第四章 化工基础
化工基础第四章 单元反应
4.1.2单元反应的分类
4.1.2.1按参加反应物质的相态分类 4.1.2.2按反应器型式分类 4.1.2.3按操作方式分类 4.1.2.4按传热方式分类 4.1.2.5按热效应分类 4.1.2.6按热力学特征 4.1.2.7按时间特征 4.1.2.8按反应过程的化学特性分类
4.1.2.1按参加反应物质的相态分类
第4章 单元反应
4.1概述
4.1.1单元反应及其在化工生产中的作用 4.1.2单元反应的分类 4.1.3单元反应的表征 4.1.4反应类型的比较 4.1.5单元反应对反应器的要求 4.1.6化学反应器的分类
4.1.1单元反应及其在化工生产中的作用
单元反应是指具有化学变化特点的基本加工过程， 比如氧化、还原、硝化、磺化等反应过程。化工过 程是由一系列单元反应和一系列单元操作构成。反 应过程是化工生产中创造新物质的过程，因此是化 工生产过程的中心环节。前述的各单元操作主要是 发生物理变化，是为化学反应过程提供条件的。
④液─固相反应过程
液─固相反应过程是指参加反应的物质存在液相和固相的非均相反应过 程。这类反应包括两种情况：一种情况是反应物分别处于液相和固相 的非催化反应，如：纯碱苛化制烧碱，反应物为固相的氢氧化钙和液 相的碳酸钠溶液；另一种情况是反应物都处于液相，催化剂处于固相 的催化反应，如乙醇脱氢制乙醛，反应物乙醇处液相，锌、钴等催化 剂处于固相。这类反应多数是用槽式反应器，也有用塔式反应器、回 转筒式反应器的。 其特征和气─固相反应很相似，液─固相非催化反应通常在固相表面进 行，液相反应物要先扩散到固相表面；液─固相催化反应通常在固相催 化剂表面进行，液相反应物要先扩散到催化剂表面。液相反应物的扩 散速度要比气相反应物慢，为增大相间抵触，加快扩散速度，常在反 应釜中设搅拌装置。
化工基础第四章习题答案
百度文库•让每个人平竽地捉升口我1 •燃烧炉的平壁是一总耐火砖和一层普通砖砌成，内层耐火砖厚度为230mm,外层晋通砖厚度为240mm,当达到定态传热时，测得炉内壁温度是7000 外表而温度是100°C,为了减少热童损失，在普通砖外面 加砌一层厚度为40mm 的保温材料，当定态后测斜内壁而温度为720°C,保温材料外表面温度为700 试 求加保温材料前后每平方米壁面热损失是多少？耐火砖、普通砖、保温材料的热导率分别可取 1.163W ・m 」・K10・5815 W ・m"・!C\0・07 W ・m"・K ji •解：6 i=230mm=0・23m 6 2=240mm=0・24m 6 3=40mm=0.04m11=700 °C t 3= 100 9tr=720 °C U=70V入 i=l ・163W ・m 」・K" A 2=0.5815W ・nf 】・KJ A 3=0.07W ・m"・K 」加保温材料前q=(p / A= (t r t 3)/( 5 ]/入 i+6 2/入 2)=(700-100)/(0.23/1」63+0.24/0.5815)=982.8 W ・nf2(6 分) 加保温材料后q'=<p ' / A= (t“ t4)/( 6 1/A 1+6 2/入 2+5 3/入 3)= (720-70)/(0.23/1.163+0.24/0.5815+0.04/0.07) =550 W ・nf2 (6 分)所以加保温材料前后每平方米壁面热损失分别是982.8W-m'2, 550W ・nf22•如习题1燃烧炉的平壁是一层厚度为230mm 的耐火砖(X =1.163)、一层普通砖厚 度为240mm 的普通砖(X =0.5815)和一层厚度为40mm 的保温材料(X =0.07)砌 成，当左态后测得内壁而温度为720 °C ，保温材料外表而温度为70 °C °试讣算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间的交界而温度。
化工基础实验(教案)
化工基础实验(教案)第一章：化工实验基本原理与安全1.1 实验基本原理介绍化工实验的基本原理，包括化学反应、物质分离与纯化、数据分析等。
1.2 实验安全知识讲解化工实验的安全知识，包括个人防护装备的使用、化学品的安全储存与处理、实验室事故应急预案等。
第二章：实验基本操作技术2.1 实验仪器与设备的使用介绍实验室常用的仪器与设备，如显微镜、天平、滴定管等，并讲解其正确使用方法。
2.2 实验基本操作技术讲解实验基本操作技术，包括溶液的配制、滴定、蒸馏、萃取等。
第三章：溶液的配制与分析3.1 溶液的配制介绍溶液的配制方法，包括准确称量、溶解、过滤等步骤。
3.2 溶液的分析讲解溶液的分析方法，包括滴定、光谱分析、色谱分析等。
第四章：化工实验数据处理与分析4.1 实验数据的收集与记录介绍实验数据的收集与记录方法，包括实验现象的观察、数据的准确记录等。
4.2 实验数据的处理与分析讲解实验数据的处理与分析方法，包括误差分析、数据拟合、图表绘制等。
第五章：典型化工实验操作5.1 实验一：酸碱滴定介绍酸碱滴定的实验目的、原理和方法，并讲解实验步骤与操作技巧。
5.2 实验二：溶液的蒸馏与分馏介绍溶液的蒸馏与分馏的实验目的、原理和方法，并讲解实验步骤与操作技巧。
5.3 实验三：萃取与分配系数测定介绍萃取与分配系数测定的实验目的、原理和方法，并讲解实验步骤与操作技巧。
5.4 实验四：化学反应速率测定介绍化学反应速率测定的实验目的、原理和方法，并讲解实验步骤与操作技巧。
5.5 实验五：物质的溶解度与平衡常数测定介绍物质的溶解度与平衡常数测定的实验目的、原理和方法，并讲解实验步骤与操作技巧。
第六章：实验六：气体的收集与分析6.1 实验目的学习气体的收集方法，理解气体的物理性质，掌握气体的分析技巧。
6.2 实验原理介绍气体的收集方法，如排水法、排空气法等，讲解气体的分析原理，如气相色谱法、红外光谱法等。
6.3 实验步骤与操作技巧详细讲解实验步骤，包括气体的制备、收集、分析等，指导学生掌握操作技巧，注意安全防护。
化工基础 第四章 传质过程.
