1、化工原理復習提綱緒論1、單元操作：1) 定義：各種各樣的物理加工過程（非化學過程）。2) 按原理分為3類:流體流動過程（傳動）：流體輸送、攪拌、沉降、過濾 熱量傳遞過程（傳熱）：熱交換、蒸發質量傳遞過程（傳質）：吸收、蒸餾、萃取、吸附、干燥、結晶、膜分離2、三傳一反：傳動、傳熱、傳質（三者為單元操作）、化學反應。 任何一種化工產品的生產過程都是有多個單元操作和化學反應過程組成。3、量綱:量綱表達式中所有量綱指數均為0的量，稱作量綱為1，即單位名稱為一，符號為1。4、量綱一致性方程：物理量方程等號兩邊各項的量綱相等即為量綱一致性方程。如PV=nRT5、單元操作的基本概念：1) 物料衡算：（質量守

2、恒定律）進入與離開化工過程物料質量之差等于累積物料質量: 輸入量輸出量=累積量對于連續穩定操作過程：輸入量=輸出量2) 能量衡算：（能量守恒定律）主要指機械能和熱能，熱量衡算步驟與物料衡算步驟相同。3) 平衡關系：用于判斷過程能否進行及進行的方向和能達到的極限，如飽和鹽溶液即為平衡狀態。4) 傳遞速率：傳遞速率=推動力/阻力（與推動力成正比，與阻力成反比）溶液濃度與平衡濃度之差為溶解過程的推動力，差值越大，傳遞速率越大；另外，攪拌等引起的接觸面積增大，可減少阻力，增大傳遞速率。5) 經濟核算：用最經濟的方法設計設備，使設備費與操作費等降到最低。緒論作業：P 10 0-1、0-2第一章(+)表壓

3、=絕對壓力大氣壓力(-)真空度=大氣壓力絕對壓力泵進口為負壓，出口為正壓。（一）1、絕對壓力:以絕對真空為基準測得的壓力。2、表壓:以外界大氣壓為基準測得的壓力。3、真空度：負壓（表壓為負值）。4、密度：=m/V=pM/RT （由PV=nRT，n=m/M換算而來）( :kg/m3 ，p為氣體的絕對壓力：KPa ，M為氣體摩爾質量:kg/kmol ，T:k ，n：kmol ，摩爾氣體常數R=8.314KJ/(Kmol .K) )標況下T=273.15K,p=101.325kpa,氣體摩爾體積V=22.4 m3/Kmol.標況下理想氣體密度：=M/22.4,根據這個公式，可計算其他溫度和壓強下的氣

4、體密度：=（Tp/T p）.5、比體積：流體的比體積是密度的倒數。v=V/m=1/ (比體積v: m3 /kg)6、靜力學方程：pp0= g h用于描述靜止流體內部的壓力沿著高度的變化，對于不可壓縮流體，密度不隨壓力而變化，該方程由液體推導而來，但對氣體也適用。p0 是液面上方壓力，p是液柱下端面壓力，h是液柱高度，g=9.8N/kg7、等壓面：由靜力學方程知，當液面上方的壓力p0一定時，在靜止液體內任一點壓力的大小與液體本身的密度和該點距離液面的深度h有關，因此，在靜止連續的同一液體內，處于同一水平面上的各點，因其深度相同，所以其壓力也相同，這個壓力相等的水平面就是等壓面。8、靜力學方程的應

5、用：（1）壓力測量：U形管液柱壓差計 斜管壓差計 微差壓差計。（2）液面測定。（3）確定液封高度。（二）1、流量（種類）：體積流量（單位：m3/s）。 質量流量（單位：Kg/s）體積流量與質量流量關系： ，式中為流體密度：kg/m32、流速（計算方法）：平均流速 :(單位：m/s) A為管路截面積：m2質量流速：（單位：Kg/( m2.s) ）=/A=/A=當溫度、壓力發生變化時，氣體的體積流量和流速將改變，但其質量流量不變，因此此時采用質量流量計算比較方便。管路直徑的估算:以d為管內徑，則平均流量=/(/4)*d2= /0.785 d2, 所以3、連續性方程（質量守恒)：=常數，若流體不可壓

