1、第一章 流體流動質點 含有大量分子的 流體微團 ，其尺寸遠小于設備尺寸 ，但比起分子自由程 卻要大得多。連續性假定 假定流體是由大量 質點組成 的、彼此間沒有間隙 、完全充滿 所占 空間的連續介質。拉格朗日法 選定一個流體 質點,對其跟蹤觀察 ，描述其運動參數 （如位移、速 度等） 與時間的關系。歐拉法 在固定空間位置上觀察流體質點的運動情況，如空間各點的 速度、壓 強、密度等，即直接描述各有關 運動參數 在空間各點的 分布情況 和隨時間的變化 。 定態流動 流場中各點流體的 速度 u 、壓強 p 不隨時間而變化。軌線與流線 軌線是同一流體質點 在不同時間的 位置連線，是拉格朗日法 考察 的結

2、果。流線是同一瞬間 不同質點 在速度方向上的連線 ，是歐拉法考察的結果。 系統與控制體 系統是采用 拉格朗日法 考察流體的。控制體是采用 歐拉法 考察 流體的。理想流體與實際流體的區別 理想流體 粘度為零 ，而實際流體 粘度不為零 。 粘性的物理本質 分子間的 引力和分子的熱運動 。通常 液體的粘度隨溫度增 加而減小 ，因為液體分子間距離較小， 以分子間的 引力為主 。氣體 的粘度隨溫度 上升而增大 ，因為氣體分子間距離較大，以分子的 熱運動為主 。總勢能 流體的壓強能 與位能之和。可壓縮流體與不可壓縮流體的區別流體的 密度是否與壓強有關 。有關的稱為可壓縮流體，無關的稱為不可壓縮流體。伯努利

3、方程的物理意義 流體流動中的 位能、壓強能、動能之和保持不變 。平均流速 流體的平均流速是以 體積流量相同 為原則的。動能校正因子 實際動能之平均值 與平均速度之動能 的比值。均勻分布 同一橫截面上流體 速度相同 。均勻流段 各流線都是平行的直線 并與截面垂直 , 在定態流動條件下該截面上 的流體沒有加速度 , 故沿該截面勢能分布應服從靜力學原理。層流與湍流的本質區別 是否存在流體速度u、壓強p的脈動性，即是否存 在流體 質點的脈動性 。穩定性與定態性 穩定性是指 系統對外界擾動 的反應。定態性是指 有關運動 參數隨時間的變化情況 。邊界層 流動流體 受固體壁面 阻滯而造成速度梯度 的區域。邊

4、界層分離現象 在逆壓強梯度 下，因外層流體的 動量來不及傳給邊界層 ， 而形成 邊界層脫體 的現象。雷諾數的物理意義 雷諾數是 慣性力 與粘性力之比。量綱分析實驗研究方法的主要步驟 : 經初步實驗列出影響過程的主要因素； 無量綱化減少變量數并規劃實驗； 通過實驗數據回歸確定參數及變量適用范圍，確定函數形式。摩擦系數層流區,入與Re成反比,入與相對粗糙度無關；一般湍流區，入隨Re增加而遞減，同時入隨相對粗糙度增大而增大； 充分湍流區，入與Re無關，入隨相對粗糙度增大而增大。完全湍流粗糙管 當 壁面凸出物低于層流內層厚度 ，體現不出粗糙度過對阻 力損失的影響時，稱為水力光滑管。Re很大，入與Re無

5、關的區域，稱為完全湍 流粗糙管。同一根實際管子在 不同的Re下，既可以是水力光滑管，又可以是完 全湍流粗糙管。局部阻力當量長度 把局部阻力損失看作相當于某個長度的直管 ，該長度即 為局部阻力當量長度。畢托管特點 畢托管 測量的是流速 ，通過換算才能 獲得流量 。駐點壓強 在駐點處，動能轉化成壓強 （ 稱為動壓強 ），所以駐點壓強是 靜壓強 與動壓強之和 。孔板流量計的特點 恒截面， 變壓差。結構簡單， 使用方便， 阻力損失較大。轉子流量計的特點 恒流速，恒壓差，變截面 。非牛頓流體的特性塑性：只有當施加的 剪應力大于屈服應力 之后流體才開始流動。假塑性與漲塑性 ：隨剪切率增高 , 表觀粘度下降

