化学工程基础复习提纲

化学工程基础复习提纲

绪论

需要掌握：单元操作概念，四个基本工具，单位及单位换算。

第一章流体流动

需要掌握：1.四个基本公式及其应用：静力学方程，连续性方程，柏努利方程，范宁公式；2.流量流速之间的换算；3.雷诺准数及流体的流动形态；4.流体流动阻力的影响因素；5.简单管路的计算及分析；6.几种流量计的特点及应用。

第二章流体输送机械

需要掌握：1.离心泵的基本结构及工作原理；2.离心泵的主要性能参数及特性曲线；3.离心泵的汽蚀与气缚现象；4.离心泵的工作点与流量调节。

第三章换热设备

需要掌握：管壳式换热器的基本结构及特点。

第四章蒸馏

需要掌握：1.相组成的表示方法及相互关系；2.二元理想溶液气液相平衡的特点；

3.T-x-y及x-y相图的应用；

4.精馏原理；

5.二元连续精馏塔的计算与分析（全塔物料衡算，收率的概念，操作线方程，q线方程，理论塔板数的计算（简捷法不要求），全塔效率与板效率，回流比的计算及对精馏操作的影响）

第五章吸收

需要掌握：1.亨利定律及亨利系数；2.吸收过程的推动力及进行的限度；3.双膜论；4.吸收塔的计算与分析（液气比的计算及对吸收过程的影响，吸收率的概念，填料层高度的计算（对数平均推动力法与解吸因数法））

第六章传质设备

需要掌握：1.板式塔的基本结构；2.板式塔中的不正常操作现象；3.板式塔的负荷性能图及应用。

另外，复习的时候看看实验，有实验题。

几道例题（注意，这些题主要供大家参考，通过学习掌握做题技巧）：

1.如图，用一离心泵从露天贮水罐向一设备输送密度为1000kg/m3的水，设备内

液面上方压力为0.2atm（表），输送管

线规格均为φ57×3.5mm钢管，管路

总长（包括所有当量长度）为390m，

摩擦系数λ=0.03可视为常数，管路中

有一截止阀，阀两侧接一倒装U形管

压差计，其读数为R=30mm，泵的特

性曲线为：

H=30-2.202×106Q2（式中：H为扬

程，m；Q为流量，m3/s）

(1) 列出管路特性曲线方程;

(2)计算管路中水的流量Q及泵的扬程H；

(3) 计算管路中截止阀的局部阻力系数ζ

解：（1）以地面为高度基准面，贮水罐液面为1-1面，设备液面为2-2面，列两

截面间的柏努利方程∑+++=+++f e H g

p g u z H g p g u z ρρ2222121122 已知，z 1=5m, u 1=0, p 1=0(表压), z 2=11m, u 2=0, p 2=0.2atm=20.26kPa,d=0.05m

264222221010.3805.081.939003.02)/4(2V d

V g d V d l g u d l H e e f ⨯=⨯===∑∑∑ππλλ 将以上数据代入柏努利方程，得到管路特性曲线为He=8.065+3.10×106Q 2

（2）泵的工作点为管路特性曲线与泵的特性曲线的交点。 联立两条特性曲线的方程，解，得

Q=2.03×10-3m 3/s, H=20.92m

（3）流体通过截止阀的阻力表现为流体压力的下降，即

2

2

u h p f ζρ==∆（1） Pa gR p 3.29403.081.91000=⨯⨯==∆ρ

s m d Q u /034.105

.014.31003.24423

2=⨯⨯⨯==-π 将以上数据代入（1）式，解，得551.0=ζ

2. 用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为1.5×105Pa 的密闭容器，两槽液面均恒定不变，

各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为

φ108×4mm 的无缝钢管，吸入管长为20m ，

排出管长为100m （各段管长均包括所有局部

阻力的当量长度）。当阀门为3/4开度时，真

空表读数为42700Pa ，两测压口的垂直距离为

0.5m ，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数

可取为0.02。试求：

(1)阀门3/4开度时管路的流量(m 3/h)；

(2)压强表读数（Pa ）；

(3)泵的压头（m ）；

(4)若泵的轴功率为10kW ，求泵的效率；

解：（1）阀门3/4开度时管路的流量(m 3/h)；

在贮槽液面0-0´与真空表所在截面1-1´

间列柏努利方程。以0-0´截面为基准水平面，

有：

∑-+++=++10,1211020022f h g

p g u z g p g u z ρρ 其中， 21212110,204.081

.921.02002.02u u g u d l l h f =⨯⨯⨯=⋅+⋅=∑∑-λ, z 0=0， u 0=0, p 0=0（表压）, z 1=3m, p 1=-42700Pa （表压）

代入上式，得： u 1=2.3m/s ， Q=h m u d /65432=π

(2)压强表读数（Pa ）；

在压力表所在截面2-2´与容器液面3-3´间列柏努利方程。仍以0-0´截面为基准水平面，有： ∑-+++=++32,3233222222f h g

p g u z g p g u z ρρ 81

.923.21.010002.01000105.1016100023.25.32

522⨯⨯⨯+⨯⨯++=++g g p g 解得， p 2=3.23×105Pa （表压）

（3）泵的压头（m ）；

在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得，

m

H g p p z z H f 8.37081

.9100010427.01023.35.0)(5

51212=+⨯⨯+⨯+=+-+-=ρ （4） 泵的有效功率 %87.66/687.6102

36001000658.37102===⨯⨯⨯==

N Ne kw HQ Ne ηρ故 3.用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h ，易挥发组分x F =0.5，泡点进料，得塔顶产品x D =0.9，塔底釜液x W =0.05（皆摩尔分率），操作回流比为最小回流比的1.5倍，该物系平均相对挥发度α=2.25，塔顶为全凝器，求：

(1) 塔顶和塔底的产品量（kmol/h ）；

(2) 写出精馏段操作线方程；

(3) 第一块塔板下降的液体组成x 1为多少；

解：（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h ）；

F=D+W=100 （1）

505.010005.09.0=⨯==⨯+⨯F Fx W D （2）

上述两式联立求解得 W=47.06kmol/h D=52.94kmol/h

（2）最小回流比。

泡点进料，q =1, 5.0==F q x x

692.05

.025.115.025.2)1(1=⨯+⨯=-+=q q q x x y αα 083.15

.0692.0692.09.0min =--=--=q q q

D x y y x R R=1.5Rmin=1.5×1.083=1.61