6、縮，則=常數，則=常數（Const）公式小結：（三）伯努利方程（各項名稱意義，單位）能量形式：壓頭形式： （四）1、粘度（溫度的影響）：流體流動是產生內摩擦力的性質成為粘性，流體粘性越大，其流動性越小。粘度即為粘性系數，單位是Pa.s。動力粘度=/ ,單位是m2/s液體和氣體的粘度數據均有實驗測得，同一溫度下，氣體粘度遠小于液體粘度。溫度對流體粘度影響很大，當溫度升高時，流體的粘度減小，而氣體的粘度增大。2、雷諾實驗與雷諾數、流動類型根據雷諾實驗（p27），流體在管路中的流動狀態可分為2種類型：（p27 圖1-20）。（五）1、量綱分析法（p34）2、摩擦系數（影響因素）（p33-40）3、直

7、管阻力、局部阻力（六）管路計算連續性方程、柏努利方程、摩擦阻力計算式（七）1、流量測定原理：流量計是利用流體流動過程中機械能轉化原理設計而成的。2、測速管，流量計（原理，類型）：（p48-54）測速管又稱皮托管，用于測定流體的點速度。流量計有:孔板流量計、轉子流量計、濕式氣體流量計。第一章作業：P56 1-5、1-8、1-12、1-15、1-23、1-28、1-31、1-33、1-36第二章 流體輸送機械（一）1、泵的分類：四類：離心式、往復式、旋轉式、流體動力作用式2、離心泵的工作原理：P62圖 2-13、主要性能參數（流量，揚程，功率，效率）：p64-66流量：單位時間內泵輸送液體的體積，

8、單位有m3/s、m3/min、m3/h揚程H(又稱壓頭):指單位重量（1N）液體流經泵所獲得的能量。單位:J/N=m(指m液柱)。功率P：功率指單位時間內做的功，軸功率是指泵軸所需的功率，有效功率是指單位時間內液體從泵中葉輪獲得的有效能量。單位：W或(N.m)/s效率：泵的效率等于有效功率與軸功率之比。4、管路特性方程:H=H0+kq2v5、離心泵的工作點（p68）（二）1、流量調節的方法：（1）改變閥門開度；（2）改變泵的轉速；（3）離心泵的并聯操作；（4）離心泵的串聯操作。2、氣蝕余量：（p72）有效氣蝕余量、必需氣蝕余量3、汽蝕現象：當葉輪入口最低壓力點處的壓力降到液體在該處溫度下的飽和

9、蒸汽壓時，液體部分汽化，汽化會產生的小氣泡與金屬表面能夠引起電化學腐蝕現象，稱為汽蝕現象。4、安裝高度、最大允許安裝高度：（p73）5、離心泵的選擇（參數，類型）：（1）確定輸送系統的流量和壓力；（2）選擇泵的類型與型號；（3）校核泵的特性參數。（三）1、氣體輸送機械設備的類型：通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵。2、靜風壓，動風壓：第二章作業：P88 2-2、2-3、2-10、2-12第三章 沉降與過濾（一）1、均相物系:  在連續相和分散相之間沒有相界面。分離較難，如水-乙醇非均相物系: 在連續相和分散相之間存在著明顯的相界面，機械分離過程，如油和水。氣體非均相物系：含塵和含霧的氣體