6、 的為假塑性。隨剪 切率增高 , 表觀粘度上升 的為漲塑性。觸變性與震凝性 ：隨剪應力 t 作用時間的延續，流體表觀粘度變小，當一定的 剪應力 t 所作用的時間足夠長后，粘度達到定態的平衡值，這一行為稱為觸變 性。反之，粘度隨剪切力作用時間延長而增大的行為則稱為震凝性。粘彈性： 不但有粘性，而且表現出明顯的彈性。 具體表現如：爬桿效應、擠出脹 大、無管虹吸。第二章 流體輸送機械管路特性方程 管路對能量的需求 ，管路所需壓頭 隨流量的增加而增加 。 輸送機械的壓頭或揚程 流體輸送機械 向單位重量流體 所提供 的 能量 （J/N） 。離心泵主要構件 葉輪和蝸殼 。離心泵理論壓頭的影響因素 離心泵的

7、壓頭與 流量，轉速，葉片形狀 及直徑 大小 有關。葉片后彎原因 使泵的效率高 。氣縛現象 因泵內 流體密度小 而產生的 壓差小 ， 無法吸上液體 的現象。離心泵特性曲線 離心泵的特性曲線指 HeqV,nqV, P aqV 。離心泵工作點 管路特性方程 和泵的特性方程 的交點。離心泵的調節手段 調節出口閥,改變泵的轉速。汽蝕現象 液體在泵的 最低壓強處 （葉輪入口）汽化形成氣泡,又在葉輪中 因壓 強升高而潰滅,造成液體 對泵設備的 沖擊,引起振動和侵蝕的現象。 必需汽蝕余量 （NPSH）r 泵入口處液體具有的 動能 和壓強能之和 必須超過飽 和蒸汽壓強能多少離心泵的選型（類型、型號）根據泵的工作

8、條件，確定泵的類型；根 據管路所需的流量、壓頭,確定泵的型號。正位移特性 流量由泵決定, 與管路特性無關 。往復泵的調節手段 旁路閥 、改變泵的轉速 、沖程。離心泵與往復泵的比較 （ 流量、壓頭 ） 前者流量 均勻, 隨管路特性而變,后者流量 不均勻，不隨管路特性而變。前者 不易達到高壓頭 ，后者 可達高壓頭 。 前者流量調節用泵 出口閥 ，無自吸 作用，啟動時關出口閥 ；后者流量調節用 旁路 閥，有自吸作用， 啟動時開足管路閥門 。通風機的全壓、 動風壓 通風機給 每立方米氣體加入的能量 為全壓 （Pa=J/m3， 其中動能部分 為動風壓。真空泵的主要性能參數極限真空；抽氣速率第三章 液體的

9、攪拌攪拌目的 均相液體 的混合 ，多相物體 （ 液液，氣液，液固 ） 的分散 和接觸，強 化傳熱。攪拌器按工作原理分類 攪拌器按工作原理可分為 旋槳式 ，渦輪式 兩大類。 旋槳式大流量，低壓頭；渦輪式 小流量，高壓頭 。混合效果 攪拌器的 混合效果 可以用調勻度 、分隔尺度 來度量。宏觀混合 總體流動 是大尺度 的宏觀混合 ；強烈的湍動或強剪切力場 是小尺度 的宏觀混合。微觀混合 只有分子擴散 才能達到 微觀混合 。總體流動 和強剪切力場 雖然本身 不是微觀混合 ，但是 可以促進微觀混合 ，縮短分子擴散的時間。 攪拌器的兩個功能 產生總體流動 ；同時形成湍動 或強剪切力場 。改善攪拌效果的工程

