空度)。
PB,绝
1.2.4压强的测量

两类: 利用机械原理制成的;应用流体静力学原理
设计的。 (1)简单测压管
pa R A 1• ..
p1=pa+ρ gR
1点表压:p1-pa=ρ gR
装置简单,只适用于测高于大气压的液体,不 适合测气体,且p1很大,R很高,不方便。
欧拉平衡方程 左边表示单位质量流体所受的力

若将该微元流体移动dl距离,此距离对x,y,z轴的分量 为dx、dy、dz,将上列方程组分别乘以dx、dy、dz并
相加得:
1 p p p ( dx dy dz ) ( Xdx Ydy 2=(ρ 0-ρ )gR
(4)倒U形管压差计 A—空气 B—被测液 pa=p1-ρ Bg(R+m) pa, =p2-ρ Bgm-ρ 空gR 因 pa= pa, 故 p1-ρ Bg(R+m)=p2-ρ Bgm-ρ p1-p2=(ρ B-ρ 空)gR =ρ BgR

化工原理-所有章节

化工原理-所有章节
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一、 化工生产过程
绪 论
1. 化工生产过程:对原料进行化学加工获得有用产 品的过程称为化工生产过程。
聚氯 乙烯 生产
CH2=CH2+Cl2 CH2Cl—CH2Cl CH2Cl—CH2Cl CHCl=CH2+HCl
2CH2=CH2+2HCl+O2
乙烯 氯 提纯 提纯 单体 合成 反应热 分 离
2CHCl-CH2+2H2O
1. 黏性
① 含义:当流体流动时,流体内部存在着内摩擦力, 这种内摩擦力会阻碍流体的流动,流体的这种特性称为 黏性。 ② 实验 (两平行平板间距很小)
面积A u F
y方向的速度 分布为线性
x 固定板
内摩擦力:运动着的流体内部相邻两流体层间的相 互作用力。
产生内摩擦力的根本原因:流体具有黏性。
2. 牛顿黏性定律
对分子运动作统计平均,以得到表征宏观现象的物理量
宏观上充分小 分子团的尺度<<所研究问题的特征尺寸
物理量都可看成是均匀分布的常量
V=10-5cm3 分子数目N=2.7×1014个
3. 连续性假定 ① 内容 流体由无数的彼此相连的流体质点组成,是一种连 续性介质,其物理性质和运动参数也相应连续分布。 ② 适用范围 绝大多数情况适用,但高真空下的气体不适用。
1.1.2 流体流动中的作用力
一、质量力 作用于所考察对象的每一个质点上的力,并与流 体的质量成正比
二、表面力 1. 表面力:作用于所考察对象表面上的力,与表面积 成正比。 2. 应力:单位面积上所受到的表面力。
3. 表面力的分解
切向力(剪力) 表面力 法向力
剪应力
拉力
压力
拉应力

化工原理的理论基础

化工原理的理论基础

化工原理的理论基础
化工原理的理论基础包括物质平衡、能量平衡、动量平衡和化工过程的基本原理等。

1. 物质平衡:物质平衡是指在化工过程中物质的输入和输出之间的平衡关系。

它基于质量守恒定律,要求在化工过程中所涉及的各种物质的输入和输出量必须保持平衡,以确保化工过程的效率和稳定性。

2. 能量平衡:能量平衡是指在化工过程中能量的输入和输出之间的平衡关系。

它基于能量守恒定律,要求在化工过程中所涉及的各种能量的输入和输出量必须保持平衡,以确保化工过程的热力学效率和能源利用率。

3. 动量平衡:动量平衡是指在化工过程中流体的流动和传递过程中动量的输入和输出之间的平衡关系。

它基于动量守恒定律,要求在化工过程中流体的输入和输出的动量必须保持平衡,以确保化工过程的流体力学效率和流体传递性能。

4. 化工过程基本原理:化工过程基本原理是指化工过程中涉及的各种化学反应、物理变化和物质传递等基本原理。

这些原理包括质量守恒定律、能量守恒定律、动量守恒定律、物质传递和反应动力学等。

通过理解和应用这些基本原理,可以设计和控制化工过程,实现所需的物质转化和产品制备。

总之,化工原理的理论基础涵盖了物质平衡、能量平衡、动量平衡和化工过程的
基本原理,这些基础理论对于化工过程的设计、控制和优化都起着重要的指导作用。

化工原理

化工原理

1. 吸收操作所用的液体称为吸收剂或溶剂;混合气中,被溶解的组分称为溶质或吸收质;不被溶解的组分称为惰性气体或载体;所得到的溶液称为吸收液,其成分是溶剂与溶质;排出的气体称为吸收尾气。