10、；液體非均相物系：懸濁液、乳濁液、泡沫液。非均相物系分離的目的：回收分散物質，如從結晶母液中分離出晶粒。凈制分散介質，如除去含塵氣體中的塵粒。勞動保護和環境衛生。2、自由沉降（受力情況）：（p93）單個顆粒在流體中沉降，或者顆粒群在流體中分散得較好而顆粒在互不接觸、互不碰撞的條件下沉降。3、自由沉降速度（及主要影響因素）（p93-94）(Re < 2 )主要影響因素：顆粒形狀；壁效應；干擾沉降。（二）1、停留時間，沉降時間：顆粒在降塵室中分離出來的條件是 停留時間沉降時間。2、臨界粒徑：能100%除去的最小粒徑。（p95）3、沉降室的處理能力（與沉降設備尺寸關系）：水平流動型沉降室（p9

11、4-95）（三）1、離心分離因數：離心分離因數是表示離心力大小的指標。（P98）2、旋風分離器：（P99）是利用離心力作用凈制氣體的設備，結構簡單，分離效率高，可用于高溫含塵氣體分離。3、旋液分離器：(P101)是利用離心力的作用，使懸浮液中的固體顆粒物增稠或使粒徑、密度不同的顆粒分級。（四）1、過濾及方式：（1）過濾：是使含固體顆粒的非均相物系通過布、網等多孔性材料，分離出固體顆粒的操作。一般指懸浮液的過濾。（2）懸浮液的過濾：懸浮液又稱濾漿或濾料；過濾用的多孔性材料稱為過濾介質；留在過濾介質上的固體顆粒稱為濾餅或濾渣；通過濾餅和過濾介質的清液稱為濾液。（3）兩種過濾方式：深層過濾：用較厚的

12、粒狀床層做成的過濾介質進行過濾，床層上無濾餅形成的過濾方式。濾餅過濾：懸浮液通過過濾介質后在上面形成濾餅層，這個濾餅層成為有效的過濾介質而得到澄清濾液的過濾方式。2、過濾介質：過濾介質的作用是使液體通過而截留固體顆粒。種類有：織物介質（棉、麻、絲、毛、合成纖維）；堆積的粒狀介質（由砂、木炭等堆積成較厚的床層，由于深層過濾）；多孔性介質（由陶瓷、塑料、金屬等粉末燒制而成制得的多孔性板狀或管狀介質）。3、恒壓過濾、恒壓過濾的特點：（p108）在外力作用下，懸浮液中的液體通過介質的孔道而固體顆粒被截留下來，從而實現固液分離。過濾操作中，隨著過濾過程的進行，固體顆粒層的厚度不斷增加，故在恒壓過濾操作中

13、，過濾速率不斷降低。 影響過濾速率的主要因素除壓強差、濾餅厚度外，還有濾餅和懸浮液的性質，懸浮液溫度，過濾介質的阻力等。4、過濾常數（五） 1、恒壓過濾方程式 2、過濾常數的測定第三章作業：P115 3-1、3-2、3-4、3-7第四章 傳熱（一）熱傳導1、熱量傳遞的基本方式：3種基本方式：傳導、對流、輻射。熱傳導（導熱）：氣體傳熱是指高溫區的氣體分子向低溫區傳遞擴散；金屬熱傳導是依靠自由電子從高溫到低溫遷移的。熱傳導發生在物體內部或者兩個直接接觸有溫度差的物體之間。對流：在流體中，冷、熱不同部位的流體質點作宏觀移動和混合，將熱量從高溫到低溫出傳遞，稱為對流方式傳遞熱量。熱輻射：物質

14、因本身溫度的原因激發產生電磁波，向空間傳播，稱為熱輻射。在實際傳熱過程中，這3種方式同時存在或單獨存在。2、傳熱速率，熱流密度：傳熱速率Q(又稱熱流量)，是指單位時間內通過傳熱面的熱量，單位是W(或者J/s)熱流密度q(又稱熱通量)，是指單位時間內通過單位傳熱面積傳遞的熱量，單位W/s2.兩者關系：q=Q/A3、傅立葉定律（導熱速率）4、導熱系數：（p121）導熱系數又稱熱導率，熱導率在數值上等于溫度梯度為1/m,單位時間內通過單位導熱面積的熱量，因此熱導率的大小表征著物質的導熱能力，是物質的一個重要熱物性參數，單位是W/(m.K) 或W/(m.)。影響熱導率的主要因素是物質種類（固、液、氣）