10、措施 改善攪拌效果可采取 增加攪拌轉速、 加擋板 、偏 心安裝攪拌器 、裝導流筒 等措施。第四章 流體通過顆粒層的流動非球形顆粒的當量直徑 球形顆粒 與實際非球形顆粒 在某一方面相等 ，該球 形的直徑為非球形顆粒的當量直徑， 如體積當量直徑 、面積當量直徑 、比表面積 當量直徑 等。形狀系數 等體積球形的表面積 與非球形顆粒的表面積 之比 。分布函數 小于某一直徑 的顆粒占總量 的分率。頻率函數 某一粒徑范圍內 的顆粒占總量的分率與粒徑范圍 之比。顆粒群平均直徑的基準 顆粒群的平均直徑以 比表面積相 等為基準 。因為顆 粒層內流體為爬流流動 , 流動阻力 主要與顆粒表面積的大小有關 。 床層比

11、表面 單位床層體積內的顆粒表面積 。床層空隙率 單位床層體積內的空隙體積。數學模型法的主要步驟 數學模型法的主要步驟有 簡化物理模型 建 立數學模型模型檢驗，實驗確定模型參數。架橋現象 盡管顆粒比網孔小，因 相互擁擠而通不過網孔的現象 。過濾常數及影響因素 過濾常數是指K、qe 。K與壓差、懸浮液濃度、濾餅 比阻、濾液粘度 有關； qe 與過濾介質阻力 有關。它們在 恒壓下 才為常數 。 過濾機的生產能力 濾液量 與總時間（過濾時間和輔助時間 ）之比。最優過濾時間 使生產能力達到最大 的過濾時間 。加快過濾速率的途徑 改變濾餅結構；改變顆粒聚集狀態；動態過濾。第五章 顆粒的沉降和流態化曳力（表

12、面曳力、形體曳力 ） 曳力是流體對固體 的作用力， 而阻力是固體壁 對流體 的力，兩者為作用力與反作用力的關系。 表面曳力 由作用在顆粒表面上的 剪切力引起， 形體曳力 由作用在顆粒表面上的 壓強力扣除浮力 的部分引起。 （自由） 沉降速度 顆粒自由沉降過程中 , 曳力、重力、浮力 三者達到平衡時的 相對運動速度。離心分離因數 離心力 與重力 之比。旋風分離器主要評價指標分離效率 、壓降。總效率 進入分離器后， 除去的顆粒所占比例。粒級效率 某一直徑的 顆粒的去除效率 。分割直徑 粒級效率為 50%的顆粒直徑 。流化床的特點 混合均勻 、傳熱傳質快 ；壓降恒定 、與氣速無關兩種流化現象散式流化

13、和聚式流化聚式流化的兩種極端情況騰涌和溝流。起始流化速度 隨著操作氣速逐漸增大，顆粒床層從固定床向流化床轉變的空 床速度。帶出速度 隨著操作氣速逐漸增大，流化床內顆粒全被帶出的 空床速度。氣力輸送利用氣體在管內的流動來輸送粉粒狀固體的方法。第六章傳熱傳熱過程的三種基本方式直接接觸式、間壁式、蓄熱式。載熱體 為將冷工藝物料加熱 或熱工藝物料冷卻，必須用另一種流體 供給或取 走熱量，此流體稱為載熱體。用于加熱的稱為加熱劑；用于冷卻的稱為冷卻劑。 三種傳熱機理的物理本質傳導的物理本質是分子熱運動、分子碰撞及自由電子遷移；對流的物理本質是流動流體載熱；熱輻射的物理本質是電磁波。間壁換熱傳熱過程的三個步