如果吸收剂的挥发度很小,则其主要成分为惰性气体以及残留的溶质。

2. 吸收的依据:溶质在溶剂中的溶解度。

3. 亨利定律:*A P Ex =。

在一定的气相平衡分压下,E 值小,液相中溶质的摩尔分数大,即溶质的溶解度打。

易溶气体的E 值小,难溶气体的E 值大。

对一定的物系,温度升高,E 值增大4. *A A C P H= H 值越大,则液相的平衡浓度越大,溶解度大。

H 值随温度升高而减小。

5. *y mx = 在一定的气相平衡摩尔分数下,m 值小,液相中溶质的摩尔分数大,即溶质溶解度大。

易溶气体的m 值小,难溶气体的m 值大。

m 值随温度升高而增大。

6. 用气相组成y 表示传质方向与推动力 由相平衡关系求出与液相组成x 相平衡的气相组成y*当y>y*时,溶质从气相向液相传递,为吸收过程。

其传质推动力为(y-y*)当y<y*时,溶质从液相向气相传递,为解析过程,其传质推动力为(y*-y )用液相组成x 表示传质方向与推动力 由相平衡关系求出与气象组成y 相平衡的液相组成x*当x*>x 时,溶质从气相向液相传递,为吸收过程,其传质推动力为(x*-x )当x*<x 时,溶质从液相向气相传递,为解析过程,其传质推动力为(x-x*)7. 气膜控制与液膜控制 当溶质的溶解度很大,即其相平衡常数m 很小时,液膜传质阻力x m k 比气膜传质阻力1yk 小很多,则相间传质总阻力=气膜阻力,传质阻力集中于气膜中,称为气膜阻力控制或气膜控制(Hcl 溶解于水或稀盐酸中,氨溶解于水或稀氨水中)。

当溶解度很小,即m 很大时,气膜阻力1ymk 比液膜阻力1x k 小很多,则相间传质总阻力=液膜阻力,传质阻力集中于液膜中,称为液膜阻力控制或液膜控制(用水吸收氧或氢)。

化工原理绪论

化工原理绪论

绪论一、《化工原理》课程的研究对象与性质1. 研究对象《化工原理》课程是研究化工生产过程中共有的物理操作过程的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算与设备选型。

通常将这些物理操作过程称为单元操作。

2. 单元操作(Unit Operations)使物质发生状态、组成、能量上变化的操作称为单元操作。

单元操作的研究包括“过程”和“设备”两个方面的内容,故单元操作又称为化工过程和设备。

化工原理是研究诸单元操作共性的课程。

一切化工生产过程不论其生产规模大小,除化学反应外,其它均可分解为一系列的物理加工过程。

这些物理加工过程称为“单元操作”。

流体输送、过滤、沉降、搅拌、颗粒流态化、气力输送、加热冷却、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶等。

3. 《化工原理》课程的内容➢通过什么样的工程方法和设备来实现其工艺过程?反应物如何供给、产物又如何分离?➢如何提供反应所需的热量及使用反应放出的热量?➢怎样才能从工业规模生产中获得最佳的经济效益?4. 《化工原理》在化工领域中的地位本课程不是教学生如何合成得到新的物质?如何提取新的物质?如何表征新的物质?这是化学家的事情。

化学工程研究的是如何把化学家们的小试研究成果开发放大为中试,再开发为生产规模。

是在科学实验与化工之间架桥的工作,是直接为人类服务的创造价值的劳动。

5. 共同的研究对象——传递过程. 物理性操作,即只改变物料的状态或物性,并不改变化学性质;. 它们都是化工生产过程中共有的操作,但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异;. 对同样的工程目的,可采用不同的单元操作来实现;. 某单元操作用于不同的化工过程,其基本原理并无不同,进行该操作的设备也往往是通用的。

具体应用时也要结合各化工过程的特点来考虑,如原材料与产品的理化性质,生产规模等。

实际问题的复杂性—过程、体系、设备、工程性强、计算量大6. 单元操作按操作的目的分类如下:. 物料的加压、减压和输送、物料的混合、非均相混合物的分离--动量传递过程. 物料的加热或冷却――热量传递过程. 均相混合物的分离――质量传递过程以上三种传递过程简称“三传”。

化工原理

化工原理

化工原理绪论部分1. 单元操作:根据化工生产的操作原理,可将其归纳为应用较广的数个基本操作过程,如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、萃取、吸附及干燥等,这些基本操作过程称为单元操作。

