化工原理陈敏恒(少学时)第三版前半部分期中复习 概念部分

化工原理课程期中复习

概念部分

绪论

1.合成氨223+32N H NH ←−−−−−−→高温、高压、催化剂

(1) 原料气制备：将煤、天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气；

(2) 净化：对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质；

(3) 氨合成：将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。

※

2.对物料进行大规模的物理或化学加工的过程称为化学工业生产过程， 简称化工过程。

3.尽管用不同原料生产不同的产品的化工过程相差很大，但它们都是由若干个简单过程（单元操作）按一定 的顺序和方式组合而成的。

单元操作：指在各种化工过程中，遵守同一基本原理，所用设备相似，作用相同，仅发生物理变化过程的那些操作，称为单元操作。包括两个方面：过程与设备。 化工原理的目的：满足工艺要求。

4.单元操作特点：

(1) 都是物理加工过程。

(2) 都是化工生产过程中的共有操作。

(3) 用于不同化工生产过程的同一单元操作，其原理相同，设备通用。

5.单元操作主要分类

动能传递：流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、固体流化态等 热量传递：加热、冷却、蒸发

质量传递蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离

6.重要基本概念

(1)物料衡算——质量守恒定律

稳定过程中：进入的物料量=排出的物料量

(2)能量衡水——能量守恒定律

稳定过程中；进入的能力=排出的能量

(3)平衡关系——说明过程进行的方向和所能达到的极限在一定的T、P下，相平衡的两浓度有着确定的关系

反应能否进行以及方向和极限

(4)过程速率——快慢程度，关系到生产过程设备的大小过程速率=过程推动力/过程阻力

推动力：压差、温差、浓差

(5)经济核算

第一章流体流动和输送机制

1.连续性假定：把流体视为由无数个流体质点（或流体微团）所组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。

2.质点：宏观上足够小，尺寸远小于设备尺寸；微观上足够大，比分子平均自由程大得多。

3.体积力：作用于每个质点，与质量成正比，又称质量力。重力、离心力等非接触性力。

vs

表面力：（法向力、切向力）与表面积成正比。

4.概念区分：系统与外界没有质量交换（拉格朗日），而控制体有（欧拉）。

5.定态与非定态：特定空间内物理量是否随时间变化而变化。

黏性：流体运动时，流体有一种抗拒内在向前运动的特性，此种特性称为称为黏性。由于黏性而产生阻碍流体向前运动的力，称为流体的内摩擦力

6.

压力一般不影响。

服从牛顿黏性定律的流体称为牛顿型流体

7.静力学方程适用条件：连通的同种连续的不可压缩静止流体。

压强测定：单管压力计、U型压力计；U型压差计、微差压差计

8.帕努利方程

位能：流体因处于地球重力场内而具有的能量=mgZ

动能：流体以一定速度运动时而具有的能量=mu2/2

静压能：流体处在一定的压强下所具有的能量=mp/ρ

适用条件：重力场、不可压缩、理想流体、定态流动

9.雷诺数：Re数是一个没有单位的数群，将其称为无量纲数群（或无因次准数）层流与湍流2000、4000

10.边界层：紧贴壁面非常薄的一层，该薄层内速度梯度很大，这一薄层称为边界层。边界层以外的流动区域，称为主体区或外流区。该区域内流体速度变化很小，故这一区域的流体流动可近似看成是理想流体流动。

11.临界距离：由层流边界层开始转变为湍流边界层的距离。临界雷诺数：

12.流动阻力（直管：克服流体的内摩擦而消耗的能量；局部：流体流过弯头、阀门等管件时，因流体的流速和方向发生改变而损失的能量）见本子

13.流速和流量测量

皮托管加工注意事项：尺寸不能过大，严格垂直。缺点是无法直接读出平均速度，而且压差示数小，要放大才能读准。

14.孔板流量计孔流系数的影响因素：A0/A1，雷诺数、取压位置、孔口形状、加工精度。

管路特性曲线。在孔板一定时，只与前两者有关。

15.管路设计：设计型（给定输送任务，要求设计出经济、合理的管路系统，主要指定d）、操作型（管路系统已定，要求核算出在操作条件改变时管路系统的输送能力或某项技术指标。）

16.离心泵（参数、安装、调节等）

(1)工作原理：利用高速旋转的叶轮使流体获得动能并转变为静压能。

(2)离心泵的结构：其主要部件为叶轮（电能→动能）、泵壳（动能→静压能）

和轴封装置。

(3)根据有效压头（扬程）大小将离心泵分为低压＜20、中压20-100、高压＞100

(4)离心泵的性能参数：转速、流量、有效压头、容许汽蚀余量、轴功率和效率

(5)管路特性曲线——输送流体所需的能量（计算见纸张）

(6)

(7)能量损失：容积损失（泄漏）、水力损失（阻力）、机械损失（摩擦）

(8)影响离心泵特性的因素：

①液体的性质

A.液体的密度

液体的密度对离心泵的扬程、流量和效率没有影响，轴功率随所输送的液体密度增加而增大，成正比关系。

B.液体的粘度

液体粘度的增大，泵的流量、扬程和效率均减小，

②离心泵的转速

③叶轮的直径

(9)离心泵的流量调节

①改变管路特性曲线法

最简捷的方法是改变离心泵出口阀门的开启度。

②改变泵的特性曲线

改变泵的转速和叶轮的直径均能达到调节流量的目的

(10)离心泵的安装高度

汽蚀现象：（泵扬程较正常值下降3％为标志）当pk＝pv时，K处发生部分汽化现象。结果：叶片蜂窝状腐蚀、噪音震动、流量压头效率下降、严重时吸不上液体。

为了避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，即存在最大安装高度H g,max。

气缚现象：离心泵启动时，若泵壳与吸入管路内没充满液体而存有空气，叶轮旋转时所产生的离心力很小，叶轮进口中心处所形成的低压不足以将液体吸入泵内，即不能达到输送液体的目的，此种现象称为“气缚”。要先灌泵。

其他类型泵：正位移式（往复式、旋转式）利用活塞或转子的周期性挤压使流体获得静压能与动能。

(11)往复泵

①工作原理：用容积的变化给流体加静压能。

②往复泵的特点：能自己吸液体，不用灌泵；安装高度也有限制，流量与压头无关，与几何尺寸与转速有关系，输液不均匀不连续。调节方法：旁路调节、