化工原理学习方法

dV p Ad rle
(p 两侧的压力差，r-比阻， -液体年度，le -当量滤饼长度)
dV pA pA pA2 dV p1s A2 r r0 p s d r (le l ) r (Ve V )v r (Ve V )v d rv(Ve V ) A
下标 c、h 分别表示冷流体和热流体。Q 表示的是热流密度。
b)有相变化
Q=q m,cC p,c (t 2 t1 ) q m,h r
根据不同的条件可以写出不同的公式，但实质是一样的，就是冷流体温度升 高吸收的热量和热流体温度降低释放的热量的相等。 计算的时候要注意等式两边 的单位要统一。 3）平衡蒸馏中 q 值的计算： 平衡蒸馏中，流体首先在换热器中加热到泡点温度以上，然后经过节流阀， 进入蒸馏罐中。流体由于压力降低，一部分蒸发变为气体（摩尔分数 yD ） ，另 一部分变为釜液（摩尔分数 xw ） 。其中 yD 和 xw 满足气液平衡方程。 解决这个问题首先用质量守恒：
yn1
R x xn D R1 R1
从这个方程我们就得到了，精馏段上一块理论版上下行的液相浓度与上行 气相浓度间的关系。这是二元精馏塔理论板数的基础。 b）提馏段操作线方程 提馏段操作线方程的推导过程与精馏段类似。但是，由于进料板的存在，所 以方程的具体形式与 q 值有关系，不存在一个统一的简单形式。但是，推导过程 是一样的。取进料板下某一块塔板至塔底出料为控制体，进行质量恒算。
这就是 q 的定义。q 的物理意义是：
q
1Kmol进料变成饱和蒸气的热量 1Kmol进料的汽化潜热
q 还有一个名字：液化率。其实只要记住液化率， 1 q 就是气化率。因此 很容易得到： D (1 q)F 、 W
qF
这样可以很快得到进料方程：
Fx F Dy D WxW Fx F (1 q) F y D qFWxW y D
qm 2 (q m1 kg/ s)
1 1 1 2 D12u1 1 D22u2 2 D12u1 D22u2 4 4
这个方程式启发我们， 在流体流动中由于流体粘性损失的能量，来源于流体 的压力势能和位势能，倘若是等直径的管子，则流动过程中流速不发生改变。 2）吸收操作： 吸收操作一般是逆流操作，不过并流操作也是一样的。还是一样，选取整个 吸收塔为控制体。流进的物质量=流出的物质量
令k

1 （这个表示的滤饼阻力） ，带入到上面的式子，可以得到： rv
dV k p1s A2 这个就是过滤的基本方程，后面的好多公式都是从它积 d (Ve V )
分得到的。 我先讲到这里， 在这里大家要学习的是分析化工单元操作的方法，不要死记 公式。当然，如果没时间了，死记公式也是可以的啊！化工原理相比与物理化学 知识点更加集中，知识更加形象具体，可以说是很好理解的。但是化工原理涉及 的物理量多，公式多，这也客观上造成了掌握化工原理的一定困难。但是只要大 家在学习化工原理时坚持这些方法，相信也能做到事半功倍的效果。如果有什么 疑问，大家可以联系我，特别是考研方面问题。无论是关于大连理工还是天津大 学的化工原理的相关资料都可以找我。 我在这上面还是有一定经验的。 联系 QQ： 465735603（古影冰） ，验证：考研
F D W Fx F Dy D WxW
随后用能量守恒方程：汽化潜热=流体的显热
Dr FC p (t t 0 )
方程化简可以得到：
（t-流体温度，
t0 -泡点温度） 。
D C p (t t 0 ) F D r C p (t t 0 ) W r C p (t t 0 ) q F r F r F r
q m,c、q m,h 的单位一定是： Kg / s 。不然这个等式就不成立
tm —平均对数温度差，可以理解为传热过程的推动力
K—以外表面计算的给热系数， K 的计算：
1 可以理解为传热过程的热阻 K
d 1 1 b do 1 do R0 Ri o K 0 dm di i di