任何一种化工产品的生产过程都是由若干单元操作及化学反应过程组合而成的。

2.单元操作与“三传”过程:①动量传递过程。

③质量传递过程。

②热量传递过程。

3.单元操作计算:(1)物料衡算:它是以质量守恒定律为基础的计算:用来确定进、出单元设备(过程)的物料量和组成间的相互数量关系,了解过程中物料的分布与损耗情况,是进行单元设备的其它计算的依据。

(2)能量衡算:它是以热力学第一定律即能量守恒定律为基础的计算,用来确定进、出单元设备(过程)的各项能量间的相互数量关系,包括各种机械能形式的相互转化关系,为完成指定任务需要加入或移走的功量和热量、设备的热量损失、各项物流的焓值等。

第一章 流体流动1.流体:是由许多离散的彼此间有一定间隙的、作随机热运动的单个分子构成的。

通常是气体和液体的统称2.密度:单位体积流体所具有的质量称为流体的密度,单位为kg ,其表示式为 ρ=V/m 比容:单位质量流体所具有的体积,其单位为m 3/kg ,在数值上等于密度的倒数。

v=1/ρ 压强:垂直作用于单位面积上且方向指向此面积的力,称为压强,其表示式为 P=F/A3.等压面:在静止的、连续的同一液体内,处于同一水平面上的各点,因其深度相同,其压力亦相等。

4.流量与流速:(一)流量<1>.体积流量:单位时间内流经通道某一截面的流体体积,用V s ,表示,其单位为m 3/s(或 m 3/h)。

<2>.质量流量:单位时间内流经通道某一截面的流体质量,用W s 表示,其单位为kg/s(或 kg/h)。

当流体密度为ρ时,体积流量y ,与质量流量W s 的关系为: Ws =V s ρ(二) 流速:单位时间内流体微团在流动方向上流过的距离,其单位为m/s 。

化工原理知识点

化工原理知识点

绪论1.单元操作的分类:流体动力学过程、传热过程、传质过程、热质传递过程。

2.化工原理:是研究化工单元操作的基本原理、典型设备的结构和工艺尺寸计算的一门技术基础课,化工原理的学习必须以高等数学,物理学,和物理化学等课程为基础。

第一章流体流动1.粘度:流体具有粘性,表征流体粘性的物理性质称为粘滞系数,简称粘度,符号μ表示。

2.压力的单位换算1标准大气压(atm)=1.013×105Pa=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=760mmHg3.U形压差计(计算) P1-P2 = R(ρ0-ρ)g4.P16 公式1-33、1-34、1-355.流体的流动类型:层流、湍流。

6.雷诺数Re≤2000时,流动类型为层流;2000<Re<4000时,流动类型不稳定,为过渡区;Re≥4000,流动类型为湍流。

7.湍流摩擦系数:λ= f(Re,ε/d) 即与雷诺数、相对粗糙度有关。

8.P33 例1-10(计算)9.流速测量的工具:测速管(皮托管)、孔板流量计、文氏流量计、转子流量计。

第二章流体输送机械1.气体与液体不同,气体具有可压缩性。

用于输送液体的机械称为泵,用于输送气体的机械称为风机及压缩机。

2.气缚:如果离心泵在启动前未充满被输送液体,则泵壳内存在空气。

由于空气密度很小,所产生的离心力也很小。

此时,在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。

这样,虽然启动了离心泵,但不能输送液体。

此现象称为“气缚”。

汽蚀:离心泵安装高度提高时,将导致泵内压力降低,泵内压力最低点通常位于叶轮叶片进口稍后的一点附近。

当此处压力降至被输送液体的饱和蒸汽压时,将发生沸腾,所生成的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中,又因压力迅速增大而急剧冷凝。

会使液体以很大的速度从周围冲向气泡中心,产生频率很高、瞬时压力很大的冲击,这种现象称为汽蚀现象。

本质原因:入口压力小于流体输送温度下的饱和蒸汽压。

3.离心泵的主要性能参数工作原理基本部件:叶轮(6~12片后弯叶片);泵壳(蜗壳)(集液和能量转换装置);轴封装置(填料函、机械端面密封)。

化工原理

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百科名片化工原理化学工程学及其进展化学工程学,以化学、物理和数学原理为基础,研究物料在工业规模条件下,它所发生物理或化学点击此处添加图片说明状态变化的工业过程及这类工业过程所用装置的设计和操作的一门技术学科。