注意！传质速率方程式有多种形式（浓度的表示方法有多 种 传质推动力和相应的传质系数）。传质比传热更复杂。
• 作业 • 1.2.3.4
kL
DL
L
c csm
N A p A1 p A 2
1
推动力 阻力
kG
N A cA1 cA 2
1
推动力 阻力
kL
过 程 进 行 的 速 率
推动力 阻力
显然，若流体气体中的湍流愈激烈Re，则δ ，传质阻力也 愈小，即1/k。
传质速率方程式能否用于计算？ (cA1-cA2)可求，但k=?（同传热的，k取决于流体物性、流动 状况等因素）实验测定经验公式（下一章）。
RT p p dl A
利用边界条件积分后
因整体流动而产生的传递速率分别为 :
N
D
ln
p p Ai
Dp ln Bi
N
N cA 和N
N
c B
A,M
Mc
B,M
Mc
A RTl p p RTl p
A1
B1
由于 p pA1 pB1 pA2 pB2 pA1 pA2 pB2 pB1
对流扩散
N D D dcA
AB
E dz
层流：D占主要地位； 湍流：DE占主要地位。
DE——涡流扩散系数。非物性常数，与湍动程度有关，且与流体 质点所处位置有关，很难测定。 D——扩散系数。在温度压力不变时为Const.
对流传质
膜模型
c cA1 F
层流底层 （DE ≈ 0，分子扩散）
作用物
流体分子
流体质点
作用方式
化工设备基础-第四章-王绍良-教案
第四章压力容器一、容器的分类与结构图24卧式容器的结构简图（二）分类第一种：按设计压力分类按承压方式，压力容器可分为压容器与外压容器。
压容器又可按设计压力（P）大小分为四个压力等级。
外压容器中，当容器的压力小于O.IMPa时又称为真空容器。
第二种：按作用原理（即用途）分类第三种：按安全技术管理分类第四种：按容器壁温分类，可分为常温、中温、高温和低温容器四种。
第五种：按壁厚分类，分为薄壁容器（8/DS0.1）和厚壁容器6/DA0.1二、容器机械设计的基本要求在进行压力容器机械设计时，它的总体尺寸、零部件尺寸由工艺条件决定或由经验所得, 因此我们这里主要是指结构设计。
要求有以下几个方面。
（-）安全性1、强度：强度就是容器抵抗外力破坏的能力。
容器应有足够的强度，否则造成事故。
2、刚度：是指容器或构件在外力作用下维持原有形状的能力。
承受压力的容器或构件，必须保证足够的稳定性，以防止被压瘪或出现折皱。
3、密封性：设备密封的可靠性是安全生产的重要保证之一，因为化工厂中所处理的物料中很多是易燃、易爆或有毒的，设备的物料如果泄漏出来，不但会造成生产上的损失，更重要的是会使操作人员中毒，甚至引起爆炸；反过来，如果空气混入负压设备，亦会影响工艺过程的进行或引起爆炸事故。
因此，化工设备必须具有可靠的密封性，以保证安全和创造良好的劳动环境以及维持正常的操作条件。
4、耐久性：化工设备的设计使用年限一般为10年― 15年，但实际使用年限往往超过这个数字，腐蚀、疲劳、端变或振动等，都会影响耐久性，尤其是腐蚀，所以以后的设计中会看到考虑腐蚀余量。
（二）可行性包括制造、安装、操作、维修及运输的可能性、方便性。
（三）经济性指五个方面。
①单位生产能力；②消耗系数：③设备价格：④管理费用：包括劳动工资、维护和检修费用等。
管理费用降低，产品成本也随之降低。
但管理费用不是一个孤立的因素，例如有时采用高度自动化的设备，管理费用是降低了，但投资则会增加。
《化工设备机械基础》第四章习题解答
第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计二、 填空题A 组：1. 有一容器,其最高气体工作压力为1。
6Mpa,无液体静压作用，工作温度≤150℃且装有安全阀,试确定该容器的设计压力p=（1。
76 ）Mpa ；计算压力p c =( 1.76 )Mpa;水压试验压力p T =(2.2 )MPa.2. 有一带夹套的反应釜,釜内为真空，夹套内的工作压力为0.5MPa ，工作温度〈200℃，试确定:(1）釜体的计算压力（外压）p c =( -0。
6 ）MPa;釜体水压试验压力p T =（ 0。