15、和溫度。一般來說，熱導率由大到小是：純金屬>合金>建筑材料>液體>絕熱材料>氣體。5、熱阻R、傳熱推動力：由上式知，導熱速率Q與傳熱推動力成正比，與熱阻R成反比；壁厚b越厚，或傳熱面積A與熱導率越小，則熱阻R越大。（二）對流傳熱1、牛頓冷卻定律2、影響對流傳熱系數的因素：（1）流體的物理性質，包括密度、比熱容、熱導率、粘度、體積膨脹系數等。物性隨T、P和流體的相態（液體或氣體）改變而改變。（2）流體對流起因，有強制對流和自然對流兩種，強制對流的流速比自然對流高，所以值也較高。（3）流體流動狀態，湍流比層流的值高。（4）流體的相態變化，相變的值比無相變高。（5）傳熱

16、面的形狀、位置與尺寸，通常把對流流動和傳熱有決定性影響的尺寸稱為特征尺寸。3、膜狀冷凝和滴狀冷凝：（1）膜狀冷凝：冷凝液很好地潤濕壁面，在壁面上形成一層連續的液膜。冷凝液潤濕壁面的能力主要取決于它的表面張力和它對壁面的附著力的關系，若附著力大于表面張力，則會形成膜狀冷凝，否則形成滴狀冷凝。（2）滴狀冷凝：冷凝液在壁面上聚集成許多分散的液滴，沿壁面滾下，相互結合成更大的液滴，露出冷凝壁面，使蒸氣能在壁面上冷凝，其熱阻比膜狀冷凝時小，其對流傳熱系數可能比膜狀冷凝時高出5到10倍，因此工業上多用膜狀冷凝。4、傳熱準數5、對流傳熱特征關系式：（三）熱量恒算無相變：有相變：cp流體的平均比熱，kJ/（k

17、g· ）（四）總傳熱速率方程式：Q=KAm1、并流與逆流：（p143 圖4-21）2、傳熱平均溫度差（對數平均溫度差）：根據間壁兩側流體溫度沿傳熱面是否變化，即是否有升高或者降低，可將傳熱分為恒溫傳熱和變溫傳熱。（1）恒溫傳熱是指一側為飽和蒸汽冷凝，冷凝溫度恒定為T，另一側為液體沸騰，沸騰溫度恒定為t, 溫度差恒定為：=T-t。（2）變溫傳熱指間壁一側或兩側沿傳熱面的不同位置溫度不同。對于變溫傳熱，平均溫度差是換熱器進、出口處兩側流體溫度差的對數平均值，因此稱為對數平均溫度差，這一結果不僅對兩流體側變溫傳熱的逆流操作和并流操作適用，對一側流體變溫傳熱也適用。3、總傳熱系數K（內傳熱面

18、，外傳熱面）：(P147-152)4、傳熱面積（內，外，平均）(P147-152)（五）并流、逆流傳熱時的平均溫度差（六）總傳熱系數相對來說，金屬壁的傳熱熱阻很小，可以忽略；當污垢熱阻也可忽略時，可簡化為：（七）1、換熱器的分類（舉例）:按用途：加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器。按冷、熱流體的傳熱方式：兩流體直接接觸式換熱器、蓄熱式換熱器、間壁式換熱器。2、管程、殼程（p172）：為提高管程的流體流速，可采用多管程。為提高殼程流體流速，以提高對流傳熱系數，可在殼程內安裝折流擋板。3、流體流經管程或殼程的原則（p173）：不清潔或易結垢的流體宜走容易清洗的一側。對于直管管束，宜走管程；對于U形管管