化学工程学的进展:三阶段:单元操作:20世纪初期。

单元操作的物理化学原理及定量计算方法,奠定了化学工程做为一门独立工程学科的基础。

“三传一反”概念:20世纪60年代多分支:20世纪60年代末。

形成了单元操作、传递过程、反应工程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及控制等完整体系。

目录英文名称0.1 化学工程学科的进展单元操作图书信息内容简介图书目录绪论第1章流体流动原理及应用第2章传热及传热设备第3章传质原理及应用第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离第5章固体干燥第6章其他单元附录化工原理(第三版上册)化工原理(第三版)(下册)内容简介目录一、上册二、下册英文名称0.1 化学工程学科的进展单元操作图书信息图书目录绪论第1章流体流动原理及应用第2章传热及传热设备第3章传质原理及应用第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离第5章固体干燥第6章其他单元附录化工原理(第三版上册)化工原理(第三版)(下册)内容简介目录一、上册二、下册展开编辑本段英文名称Chemical Engineering Principles编辑本段0.1 化学工程学科的进展单元操作化工生产是以化学变化或化学处理为主要特征的工业生产过程。

在化学工业中,对原料进行大规模的加工处理,使其不仅在状态与物理性质上发生变化,而且在化学性质生也发生变化,成为合乎要求的产品,这个过程即叫化工生产过程。

以氯碱生产为例说明化工生产过程的基本步骤。

可见,虽然电解反应为核心过程,但大量的物理操作占有很大比重。

另外象传热过程,不仅在制碱中,在制糖、制药、化肥中都需要,在传热过程物料的化学性质不变,遵循热量传递规律,通过热量交换的方式实现,所用设备均为换热器,作用都是提高或降低物料温度,为一普遍采用的操作方式。

《化工原理》基本知识点

《化工原理》基本知识点

《化⼯原理》基本知识点第⼀章流体流动⼀、压强1、单位之间的换算关系:221101.3310330/10.33760atm kPa kgf m mH O mmHg====2、压⼒的表⽰(1)绝压:以绝对真空为基准的压⼒实际数值称为绝对压强(简称绝压),是流体的真实压强。

(2)表压:从压⼒表上测得的压⼒,反映表内压⼒⽐表外⼤⽓压⾼出的值。

表压=绝压-⼤⽓压(3)真空度:从真空表上测得的压⼒,反映表内压⼒⽐表外⼤⽓压低多少真空度=⼤⽓压-绝压3、流体静⼒学⽅程式0p p ghρ=+⼆、⽜顿粘性定律F du A dyτµ==τ为剪应⼒;dudy为速度梯度;µ为流体的粘度;粘度是流体的运动属性,单位为Pa·s;物理单位制单位为g/(cm·s),称为P (泊),其百分之⼀为厘泊cp111Pa s P cP== 液体的粘度随温度升⾼⽽减⼩,⽓体粘度随温度升⾼⽽增⼤。

三、连续性⽅程若⽆质量积累,通过截⾯1的质量流量与通过截⾯2的质量流量相等。

111222u A u A ρρ=对不可压缩流体1122u A u A =即体积流量为常数。

四、柏努利⽅程式单位质量流体的柏努利⽅程式:22u p g z We hfρ++=-∑22u pgz E ρ++=称为流体的机械能单位重量流体的能量衡算⽅程:HfHe p u z -=?+?+?ρ22z :位压头(位头);22u g :动压头(速度头);pρ:静压头(压⼒头)有效功率:Ne WeWs =轴功率:NeN η=五、流动类型雷诺数:Re du ρµ=Re 是⼀⽆因次的纯数,反映了流体流动中惯性⼒与粘性⼒的对⽐关系。

(1)层流:Re 2000≤:层流(滞流),流体质点间不发⽣互混,流体成层的向前流动。

圆管内层流时的速度分布⽅程:2max 2(1)r r u u R=-层流时速度分布侧型为抛物线型(2)湍流Re 4000≥:湍流(紊流),流体质点间发⽣互混,特点为存在横向脉动。