75 )MPa.（2)夹套的计算压力(内压）p c =( 0。
5 ）MPa;夹套的水压试验压力p T =( 0。
625 ）MPa 。
3. 有一立式容器,下部装有10m 深，密度为ρ=1200kg/m3的液体介质，上部气体压力最高达0。
5MPa,工作温度≤100℃,试确定该容器的设计压力p=( 0。
5 )MPa ；计算压力p c =( 0。
617 ）MPa;水压试验压力p T =(0.625 ）MPa 。
4. 标准碟形封头之球面部分内径R i =（ 0.9 )D i ；过渡圆弧部分之半径r=（ 0.17 )D i 。
5. 承受均匀压力的圆平板,若周边固定，则最大应力是（径向 ）弯曲应力，且最大应力在圆平板的（边缘 )处;若周边简支，最大应力是（ 径向 ）和（ 切向 ）弯曲应力，且最大应力在圆平板的（ 中心 )处.6. 凹面受压的椭圆形封头，其有效厚度Se 不论理论计算值怎样小,当K ≤1时，其值应小于封头内直径的（ 0.15 )％;K 〉1时，Se 应不小于封头内直径的（ 0.3 ）%.7. 对于碳钢和低合金钢制的容器,考虑其刚性需要，其最小壁厚S min =（ 3 ）mm ；对于高合金钢制容器,其最小壁厚S min =( 2 ）mm 。
8. 对碳钢，16MnR,15MnNbR 和正火的15MnVR 钢板制容器，液压试验时,液体温度不得低于( 5 ) ℃，其他低合金钢制容器（不包括低温容器),液压试验时,液体温度不得低于（ 15 ) ℃.三、 判断是非题(是者画√；非者画×)1. 厚度为60mm 和6mm 的16MnR 热轧钢板,其屈服点是不同的,且60mm 厚钢板的σs 大于6mm 厚钢板的σs .（ × )2. 依据弹性失效理论，容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点σs(t)时，即宣告该容器已经”失效"。
化工基础-传热 PPT课件
单位： cp J ·kg-1 ·K-1
cpm J ·mol-1 ·K-1
5、显热：单位量（质量或物质的量）物质在等压时变温伴 随的热量变化。单位： J
计算：Q=m ·cp ·Δt
或 Q=n ·cpm ·Δt
6、潜热：单位量（质量或物质的量）物质在发生相变时 伴随的热量变化。单位： J ·kg-1， J ·moj-1 汽化热、冷凝热、升华热、溶解热、结晶热等
1kcal ·h-1 =1.163W
3、传热强度q：
单位时间单位面积传递的热量。也叫热流密度。
q Q A
单位：W ·m-2 ， kg·s-3
2020/7/9
第四章 传热过程
5
化工基础
College of Chemistry & Materials
4、恒压比热容cp、cpm：单位量物质恒压下升温1K所需热量。
t2
t3
A2
2 2
第三层： t3
t3
t4
A3
3 3
2020/7/9
第四章 传热过程
Φ
δ1 δ2 δ3
A
t1
△t1
t2
△t2 △t3
t3 t4
厚度δ
12
化工基础
College of Chemistry & Materials
对定态传热：A1=A2=A3=A，Φ1=Φ2=Φ3=Φ
上面三式相加：
q
t
i
0.24
940 50 0.12
0.24
890 1.248
713.4W
m2
i 0.9 0.2 0.63
由
q ti ti1
i i
得
t2
化工基础实验(教案)
化工基础实验(教案)第一章：化工实验基本原理与安全1.1 实验原理介绍化工实验的基本原理，如化学反应、物质分离与提纯等。
解释实验原理在化工生产中的应用。
1.2 实验安全强调实验安全的重要性，介绍实验中可能遇到的安全隐患。
讲解实验操作中的安全规则和应急处理方法。
第二章：实验基本操作与技巧2.1 实验操作规范学习实验操作的基本步骤，如仪器的使用、药品的取用等。
强调实验操作的准确性和规范性。
2.2 实验技巧与方法学习实验中的常用技巧，如滴定、色谱分析等。
介绍实验方法的选取和优化。
第三章：实验数据分析与处理3.1 实验数据采集讲解实验数据采集的方法和注意事项。
强调数据准确性和可靠性的重要性。
3.2 实验数据分析与处理学习实验数据的处理方法，如误差分析、数据拟合等。