14、驟熱量從熱流體對流至壁面，經壁內熱傳導至另一側，由壁面對流至冷流體。導熱系數 物質的導熱系數與物質的種類、物態、溫度、壓力有關。熱阻 將傳熱速率表達成 溫差推動力除以阻力的形式，該阻力即為熱阻。推動力 高溫物體向低溫傳熱，兩者的溫度差就是推動力。流動對傳熱的貢獻 流動流體載熱。強制對流傳熱在人為造成強制流動條件下的對流傳熱。自然對流傳熱 因溫差引起密度差，造成宏觀流動條件下的對流傳熱。自然對 流傳熱時，加熱、冷卻面的位置應該是 加熱面在下，制冷面在上，這樣有利于形 成充分的對流流動。努塞爾數、普朗特數的物理意義努塞爾數的物理意義是 對流傳熱速率與導熱傳熱速率之比。普朗特數的物理意義是動量擴散系

15、數與熱量擴散系數之比，在 a關聯式中表示 了物性對傳熱的貢獻。a 關聯式的定性尺寸、定性溫度 用于確定關聯式中的雷諾數等準數的 長度變量 、物性數據的溫度 。比如，圓管內的強制對流傳熱， 定性尺寸為 管徑 d 、 定性溫度為進 出口平均溫度 。大容積自然對流的自動模化區 自然對流a與高度h無關的區域。液體沸騰的兩個必要條件 過熱度 tw-ts 、汽化核心 。核狀沸騰 汽泡依次產生和脫離加熱面,對液體劇烈攪動，使a隨 t急劇 上升。第七章 蒸發蒸發操作及其目的蒸發過程的特點二次蒸汽溶液沸點升高疏水器氣液兩相流的環狀流動區域加熱蒸汽的經濟性蒸發器的生產強度提高生產強度的途徑提高液體循環速度的意義節

16、能措施杜林法則多效蒸發的效數在技術經濟上的限制第八章 氣體吸收 吸收的目的和基本依據 吸收的目的是分離氣體混合物，吸收的基本依據是 混合物中各組份在溶劑中的溶解度不同。主要操作費 溶劑再生費用，溶劑損失費用。解吸方法 升溫、減壓、吹氣。選擇吸收溶劑的主要依據 溶解度大，選擇性高，再生方便，蒸汽壓低損失 小。相平衡常數及影響因素 m、E、H 均隨溫度上升而增大， E、H 與總壓無 關， m 反比于總壓。漂流因子 P/PBm 表示了主體流動對傳質的貢獻。（氣、液 ）擴散系數的影響因素 氣體擴散系數與溫度、壓力有關；液體擴 散系數與溫度、粘度有關。傳質機理 分子擴散、對流傳質。氣液相際物質傳遞步驟

17、氣相對流，相界面溶解，液相對流。有效膜理論與溶質滲透理論的結果差別有效膜理論獲得的結為k* D,溶質滲透理論考慮到微元傳質的非定態性，獲得的結果為k* D0.5。傳質速率方程式 傳質速率為濃度差推動力與傳質系數的乘積。因工程上濃 度有多種表達， 推動力也就有多種形式， 傳質系數也有多種形式， 使用時注意一 一對應。傳質阻力控制 傳質總阻力可分為兩部分，氣相阻力和液相阻力。當 mky<<kx 時，為氣相阻力控制；當 mky>>kx 時，為液相阻力控制。低濃度氣體吸收特點 GL為常量，等溫過程，傳質系數沿塔高不變。建立操作線方程的依據 塔段的物料衡算。返混 少量流體自身由下

18、游返回至上游的現象。最小液氣比 完成指定分離任務所需塔高為無窮大時的液氣比。NOG 的計算方法 對數平均推動力法，吸收因數法，數值積分法。HOG 的含義 塔段為一個傳質單元高，氣體流經一個傳質單元的濃度變化等于該單元內的平均推動力。常用設備的 HOG值0.151.5 m吸收劑三要素及對吸收結果的影響吸收劑三要素是指t、x2、L。t J,x2j, LT均有利于吸收。化學吸收與物理吸收的區別 溶質是否與液相組分發生化學反應。增強因子 化學吸收速率與物理吸收速率之比。容積過程 慢反應使吸收成容積過程。表面過程 快反應使吸收成表面過程。第九章 液體精餾蒸餾的目的及基本依據 蒸餾的目的是分離液體混合物,