《化工原理》公式总结

《化工原理》公式总结

《化工原理》公式总结化工原理是化学工程与化学技术的基础课程之一,主要涵盖了化学工程量的单位与转化、物质平衡、能量平衡、物质和能量平衡的综合应用等内容。

在学习化工原理时,我们会接触到各种各样的公式,这些公式是化工原理的重要知识点,也是我们日后进行工程设计和实践操作的基础。

下面是对于《化工原理》中常用公式的总结:1.化学工程量的单位与转化:-物质的量(n):n=m/M其中,n为物质的量,m为物质的质量,M为物质的摩尔质量。

-质量与浓度的关系:C=m/V其中,C为浓度,m为溶质的质量,V为溶液的体积。

-分子量:M=m/n其中,M为摩尔质量,m为质量,n为物质的量。

-摩尔浓度(C):C=n/V其中,C为摩尔浓度,n为溶质的量,V为溶液的体积。

2.物质平衡:-输入质量流率=输出质量流率+产物质量流率m1=m2+m3-输入摩尔流率=输出摩尔流率+产物摩尔流率n1=n2+n3-输入物质量浓度=输出物质量浓度+产物物质量浓度C1=C2+C3-输入物质摩尔浓度=输出物质摩尔浓度+产物物质摩尔浓度C1=C2+C33.能量平衡:-输入能量流率=输出能量流率+产物能量流率Q1=Q2+Q3-比热容:Cp=Q/(m*ΔT)其中,Cp为比热容,Q为吸收或放出的热量,m为物质的质量,ΔT 为温度变化。

-等效热容:Cp=Q/(m*ΔT)-热量转化效率:η=(Q1-Q2)/Q1其中,η为热量转化效率,Q1为输入的热量,Q2为产出的热量。

4.物质和能量平衡的综合应用:- 塔板间液相物质平衡方程:(n1 * y1) + (n2 * y2) + ... + (nm * ym) = (n1 * x1) + (n2 * x2) + ... + (nm * xm)其中,n为摩尔流率,y为液相的摩尔分数,x为气相的摩尔分数,m 为塔板总数。

- 塔板间液相能量平衡方程:(h1 * n1 * y1) + (h2 * n2 * y2)+ ... + (hm * nm * ym) = (h1 * n1 * x1) + (h2 * n2 * x2) + ... + (hm * nm * xm)其中,h为液相的比焓,n为摩尔流率,y为液相的摩尔分数,x为气相的摩尔分数,m为塔板总数。

《化工原理》电子档

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目录第一章流体流动与输送设备 (3)第一节流体静力学 (3)第二节流体动力学 (5)第三节管内流体流动现象 (7)第四节流体流动阻力 (8)第五节管路计算 (11)第六节流速与流量的测量 (11)第七节流体输送设备 (13)第二章非均相物系分离 (21)第一节概述 (21)第二节颗粒沉降 (22)第三节过滤 (25)第四节过程强化与展望 (27)第三章传热 (28)第一节概述 (28)第二节热传导 (28)第三节对流传热 (30)第四节传热计算 (30)第五节对流传热系数关联式 (31)第六节辐射传热 (34)第七节换热器 (35)第四章蒸发 (37)第一节概述 (37)第二节单效蒸发与真空蒸发 (37)第三节多效蒸发 (40)第四节蒸发设备 (41)第五章气体吸收 (42)第一节概述 (42)第二节气液相平衡关系 (45)第三节单相传质 (46)第四节相际对流传质及总传质速率方程 (49)第五节吸收塔的计算 (51)第六节填料塔 (58)第六章蒸馏 (60)第一节概述 (60)第二节双组分物系的气液相平衡 (60)第三节简单蒸馏和平衡蒸馏 (62)第四节精馏 (63)第五节双组分连续精馏的计算 (63)第六节间歇精馏 (67)第七节恒沸精馏与萃取精馏 (67)第八节板式塔 (67)第九节过程的强化与展望 (69)第七章干燥 (71)第一节概述 (71)第二节湿空气的性质及湿度图 (71)第三节干燥过程的物料衡算与热量衡算 (73)第四节干燥速率和干燥时间 (75)第五节干燥器 (76)第六节过程强化与展望 (78)第一章 流体流动与输送设备第一节 流体静力学流体静力学主要研究流体处于静止时各种物理量的变化规律。

1-1-1 密度单位体积流体的质量,称为流体的密度。

),(T p f =ρ液体密度 一般液体可视为不可压缩性流体,其密度基本上不随压力变化,但随温度变化,变化关系可从手册中查得。

液体混合物的密度由下式计算:n n m a a a ρρρρ+++= 22111式中,i a 为液体混合物中i 组分的质量分数;气体密度 气体为可压缩性流体,当压力不太高、温度不太低时,可按理想气体状态方程计算RT pM =ρ一般在手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度下的数值,若条件不同,则此值需进行换算。

什么是化工原理

什么是化工原理

什么是化工原理
化工原理是研究化学工程中的基本原理和规律的学科。

其主要内容包括物质的组成、结构和性质,物质转化的热力学、动力学和传质过程,以及化工工艺的设计与优化等。

通过对化学反应和物质运动、传递的研究,化工原理可以指导工业生产中的化工过程的设计和操作,并解决化工工业中常见的问题,如反应速率、产物选择、产率、能量消耗等。

化工原理的研究内容与其他学科密切相关,如化学、材料科学、机械工程、热力学等,因此化工原理是化学工程领域的基础学科,对于化学工程师的培养具有重要意义。

化工原理基本概念和原理

化工原理基本概念和原理

化工原理基本概念和原理化工原理基本概念和原理蒸馏––––基本概念和基本原理利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。