第四章：常用化工实验设备与操作4.1 反应釜操作学习反应釜的使用方法，如启动、停止、温度控制等。
强调反应釜操作的安全性和稳定性。
4.2 离心机操作学习离心机的使用方法，如调整转速、平衡调整等。
强调离心机操作的正确性和安全性。
第五章：典型化工实验操作与分析5.1 溶液配制与分析学习溶液的配制方法，如准确称量、溶解等。
强调溶液配制的准确性和精确性。
5.2 物质分离与提纯实验学习物质分离与提纯的方法，如过滤、蒸馏等。
强调实验操作的准确性和安全性。
第六章：物理性质测定实验6.1 密度测定实验学习使用密度计和比重瓶等仪器进行密度测定。
介绍密度测定在化工过程中的应用。
6.2 熔点测定实验学习使用熔点测定仪进行熔点测定。
强调实验操作的准确性和可重复性。
第七章：化学反应速率和化学平衡实验7.1 反应速率测定实验学习使用不同的方法测定化学反应速率。
介绍反应速率在化工设计和操作中的应用。
7.2 化学平衡实验学习使用平衡釜进行化学平衡实验。
强调实验操作对平衡位置的影响。
第八章：分光光度计和原子吸收光谱仪实验8.1 分光光度计实验学习使用分光光度计进行溶液浓度的测定。
化工基础(兰州文理学院)知到章节答案智慧树2023年
化工基础（兰州文理学院）知到章节测试答案智慧树2023年最新第一章测试1.化工原理中的“三传”是指（）。
参考答案:动量传递、热量传递、质量传递2.下列单元操作中属于动量传递的有（）。
参考答案:流体输送3.下列单元操作中属于质量传递的有（）。
参考答案:液体精馏4.下列单元操作中属于热量传递的有（）。
参考答案:加热冷却5.l kgf/cm2=（）mmHg=（） N/m2。
正确的是（）参考答案:0.753;980006.在 26 ℃和1大气压下 ,CO2 在空气中的分子扩散系数 D 等于4.1000000000000005px2/s, 将此数据换算成m2/h 单位, 正确的答案为( )。
参考答案:0.05904 m2/h7.己知通用气体常数 R=82.06atmNaN3/mol·K, 将此数据换算成用kJ/kmol.K所表示的量 , 应为( )。
参考答案:8.3148.单位时间内过程的变化率称为（）。
参考答案:过程速率正确答案是：9.一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过（）来判断。
参考答案:平衡关系10.常见的单位制有（）。
参考答案:其余都是第二章测试1.层流与湍流的本质区别是（）的不同。
参考答案:运动方式2.流体湍流流动时，层流内层越薄，则流动阻力（）。
参考答案:越大3.伯努利方程式中u2/2的单位是( ),u2/2g的单位是( ),ρu2/2的单位是( )（）。
参考答案:J/kg、m、Pa4.流体在圆管内层流流动时，其摩擦系数λ为（）。
参考答案:64/Re5.流体流动处于一般湍流区时，摩擦系数λ与（）的有关。
参考答案:雷诺准数和相对粗糙度6.流体流动若处于完全湍流（阻力平方）区，（）的摩擦系数λ仅与相对粗糙度有关。
参考答案:粗糙管7.解决输送任务所需设备功率问题需依据（）定量计算。
参考答案:伯努利方程8.离心泵开车前必须先灌泵，其作用是为了防止（）。
参考答案:气缚现象9.离心泵启闭时均需关闭出口阀再动作，其目的是防止（）。
化工基础第四章传质过程课件
a
AV V
A
同理摩尔浓度：
C
n A
xn A
x
C
AV V
A
C n 混合物的总摩尔浓度。 V
对于气体混合物
np C A A
A V RT
c
m A
Mn AA
Mp AA
AV
V
RT
气体混合物的总摩尔浓度为：
Cn p V RT np
y A A An P
• 气体混合物的摩尔比可用分压比表达如下：
Y
n A
•p
4 相际传质过程
界面
气 组分 相 主 体
组分
液
相
主
体
相际传质示意图
二 相组成的表示方法
• 1 质量分率(工程制用重量分率)和摩尔分率 • 某组分的质量占总质量的分率或百分率. • 对含A、B、C、…..的均相混合物有
a
m A
,a
m B
,
a
m C
,........