yn1
RD qF Wxw xn (R 1) D (1 q) F (R 1) D (1 q) F
3.动力学方程
动力学方程的应用主要有换热器设计中的 K 值、吸收、过滤。吸收方程的 推导很重要我留到后面讲吸收的时候单独说。 1）换热器
q m,cC p ,c (t 2 t1 ) q m,h C p,h (T1 T2 ) KAtm
q 1 xW xF q 1 q 1
这个方程实际上就是后面精馏计算中很重要的进料方程，再联立平衡方程：
y
x 1 ( 1) x
可以解出进料板的浓度分布。具体怎么使用，我会在精馏这一章详解。现在 就是让大家对能量守恒定律的运用，有个了解。
2.质量守恒方程
质量守恒的应用主要在管路中连续流动方程、 吸收和精馏操作中操作线方程 的推到。 1）连续流动方程： 选取一段管道为控制体。 流进的质量流量=流出的质量流量 qm1
Lx1 Vy2 Lx2 Vy 1 L( x2 x1 ) V (y2 y1 )
当然了，操作线方程是这样的： L( x x1 ) V (y y1 )
L y2 y1 V x2 x1
L L L ( x x1 ) (y y1 ) y x x 1 y1 V V V
L ' xn V ' yn1 Wxw yn1
L' Wx xn w V' V'
由于进料板上，精馏段和提馏段的液气流量存在如下关系：
L ' RD qF V ' V (1 q) F (R 1) D (1 q) F
这就是刚才推导的 q 的作用。直接记住 q 是液化率，上面的方程就很好理解了。 将上面式子带入到方程中，就可以得到：
1
0
—外表面热阻， 0 外表面给热系数
R0、Ri
do di
—内壁和外壁的污垢热阻
b do —管壁的热阻 dm 1 do i di
—内表面的给热系数， i 内表面给热系数
a）如果题目告诉不计污垢热阻： R0、Ri
do di
可忽略
b）如果题目告诉不计管壁热阻：
b do 可忽略 dm
c）如果题目告诉外表面为蒸汽冷凝或者明确告诉你 0 则
i
1 1 K i
具体看题目
1
0
0 ，因此
1 1 do K i di
在一些极端条件下：
条件灵活使用 2）过滤计算 首先定义过滤速率：
U
dV Ad
（单位时间、单位过滤面积上的滤液体积， U
m3m2 s 1 ）
3）精馏操作： a）精馏段操作线方程
精馏段操作线方程的推导与吸收塔的推导过程类似。具体就是，选取进料板 以上某块塔板至塔顶出料位置。进行质量恒算。
Vyn1 DxD Lxn yn1
D L RD D V (R 1) D xD xn yn1 xn xD V V (R 1)D (R 1)D
化工原理学习方法
化工原理是化学工程与工艺的必修课程， 同时也是化工考研必考的专业课之 一。因此，它的重要性不言而喻。但是，有很多同学感觉化工原理学习有一定困 难。 今天， 我把我对化工原理的心得贴出来和同学们交流。 当然， 当大家期末了， 没有时间的时候。这个也能帮大家一个忙。 化工原理难吗？有一定难度，但是考研考得很简单。化工原理中对单元操作 的分析，无外乎这几种方法：能量守恒、质量守恒以及动力学方程。
1.能量守恒方程
能量守恒的应用主要有这几个地方：流体流动、换热器设计、平衡蒸馏中 q 的计算以及干燥计算。 1）流体流动
p1
2 u12 p2 u2 Z1 g W Z2 g hf 2 2
Z m 、 um/ s。 这个公式里的单位都是国际制单位：p pa 、 Kg / m3 、
W ：表示流体输送中加入功 J / Kg 、
h
f
可以理解为流体输送中的能量损失
J / Kg 。 这个方程可以理解为流体在流动中总的机械能守恒 。
u2 p1 、Z1 g 、 1 分 2
别为压力势能、位势能以及动能。 2）换热器中冷热流体的温升 a)无相变化
Q=q m,cC p,c (t 2 t1 ) q m,hC p ,h (T1 T2 )