19、束，宜走殼程。腐蝕性流體宜走管程，以免殼體和管束同時被腐蝕。壓力高的流體宜走管程，以避免制造較厚的殼體。為增大對流傳熱系數，需要提高流速的宜走管程，因為管程流通截面積一般比殼程的小，而做成多管程也比較容易。兩流體溫差較大時，對于固定管板式換熱器，宜將對流傳熱系數大的流體走殼程，以減少管壁與殼體的溫差，以減少熱應力。蒸氣冷凝宜在殼程，以利于排出冷凝液。需要冷卻的流體宜選殼程，便于散熱，以減少冷卻劑的用量。但溫度很高的流體，其熱能可以利于，宜選管程，以減少熱損失。粘度大或者流量較小的流體宜走殼程，因有折流擋板的作用，在低Re下（Re>100）,即可達到湍流。4、傳熱過程的強化：所謂強化傳熱，

20、是指采取措施提高單位面積的傳熱量Q/A，或者減少單位熱負荷所需的傳熱面積A/Q，并改進換熱器結構以增大單位體積的傳熱面積A/V，或在Q/A一定的條件下減少兩流體之間的溫度差tm，以減少有效能損失。5、傳熱過程的強化途徑重點從設備的結構入手，提高單位體積的傳熱面積，如采用螺旋管、波紋管、翅片管等。 增大傳熱面積A 溫度一般由生產工藝條件所規定，可調范圍有限，盡可能逆流操作 。增大平均溫差tm提高流速及流體的擾動程度；采用相變、l較大的流體；減小壁厚、防止結垢和及時清除垢層。 增大總傳熱系數K第四章作業：P182 4-4、4-8、4-18、4-20第五章 吸收（一）1、吸收操作的應用：制取液體產品

21、。 回收混合氣體中有用組分。除去工藝氣體中的有害組分。 除去工業放空尾氣中的有害組分。2、吸收操作的分類：物理吸收與化學吸收； 單組分吸收與多組分吸收； 非等溫吸收與等溫吸收。3、吸收劑的選擇原則：吸收劑對溶質應具有較大的溶解度，以減少吸收劑用量。吸收劑應對溶質具有良好的選擇性，即對溶質溶解度大，對其他組分溶解度小?；旌蠚怏w中的溶質的含量不同，應選用不同的吸收劑。吸收劑的揮發度要小，以減少在吸收過程中的揮發損失。若吸收液不是產品，則其中的吸收劑應容易解吸而再生，循環使用。吸收劑的粘度要小，有利于氣液兩相接觸良好，提高傳質速率。吸收劑應具有良好的化學穩定性、不易燃、無腐蝕性、無毒、易得、價廉等特

22、點。（二）氣液相平衡1、平衡溶解度、平衡分壓：（P187）在一定的溫度、總壓下，混合氣與吸收劑接觸，溶質向液相傳遞。當液相中溶質達到飽和時，任一瞬間進入液相的溶質數量等于溶質從液相逸出的數量，即氣液兩相達到平衡狀態。在平衡狀態下，氣相中溶質的分壓稱為平衡分壓或飽和分壓；液相中溶質的濃度稱為溶質在液相中的平衡溶解度，簡稱溶解度。 2、溫度與溶解度的關系：（p187）以SO2為例，SO2在水中平衡溶解度隨氣相中的SO2的分壓增大而增大，隨溫度的減少而增大。3、總壓對溶解度的關系：對于接近理想氣體的低壓混合氣體，如果惰性氣體物質的量增多一些，溶質分壓不會改變，則總壓對溶解度沒有影響，溶解度只取決于溶質在氣相中的分壓。如果溶質氣體物質的量與惰性氣體物質的量按原來的摩爾比都增多一些，則由于溶質分壓增大，溶質在吸收劑中的溶解度也增大，但溶質的摩爾分數沒有變化。（三）亨利定律（p188-192）平衡分壓與溶解度的關系（成正比）（四）1、分子擴散：當流體內部某一組分存在濃度差時，則因微觀的分子熱運動使組分從高濃度擴散到低濃度處，這種現象稱為分子擴散。分兩種情況討論氣體擴散：雙組分等