这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。

对于均相物系,必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。

蒸馏操作采用改变状态参数的办法(如加热和冷却)使混合物系内部产生出第二个物相(气相);吸收操作中则采用从外界引入另一相物质(吸收剂)的办法形成两相系统。

一、两组分溶液的气液平衡1.拉乌尔定律理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律:p A=p A0x A p B=p B0x B=p B0(1—x A)根据道尔顿分压定律:p A=Py A而P=p A+p B则两组分理想物系的气液相平衡关系:x A=(P—p B0)/(p A0—p B0)———泡点方程y A=p A0x A/P———露点方程对于任一理想溶液,利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成;反之,已知一相组成,可求得与之平衡的另一相组成和温度(试差法)。

2.用相对挥发度表示气液平衡关系溶液中各组分的挥发度v可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示,即v A=p A/x A v B=p B/x B溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。

其表达式有:α=v A/v B=(p A/x A)/(p B/x B)=y A x B/y B x A对于理想溶液:α=p A0/p B0气液平衡方程:y=αx/[1+(α—1)x]Α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。

α愈大,挥发度差异愈大,分离愈易;α=1时不能用普通精馏方法分离。

3.气液平衡相图(1)温度—组成(t-x-y)图该图由饱和蒸汽线(露点线)、饱和液体线(泡点线)组成,饱和液体线以下区域为液相区,饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区,两曲线之间区域为气液共存区。

气液两相呈平衡状态时,气液两相温度相同,但气相组成大于液相组成;若气液两相组成相同,则气相露点温度大于液相泡点温度。

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第一章绪论1.单元操作:不同化工行业生产过程中所共有的基本的物理操作过程成为单元操作。

2.单元操作的特点:(1)单元操作都是纯物理操作过程,这些操作只改变物料的状态和物理性质,并不改变物料的化学性质。

(2)单元操作是所有化工生产过程所共有的操作。

(3)某单元操作作用于不同化工生产过程,其所遵循的原理是相同的,进行该操作所用的设备是相同、相似的。

3.单位制:基本单位制,导出单位制,辅助单位制,再加上有关规则,即可构成一种单位制。

4.过去常用单位制长度时间质量重量Cgs(物理单位制)cm s gMSK制m s kg重力制(工程制)m s kgf5.国际单位制的基本量与基本单位:长度m 时间s 质量kg 物质的量mol 电流A 热力学温度K发光强度cd(坎德拉)6.国际单位制的优越性(SI):(1)通用性:包括所有领域的计量单位。

(2)一贯性:是使用国际单位制导出单位时,不用引入比例系数,而且国际单位制中的任何一个物理量都只有一个单位。

7.目前我国使用《法定计量单位制》:国际单位制和我国制定的若干非国际单位制。

8.单位换算:(1)经验公式单位换算:若已知物理量的单位与经验公式的单位不相符,则换成经验公式中的指定单位。

(2)物理量单位换算:物理量由一种单位制换算成另一种单位制时,不仅单位改变,其数值也改变,即换算时需要引进换算因数。

9.重力单位制与其他单位制的本质区别:在重力单位制中,重力(重量)为基本单位,质量为导出单位;在其他单位制中,质量为基本单位,重力(重量)为导出单位。

1kgf=9.81N 在国际单位制中无重量这物理量.第二章流体流动1.流体:液体和气体统称流体。

2.流体的特点:(1)具有流动性,即抗剪和抗张的能力很小。

(2)无固定形状,随容器的形状而变化。

(3)在外力作用下发生相对运动。

3.流体的密度和粘度:(1)密度:密度是指单位体积流体所具有的质量.是物理性质之一。

其影响因素有物性、温度、压力。

可压缩流体——密度随温度和压强的变化而变化的流体(气体)。

不可压缩流体——密度只随温度变不随压强变的流体(液体)。

液体的密度随温度的升高而降低,是因为温度升高,液体分子之间的距离增大,从而密度降低。

密度=压强*摩尔质量/(状态常数8.314*温度K)(2)粘度:流体的粘度是指促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。