A mB mC m
a a a ...... 1
终点： 浓度差为〇
扩散快慢？
➢扩散通量：
单位面积上单位时间内扩散传递的物 质量，单位为kmol/(m2•s); • 影响因素: • 物质性质 浓度差 扩散距离 等有关
➢ 费克(Fick)定律：扩散通量与浓度梯度成正比。
对于组分A
N
D
dcA
dc A
浓度梯度
A,0
AB dl dl
气体 N
D AB
注意！传质速率方程式有多种形式（浓度的表示方法有多 种 传质推动力和相应的传质系数）。传质比传热更复杂。
• 作业 • 1.2.3.4
化工基础知到章节答案智慧树2023年聊城大学
化工基础知到章节测试答案智慧树2023年最新聊城大学第一章测试1.质量传递过程的推动力是（）参考答案:浓度差2.以下单元操作属于传质的是（）。
参考答案:精馏3.传热过程的基本方程是（）。
参考答案:傅里叶定律4.不同生产过程中的同一种化工单元操作，它们所遵循的原理基本相同，所使用的设备结构相似。
（）参考答案:对5.国际单位制中，功、热、能三个物理量的单位分别是公斤力、大卡和焦耳。
（）参考答案:错第二章测试1.伯努利方程和连续性方程的推导依据分别是（）参考答案:能量衡算，物料衡算2.设备的表压是指设备的（）。
参考答案:实际压强高于大气压的部分3.某密闭容器内的真空度为0.04 MPa，若当地大气压为100 kPa，则容器内绝对压力为（）。
参考答案:60 kPa4.重力和剪切力分别为（）。
参考答案:体积力；表面力5.流体由宽径流到窄径管道，其静压强（）。
参考答案:变小6.做稳定流动的流体中，任一点的流速、压强、密度等均处处相等且不随时间的变化而变化。
（）参考答案:错7.某管道的平均流量为2L/s，该数值是使用拉格朗日方法得到的。
（）参考答案:错8.理想流体是指无黏度，流动无摩擦，无能量损失的流体。
（）参考答案:对9.相同体积流量的理想流体在圆形管道中流动，其流体流速与管道直径成反比。
（）参考答案:错10.气体的密度随温度与压力而变化，因此气体是可压缩的流体。
（）参考答案:对第三章测试1.流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（）进行的。
参考答案:热传导2.傅立叶定律为描述（）的基本定律。
参考答案:热传导3.下述各种情况下对流传热系数最大的是（）。
参考答案:沸腾时的水4.在圆筒壁的一维定态导热速率方程中，传热面积应为（）。
参考答案:圆筒壁的内、外表面积的对数平均值5.在金属固体中，热传导是通过晶格结构的振动，即原子、分子在平衡位置附近的振动来实现的。
（）参考答案:错6.热通量为单位传热面积上的传热速率。
化工基础传热
第四章 传热过程
三、传热中的一些基本物理量和单位
1、热量Q：
单位：kg·m2·s-2，Nm，J，cal，kcal
1cal=4.186 J
2、传热速率Φ (热流量：单位时间内传递的热量。
单位：W，kcal ·h-1
1kcal ·h-1 =1.163W
3、传热强度q：
单位：W ·m-2 ， kg·s-3
注意各层直径或半径的取值。
第18页/共71页
第四章 传热过程
例 Φ38×2.5mm的水蒸气管（钢的λ=50W.m-1.k-1 ）包有隔热层。第一层是40 mm厚的矿渣棉-1.k-1)，第二层是20 mm厚的石棉泥（ -1.k-1 ）。若管内壁温度为140℃ ，石棉泥外壁温度为30℃ 。试求每米管长的热损失速率。若以同量的石棉作内层，矿渣棉作外层时（即同样厚度），情况如何？试作比较。
δ1=24cm， δ2=12cm，δ3=24cm，t1=940 ℃ t4=50 ℃
λ1=0.90W.m-1.k-1 λ2=0.20W.m-1.k-1 λ3=0.63W.m-1.k-1
求：q=?，t2，t3
第13页/共71页
第四章 传热过程
由
得
1
2
3
δ
0.24
0.12
0.24
λ
0.90
0.20
0.63
Δt
190.2
428
271.8
◆ 绝热砖层最薄，温差最大，导热系数小，热阻最大。
第14页/共71页
第四章 传热过程
1、单层圆筒壁的传导传热
圆筒壁传热面积和温度都随圆筒壁的半径而变化.
傅立叶定律应写为:
移项积分:
三、圆筒壁的传导传热
化工基础全部计算公式
公 式第一章绪论物料衡算：进入系统的物料量＝出系统的物料量＋系统的积累量无积累量则：进入系统的物料量＝出系统的物料量能量衡算：体系能量增量＝体系与环境交换的能量第二章流体流动与输送１、密度m v ρ= 比体积1V m νρ== 气体的密度1122m M M y M y =+m pMv RTρ== 平均摩尔质量1122m M M y M y =+２、流体的压强（压力）Pp A=绝压＝表压＋大气压 绝压＝表压－真空度 ３、流体静力学基本方程式：211220()p p Z Z g p p h g ρρ=+-=+或 ４、液注压力计（Ｕ形管压差计） ①正置②12()i p p p Rg ρρ∆=-=-倒置12()i p p p Rg ρρ∆=-=-５、伯努利利方程式：①单位质量2212112222f u u Zg p E Z g p E ρρρρρρ+++=+++②单位体积221112211222f p p Z g u E Z g u E ρρ+++=+++６、直管阻力22L l u E d λ=或22L l u h d gλ=当量长度法22e c l u E d λ= 阻力系数法22c u E ζ= 