19、它的基本依據 （原 理）是液體中各組分揮發度的不同。主要操作費用 塔釜的加熱和塔頂的冷卻。雙組份汽液平衡自由度 自由度為 2（P 一定, tx 或 y；t 一定, Px 或 y） ；P 一定后,自由度為 1。泡點 泡點指液相混合物加熱至出現第一個汽泡時的溫度。露點 露點指氣相混合物冷卻至出現第一個液滴時的溫度。非理想物系 汽液相平衡關系偏離拉烏爾定律的成為非理想物系。 總壓對相對揮發度的影響 壓力降低,相對揮發度增加。平衡蒸餾 連續過程且一級平衡。簡單蒸餾 間歇過程且瞬時一級平衡。連續精餾 連續過程且多級平衡。間歇精餾 時變過程且多級平衡。特殊精餾恒沸精餾、萃取精餾等加第三組分改變 a。實現精

20、餾的必要條件 回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升,實現汽液傳質、 高度分離。理論板 離開該板的汽液兩相達到相平衡的理想化塔板。板效率 經過一塊塔板之后的實際增濃與理想增濃之比。 恒摩爾流假設及主要條件 在沒有加料、出料的情況下， 塔段內的汽相或液 相摩爾流率各自不變。組分摩爾汽化熱相近，熱損失不計，顯熱差不計。 加料熱狀態參數 q 值的含義及取值范圍 一摩爾加料加熱至飽和汽體所 需熱量與摩爾汽化潛熱之比，表明加料熱狀態。取值范圍： q<0 過熱蒸汽， q=0 飽和蒸汽， 0<q<1 汽液混和物， q=1 飽和液體， q>1 冷液。 建立操作線的依據 塔段物料衡算。操作線為直

21、線的條件 液汽比為常數（恒摩爾流）。最優加料位置 在該位置加料，使每一塊理論板的提濃度達到最大。 挾點恒濃區的特征 汽液兩相濃度在恒濃區幾乎不變。芬斯克方程 求取全回流條件下，塔頂塔低濃度達到要求時的最少理論板數。最小回流比 達到指定分離要求所需理論板數為無窮多時的回流比， 是設計型 計算特有的問題。最適宜回流比 使設備費、操作費之和最小的回流比。靈敏板 塔板溫度對外界干擾反映最靈敏的塔板， 用于預示塔頂產品濃度變化。 間歇精餾的特點 操作靈活、適用于小批量物料分離。恒沸精餾與萃取精餾的主要異同點 相同點：都加入第三組份改變相對揮 發度；區別：前者生成新的最低恒沸物，加入組分從塔頂出；后者不形

22、成新恒 沸物，加入組分從塔底出。操作方式前者可間歇，較方便。前者消耗熱量在 汽化潛熱，后者在顯熱。多組分精餾流程方案選擇 選擇多組分精餾的流程方案需考慮經濟上優 化；物性；產品純度。關鍵組分 對分離起控制作用的兩個組分為關鍵組分，揮發度大的為輕關鍵組 分；揮發度小的為重關鍵組分。清晰分割法 清晰分割法假定輕組分在塔底的濃度為零， 重組分在塔頂的濃度 為零。全回流近似法全回流近似法假定塔頂、塔底的濃度分布與全回流時相近第十章氣液傳質設備板式塔的設計意圖 氣液兩相在塔板上充分接觸，總體上氣液逆流，提供最大推動力。對傳質過程最有利的理想流動條件總體兩相逆流，每塊板上均勻錯流。三種氣液接觸狀態 鼓泡狀