即当速度梯度以一个单位时,由流体粘度产生的剪应力。

是流体的物理性质之一,是度量流体粘性大小的物理量。

粘度总是与速度梯度相联系,只有在运动时才会显现出来。

从本质上讲,粘度是流体抗拒流动的一种性质,是流体分子间相互吸引而产生的阻碍分子间相对运动能力的量度,即流体流动的内部阻力。

影响因素:温度、压强。

对于液体,温度升高,粘度降低。

因为温度升高,分子之间的距离增大,从而使粘度降低。

液体的粘度与压强的关系不大。

对于气体,温度升高,粘度升高;压强升高,粘度升高。

因为温度升高,分子间距离增大,分子之间相互碰撞的机会增多,从而使粘度升高。

粘度=剪应力/速度梯度4.(1)绝对压强:以绝对零压为起点计算的压强,称为绝对压强,即流体的真实压强。

(2)表压强:当被测压强的绝对压强大于外界大气压强时,所用的测压仪表为压强表,压强表上所测的压强为表压强。

表压强=绝对压强-外界大气压强(3)真空度:当被测压强的绝对压强小于外界大气压强时,所用的测压仪表为真空表,真空表上的读数为真空度。

真空度=外界大气压强-绝对压强显然,流体的绝对压强越低,其真空度越高。

真空度是表压强的负值。

5.静止流体内部压强变化规律:在重力场中,流体在重力和压力的作用下平衡。

表达形式:(1)以力的形式表达:说明在重力场中,流体在重力和压力的作用下平衡规律,即静止流体内部压强变化规律。

(2)以能量的形式表达:说明在静止流体中,不同位置的流体的静压能和位能不同,但两项之和恒为常数。

这说明静止流体能力守恒,且可以相互转化。

6.静力学基本方程式应用条件:静止的,连续的,同一流体,相同深度7.(1)U形管压差计:它是一根U形的玻璃管,内装有密度为的液体,称指示液。

指示液与被测流体互不相溶,不发生化学反应,且当测量管道中截面1——1’与2——2’处流体的压强差时,可将U形的玻璃管分别与截面1——1’与2——2’相连。

由于两截面处的压强不相等,所以当稳定时,在U形的玻璃管两侧指示液的液面便会出现高度差R ,称压差计读数,其值大小反应的就是两截面间的压强差。

(2)微差压差计:在.U形管压差计的两侧臂上各安装一个小室,小室内分别装有密度稍有不同且不互溶的指示液A、C,且与被测液体不互溶,不发生化学反应。

小室的横截面积要比U形管的横截面积的大的多,这样即使下方指示液的高度差很大,小室内指示液的液面也变化很小,可以认为基本维持等高。

U形管压差计与微差压差计的区别:8.流体的连续性方程——质量守恒定律(物料衡算),物理意义:连续性方程反应了,在连续流动的过程中,流体的流量一定时,管路各截面上流速的变化规律。

9、管道设计费用:操作费用和设备费用之和最低10、伯努利方程——能量守恒(能量衡算),物理意义及式中各项的物理意义::位能动能静压能有效功整个过程消耗的能量11、流体能量的衡算基准:○1以单位质量流体为衡算基准:○2以单位重量流体为衡算基准:○3以单位体积流体为衡算基准:(知道什么是位压头、动压头、静压头、有效压头、压头损失、压强降)12、利用伯努利方程的解题步骤:○1根据题意画图,找出流体流动方向○2按照流体的流动方向,选取1-1‘和2-2’截面○3选取基准面,并使基准面和选取的1-1或2-2截面在同一平面上,两截面之间列伯努利方程求解。

13、伯努利方程在化工生产中四个方面的应用:○1确定容器间的相对位置○2确定管道中的流体的流量○3确定管道中流体的压强○4确定流体输送机械的有效功率和轴功率14、流体流动为什么会有阻力?研究静止流体时为什么没考虑粘度这一物理量?影响阻力的因素?答:流体具有粘性,在流动过程中产生内摩擦,这是阻力产生的根本原因;固定的管壁和其他形状的固体壁面使在流动过程中的流体分子之间发生相对运动,为阻力的产生提供了条件。

粘度是促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力,即速度梯度为一个单位时,有流体的粘度产生的剪应力。