总阻力22e f l l u E d λ+=∑和2()2f l u E d λζ=+∑ 降低阻力的途径阻力还可表示为225()81e sf l l V E d λπ+=∑７、有效功率s s N W E V Hg ρ== 轴功率a NN η=８、汽蚀余量211()2v p p u h g g g ρρ∆=+-８、最大安装高度1v g f p ph h h g gορρ=---∆ 第四章传热 １、平壁12()Q A t t λδ=- 圆筒壁1211(ln )n i i i i L t Q r r πλ=∆=+∑或1211(ln )ni i ii L tQ d d πλ=∆=+∑ ２、对流给热()w tQ A T T λδ=-令λαδ=传热系数111i iK R R i οοδαλα=++++和11i m i iK d d dR R d d id οοοοοοδαλα=++++和111iiiK οοοαααααα==++第六章吸收B B A AA A Ax M W x M x M =+A AA A BA BW M x W W M M =+*A A AmX Y 1(1m)X =+-或*A Y m A X =第七章蒸馏B A A Bp pX p p οοο-=-A A A p x y pο=1(1)AA Ax y x αα=+-minmin 1D q D qx y R R x x -=+- min D q q qx y R y x -=-1(1)FF Fx y x αα=+-第八章干燥w w g gn M H n M =w wg wn p n p p =- 0.622ssp H p p ϕϕ=-0.622w wp H p p =- 00100wsp p ϕ=⨯ (0.622)SpHH p ϕ=+273(0.773 1.244)273H t V H +=+⨯()H g w I c t c t r H ο=++(1.01 1.88)2490H t H =++ 1w a X a=-或1wwX a X =+ 21()W L H H =-或21l H H ο=-总硬度: (毫克当量/升) =2EDTA EDTA M V V ⨯水样×1000CaO 毫克/升=10001000Ca EDTA EDTAF M V V ⨯水样×1000=EDTA EDTA Ca M V F V 水样×10002H In -紫红色(＜6.3)21H In -蓝色(6.3~11.55)3In -橙色(PH ＞11.55) M gIn - (酒红色)。
化工基础课件武汉大学第4章
2 催化剂的种类
催化剂是能够提高反应速率但本身不参与反应的 物质。
常见的催化剂有金属催化剂、酶催化剂等。
3 催化作用的原理
4 催化作用的应用
催化作用是通过改变反应物的活化能来促进反应 进行。
催化剂广泛应用于化工工艺、能源产业等领域。
异相反应动力学
1 液相反应的速率规律
2 气相反应的速率规律
液相反应速率与反应物浓度的关系较为复杂，经 常涉及液相扩散等问题。
化工基础课件武汉大学第 4章
化工基础课件第四章：化学反应动力学
化学反应速率
1 定义
2 表示方法
化学反应速率是指单位时间内反应物消失量或生 成物产生量的变化率。
可以使用反应物的消失或生成物的增加量与时间 之间的比值来表示。
3 影响因素
4 测定方法
温度、浓度、催化剂、反应物特性等因素都可以 影响化学反应速率。
反应动力学的原理可以应用 于化学分析中，如测定物质 的浓度。
反应动力学的研究可以帮助 理解药物在人体内的代谢和 作用机制。
反应级数越高，反应速率常数越大。
反应机理和反应速率方程
1 反应机理的概念
反应机理是指反应过程中发生的各个中间步骤和分子间相互作用的详细描述。
2 反应速率方程的推导方法
可以通过实验数据和化学原理来推导得到。
3 反应速率方程的应用
可以用来计算反应速率和预测反应的进程。
催化剂与催化作用
1 催化剂的概念
气相反应速率与反应物分子碰撞频率和能量有关。
3 固相反应的速率规律4 异相反应 Nhomakorabea率方程的应用
固相反应速率通常受到表面积和反应物之间的接 触程度影响。
可以用来优化反应条件和预测反应的产率。
第四章 化工流变学基础
由于：
du / dr f ( )
du f ( )dr
积分可得：
u(r ) f ( )dr
r
层流速度分布式
R
半径为r处面积为2πrdr的环形微元中的 流量dQ为： R
r
dr
dQ 2r u(r )dr
上式从r=o到r=R积分可得流量Q：
Q 2r u(r )dr u(r )dr d[r u(r )]
d ln(8 u/ D)
则：
W
3n ' 1 8 u ( ) ' D 4n
如果以ln(DΔp/4L)~ln(8u/D)作图，n’为图线上某 点的斜率，显然， 对于牛顿流体， n’ =1； 幂律流体， n’ =n； 写成幂函数形式：
Dp ' 8 u n' K ( ) 4L D
即：
表现出较大的粘度；
当流动受到较大的剪切作用时，卷曲的大分子结构
被拉直，其传递动量的作用减小，粘度随剪切速率的 增加而降低。
胀塑性流体（dilatant
fluid）
淀粉溶液、蜂蜜、湿沙、泥浆、涂料等
固体含量高的悬浮液静止或在低剪切速率下，颗粒
堆积紧密，空隙最小，只需少量液体即可起到润滑作 用，粘度不高；
2 2 0 0 0
R
R
R
r du(r ) r du
2 2 0 0
R
R
将-du=f(τ)dr,r=Rτ/ τw以及dr=Rdτ/ τw代入，得