粘度总是与速度梯度相联系,只有在运动中才能显现出来。

所以,研究静止流体时不考虑粘度这一物理量。

影响阻力的因素:流体的物性,流动状况,流道的形状及尺寸。

15、为什么研究流体的流动形态?滞流和湍流个有什么特点?如何判断流动形态?答:研究流体的流道形态是为了分析影响流体流动形态的因素。

滞流:管道内的质点做有规则的平行流动,各质点之间互不碰撞,互不干扰混杂,这种流动状态称为滞流或层流。

滞流时,管内流体严格的分为无数同心圆筒,即流体层向前运动。

有实验测得滞流时的速度分布如图所示:曲线为严格的抛物线,管中心处的速度最大,截面各店的速度平均值为最大速度的0.5倍。

湍流:流体质点除沿管壁向前运动外,还做不规则的径向运动,质点之间相互碰撞,相互干扰混杂,形成漩涡,质点速度的大小和方向随时发生变化,这种流动状态称为湍流或紊流。

有实验测定湍流的速度分布曲线如图所示:由于质点的剧烈分离和混合,使截面上靠近管中心的速度相互扯平,速度分布比较均匀。

速度分布曲线不再严格的抛物线,而是顶部比较平缓,雷诺系数越大,顶部越平缓,但靠近管壁处,质点的速度骤然下降,坡度较陡。

平均速度是管中心速度的0.8倍。

判断流体形态:16、流动边界层:在管壁附近存在着显著速度梯度的流体层,称为流体边界层。

在流体边界层内粘度较小,但速度梯度较大,所以仍存在较大的剪应力。

则流体流动是摩擦阻力大。

滞流边界层:如果边界层内流体总是呈滞流流动,则称为滞流边界层。

湍流边界层:如果边界层内流体总是呈湍流流动,则称为湍流边界层。

滞流内层:在湍流边界层内,靠近管壁仍存在一薄层滞流流动的流体,称为滞流内层。

滞流内层的厚度与湍流程度有关,即与雷诺准数有关,湍流程度越高,雷诺准数越大,滞流内层厚度越小。

17、直管阻力和局部阻力的计算。

18、滞流时摩擦系数为什么与管壁粗糙度无关?答:滞流时的阻力是由流体的粘性产生的内摩擦力。

滞流流动时,流体质点做平缓的有规则的平行运动,管壁上凹凸不平的地方,都被有规则的流体层所覆盖,且流动速度又比较缓慢,流体对管壁凹凸不平的地方不会有碰撞。

所以,滞流时摩擦系数与管壁的粗糙度无关,只与雷诺准数有关。

第三章流体输送机械1、什么是流体输送机械?作用是什么?答:流体输送机械是向流体做功以提高流体机械能的设备。

作用:将流体从一处输送到另一处。

(1)提高流体的位能(2)提高流体的静压能(3)克服管路上机械能的损失2、流体输送机械的分类及主要部件:(1)输送液体的机械为泵;输送气体的按压强大小分为通风机、鼓风机和压缩机。

(2)按操作原理分:○1离心式:由高速旋转地叶轮对流体做功,将机械能传给流体,流体在离心力的作用下获得动能,经转换后获得了静压能,将流体输送到指定位置。

如离心泵,离心通风机,离心压缩机○2往复式:靠往复运动的活塞(或柱塞)使流体吸入或排出,如往复泵,计量泵,往复式压缩机○3旋转式:靠机壳内一个或多个转子的旋转来实现流体的吸入和排出,如齿轮泵,螺杆泵○4流体作用式:流体流动时产生的机械能的相互转换,这样就可以利用一种流体流动的作用——产生负压或真空,达到输送另一种流体的目的。

如喷射泵。

3、离心泵的结构和工作原理。

答:结构:(1)旋转部分:叶轮,泵轴(2)静止部分:泵壳,填料函,轴承工作原理:(1)离心泵启动后,叶轮在电动机的带动下高速旋转,充满在叶片间的流体在叶片的带动下也随着旋转,并产生离心力。

在离心力的作用下,流体在叶轮中心被抛到边缘的过程中获得能量,并以高速离开叶轮边缘进入蜗形泵壳。

(2)由于来那个叶片间的管道横截面积和蜗形管道的横截面积逐渐扩大,流速逐渐减小,从而使部分动能转换成静压能,使泵出口处的压强大大提高,由泵的压出口压入排出管道,送至需要的场所。

(3)流体在从叶轮中心被甩向边缘时,叶轮中心形成低压或负压,其值低于被吸收的液体的压强,即形成一定的真空度。

在这个压强差的作用下,液体被连续不断地吸入叶轮中,而且只要叶轮转动,液体就不断地吸入和排出,这样泵就会连续不断的输送液体。

4、离心泵的主要性能参数及特性曲线。

(1)扬程——H 单位重量的流体经过泵后所获得的能量。

(2)流量——Q (3)泵的功率(有效功率和轴功率)——N 和效率——特性曲线:H——Q曲线H增大,Q减小。

Q=0时,H最大N——Q曲线N 随Q的增大而增大。

所以再启动泵时,要关闭出口阀门,使泵在最小功率下启动,以确保电动机启动时电流最小,使电机不超载而保证安全——Q曲线当Q为0时,为0. 随Q的增大而增大,达到最大值后又减小。

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