R 3 Q 3 W
W
0
2 f ( )d
（4-24）
层流流量基础式
对 W 微分，可得管壁处的剪切速率为：
化工基础第四版课后习题答案
化工基础第四版课后习题答案化工基础第四版是一本经典的化工教材，深受广大学生喜爱。
然而，对于学生来说，课后习题往往是一个头疼的问题。
因此，为了帮助大家更好地理解和掌握课后习题，本文将为大家提供化工基础第四版课后习题的详细答案。
第一章：化工概述1. 化工是一门综合性的工程学科，研究化学原理和工程实践的结合，旨在将原始材料转化为有用的产品。
2. 化工过程包括物质的变化、传递和分离等基本操作，如反应、传热、传质和分离等。
3. 化工工程师需要具备扎实的化学基础知识、工程计算和实践经验，以及良好的沟通和团队合作能力。
第二章：物质的性质和状态1. 物质的性质包括物理性质和化学性质。
物理性质是指物质的可观测特征，如颜色、密度和熔点等；化学性质是指物质与其他物质发生化学反应时表现出的特性。
2. 物质的状态包括固态、液态和气态。
固态的分子间距离紧密，分子振动受限；液态的分子间距离较大，分子振动自由；气态的分子间距离很大，分子运动自由。
3. 物质的状态变化包括升华、凝固、融化、汽化和凝结等过程。
这些过程涉及到物质的能量转移和分子间力的变化。
第三章：质量和物质平衡1. 质量守恒定律是化工过程中最基本的原理，它指出在封闭系统中，物质的质量不会凭空消失或增加。
2. 物质平衡是指在化工过程中，输入和输出的物质量需要保持平衡。
可以通过编写物质平衡方程来解决物质平衡问题。
3. 物质平衡方程的一般形式为输入物质量=输出物质量+积累物质量。
通过对输入和输出物质量的测量，可以求解未知的积累物质量。
第四章：能量平衡1. 能量守恒定律是指在封闭系统中，能量不会凭空消失或增加。
能量平衡是化工过程中另一个重要的基本原理。
2. 能量平衡方程的一般形式为输入能量=输出能量+积累能量。
通过对输入和输出能量的测量，可以求解未知的积累能量。
3. 能量平衡方程中的能量包括热能、化学能和机械能等。
在实际应用中，常用热能平衡方程来解决能量平衡问题。
第五章：流体力学基础1. 流体力学是研究流体运动和力学性质的学科。
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流体无相变时强制对流传热时的准数关联式
f ，，c p，，l，u
M T 3
l
ρ
M L3
μ
M LT
Cp
L2 T 2
ML T 3
u
L T
L
定理:
无因次准数个数 变量数7 基本量纲数4 3个
cp l Nu Pr a a k Nu C Re Pr
式中：yi－组分i的摩尔分率 Mi－组分i的分子量，kg/kmol
i yi M m yi M
1/ 3 i 1/ 3 i
3.平壁的定态热传导 3.1 单层平壁的定态热传导 前提条件：
A 平壁材料均匀，导热系数取平均值为 常数； t1 平壁内温度只沿垂直于壁面的x方向变 Q 化，等温面均为垂直于x轴的平面 t2 平壁两侧温度分别为t1、t2，且不随时 间而变化，过程为定态一维热传导， b 导热速率Q为常量。 A>>b, 故从壁的边缘处损失的热量可 忽略，A为常量。 输入热量 输出热量 傅立叶定律可简化为： 速率 速率 常数 dt
t1 r1
r2 r1 --------对数平均半径 令rm ln r2 r1 当 r2 2 时，可用算术平均代替
r1
Q r2
dr
Q t2
t1 t 2 t1 t 2 于 是Q b b 2Lrm Am
t 1 t 2 推动 力 对照 ：平壁 ： Q b A 热阻
1 对流传热过程: 对流传热，指流体与固体壁面直接接触时的传热，是流 体的对流与导热两者共同作用的结果。其传热速率与流 动状况有密切关系。 考察湍流流体： 层流底层 热传导 热阻很大 温度梯度较大。 湍流主体 湍流 温度梯度极小 。 过渡层 热传导和热对流均起作用， 温度缓慢变化。
b
i 1
3
i
i Ami
总推动力 总热阻
例 某平壁厚度为0.37m，内表面温度t1为1650℃，外表 面温度t2为300℃，平壁材料导热系数k=0.815+0.00076t (t的单位为℃，k的单位为W/(m· ℃))。若将导热系数分别 按常量和变量处理时，试求平壁的温度分布关系式和导 热热通量。 解：(1)导热系数按常量处理
专家认为，蒸汽发生器螺旋盘管换热组件的结构设计 在工艺上是可实现的，整套套装工艺合理可行，可以 应用到蒸汽发生器产品中的螺旋盘管组件安装。蒸汽 发生器是高温气冷堆示范工程的关键设备，主要功能 是将反应堆产生的热量通过一次侧氦气将二次侧的水 加热成过热蒸汽从而推动汽轮机组发电。
3.传热的三种方式、特点：
0(1 at )
式中：
－固体在温度为 t℃时的导热系数，W/(m· ℃) 0－固体在温度为 0℃时的导热系数，W/(m· ℃) a－温度系数。
大多数金属：a<0
大多数非金属：a>0
液体的导热系数 液体导热系数：0.07～0.7W/(m· ℃) t↑， ↓(水、甘油除外)
ud Re
无因次准数：
l Nu
Pr cp
-------努塞尔准数，表示导热热阻与对流热阻之比
-----普兰特准数，反映物性的影响。 一般，气体的 Pr<1，液体的 Pr>1
单位质量流体的升力 3 2 tgl ------格垃晓夫准数Gr是雷诺数的一种 或Gr 2 变形，表征自然对流时的“雷诺数 ”
dQ t dA n
物性之一：与物质种类、热力学状态（T、P）有关 物理含义：代表单位温度梯度下的热通量大小， 故物质的越大，导热性能越好。 一般地， 导电固体> 非导电固体， 液体> 气体
T ， 气体， 水，其它液体的 。
固体的导热系数 金属：35～420W/(m· ℃)，非金属：0.2～3.0W/ (m· ℃) 固体中，金属是最好的导热体。 纯金属：t↑， ↓ 非金属：ρ，t ↑， ↑ 〖说明〗 对大多数固体， 值与温度大致成线性关系：
x
Q 0.815 0.00076 2 2 (t1 t ) (t1 t ) A x 2b 0.815 0.00076 5677 (1650 t ) (16502 t 2 ) x 2x 整理得：t 1072 7.41106 1.49107 x
4.3 对流传热
金属液体：其比一般液体高，其中纯Na最高 非金属液体：纯液体的比其溶液的大 在缺乏实验数据时，溶液的导热系数可按经验公式估算， 导热系数估算式为： 有机化合物水溶液： m=0.9∑ai i 有机化合物的互溶混合液： m=∑ai i
ai－组分i的质量分率
气体的导热系数
实验方法求
因次分析法：
影响的因素主要有： 1.引起流动的原因：自然对流和强制对流 2.流动型态：层流或湍流 3.流体的性质：、、cp、等 4.传热面的形状、大小、位置：如圆管与平板、垂直与水平、 管内与管外等 5.有相变与无相变：汽化潜热r
f ，，c p 或r，，l，u或tg
0 b 薄壳衡算法
r
二、无限长多层圆筒壁一维定态导热（无内热源） Q=常数，但 q常数
t t1 t2 r1 r2 0 b1 t2 r b2 b3 t3 t4
推动力 Q qA 热阻
t t t t t1 t 2 2 3 3 4 b1 1 Am 1 b2 2 Am 2 b3 3 Am 3 t1 t 4
t t1 t t2 0 x b x
Q (t1 t ) A x Qx 5677x t t1 1650 1650 3649x A 1.556
结论：导热系数按常量处理时，温度分布 为直线
(2)导热系数按变量处理
t t1 t t2
Q dt dt (0.815 0.00076 t) A dx dx b Q t2 积分： dx 0 A t1 (0.815 0.00076t )dt Q 0.815 0.00076 2 2 0 x b 得： (t1 t 2 ) (t1 t 2 ) A b 2b Q 0.815 0.00076 (1650 300) (16502 3002 ) 5677W / m 2 A 0.37 2 0.37
等温面及温度梯度
2.傅立叶定律
通过等温面导热速率，与其等温面的面积及温度梯度成正比：
t dQ dA n
t dQ dA n
负号表示q与温度梯度方向相反
t+ t
dQ t q n dA
称为导热系数 , 单位为W/mK
t n l
等温面及温度梯度
导热系数
传热介质：电磁场
§4.2
热传导
传热速率 Q： 单位时间传递的热量，J/s
J/m s，矢量，方向为传 热通量 q：单位传热面积的传热速率， 热面的法线方向
2
等温面：
数学意义
t+ t t n l
t 温度变化率： l
t t t 温度梯度 ： lim n n n
n 0
t 1 t 2 推 动力 Q qA b A 热阻
Q Q dx
0
二、无限大多层平壁一维定态导热（无内热源）
显然，通过每一层的 Q=常数或 q=常数
t t2 t3 t4
推动力 热阻
Q qA
t2 t3 t3 t4 t1 t 2 b1 1 A b2 2 A b3 3 A 总推动力 总热阻
空气 相变 水 对流传热
空气
杯壁
分子导热
烧水
最复杂：对流传热
热源
热辐射（微波）
最快捷：辐射（只与温差有关）
3.传热的三种方式、特点：
质间 和 物 质 内 部 ， 热 传 导 ：发 生 在 相 互 接 触 的 物 之 热动 ， (导 热 ） 传 热 靠 分 子 的 无 规 则 运 无物质的宏观位移 自然 对流 发生 在流 体内部 ，且流 体有 宏观 位移 对 流 传 热 ： 强制 对流 牛顿冷却定律： Q At1 t 2 靠电磁波传热 辐 射 传 热 ：
t1 t 2 1650 300 975℃ 2 2 平均导热系数： 0.815 0.00076 t m 0.815 0.00076 975 1.556 w /(m ℃) 平均温度：t m Q 1.556 (t1 t 2 ) (1650 300) 5677 w / m 2 A b 0.37
第四章 热量传递基础
§4.1概述 物体或者系统内部由于温度不同而使热量发生转移的 过程，称为热量的传递，简称传热。 1.传热在化工生产中的应用:
①加热或冷却流体
②对设备或管道进行保温、隔热
③合理使用热源
③合理使用热源
2.换热器简介
分类
直 接 接 触 式 间 壁 式 蓄 热 式
δ′ 虚拟膜
湍流主体区 过渡区
滞流 底层
牛顿冷却定律：Q At1 t 2
将一切问题归结到此系数中
对流传热系数，W/m2K
4.Байду номын сангаас 对流传热
的获得主要有三种方法： 1．理论分析法： 建立理论方程式，用数学分析的方法求出 的精确解或数 值解。这种方法目前只适用于一些几何条件简单的几个传 热过程，如管内层流、平板上层流等。 2 ．实验方法：用因次分析法、再结合实验，建立经验关 系式。 3 ．类比方法：把理论上比较成熟的动量传递的研究成果 类比到热量传递过程。
Q A
dx
一、无限大单层平壁一维定态导热（无内热源）