23、態：氣量低，氣泡數量少，液層清晰。泡沫狀態： 氣量較大，液體大部分以液膜形式存在于氣泡之間，但仍為連續相。噴射狀態： 氣量很大，液體以液滴形式存在，氣相為連續相。轉相點由泡沫狀態轉為噴射狀態的臨界點。板式塔內主要的非理想流動液沫夾帶、氣泡夾帶、氣體的不均勻流動、液體的不均勻流動。板式塔的不正常操作現象夾帶液泛、溢流液泛、漏液。篩板塔負荷性能圖 將篩板塔的可操作范圍在汽、液流量圖上表示出來。濕板效率 考慮了液沫夾帶影響的塔板效率。全塔效率 全塔的理論板數與實際板數之比。操作彈性 上、下操作極限的氣體流量之比。常用塔板類型 篩孔塔板、泡罩塔板、浮閥塔板、舌形塔板、網孔塔板等。填料的主要特性參數 比

24、表面積a,空隙率£,填料的幾何形狀。常用填料類型 拉西環，鮑爾環，弧鞍形填料，矩鞍形填料，階梯形填料， 網體填料等。載丿點 填料塔內隨著氣速逐漸由小到大，氣液兩相流動的交互影響開始變得比較顯著時的操作狀態為載點。泛點氣速增大至出現每米填料壓降陡增的轉折點即為泛點。最小噴淋密度 保證填料表面潤濕、保持一定的傳質效果所需的液體速度等板高度 HETP 分離效果相當于一塊理論板的填料層高度。填料塔與板式塔的比較 填料塔操作范圍小，宜處理不易聚合的清潔物料， 不易中間換熱，處理量較小，造價便宜，較宜處理易起泡、 腐蝕性、熱敏性物料， 能適應真空操作。 板式塔適合于要求操作范圍大， 易聚合或含固

25、體懸浮物， 處理 量較大，設計要求比較準確的場合。第十一章 液液萃取萃取的目的及原理 目的是分離液液混合物。原理是混合物各組分溶解度的 不同。溶劑的必要條件與物料中的E組份不完全互溶，對A組份具有選擇性的溶解度。臨界混溶點 相平衡的兩相無限趨近變成一相時的組成所對應的點。和點 兩股流量的平均濃度在相圖所對應的點。差點 和點的流量減去一股流量后剩余的濃度在相圖所對應的點。分配曲線 相平衡的 yA xA 曲線。最小溶劑比 當萃取相達到指定濃度所需理論級為無窮多時， 相應的 S/F 為最 小溶劑比。選擇性系數 B =(yA/yB)/(xA/xB )。操作溫度對萃取的影響溫度低，B、S互溶度小，相平衡

26、有利些，但粘度大等對操作不利，所以要適當選擇。第十二章 其他傳質分離方法溶液結晶操作的基本原理 溶液的過飽和。造成過飽和度方法 冷卻，蒸發濃縮。晶習 各晶面速率生長不同，形成不同晶體外形的習性。溶解度曲線 結晶體與溶液達到相平衡時，溶液濃度隨溫度的變化曲線。超溶解度曲線 溶液開始析出結晶的濃度大于溶解度， 溶液濃度隨溫度的變化 曲線為超溶解度曲線，超溶解度曲線在溶解度曲線之上。 溶液結晶的兩個階段 晶核生成，晶體成長。晶核的生成方式 初級均相成核，初級非均相成核，二次成核。 再結晶現象 小晶體溶解與大晶體成長同時發生的現象。過飽和度對結晶速率的影響 過飽和度大，有利于成核；過飽和度 AC小，有

27、利于晶體成長。吸附現象 流體中的吸附質借助于范德華力而富集于吸附劑固體表面的現象。 物理吸附與化學吸附的區別 物理吸附靠吸附劑與吸附質之間的范德華力， 吸附熱較小；化學吸附靠吸附劑與吸附質之間的化學鍵合，吸附熱較大。 吸附分離的基本原理 吸附劑對流體中各組分選擇性的吸附。 常用的吸附解吸循環 變溫吸附，變壓吸附，變濃度吸附，置換吸附。 常用吸附劑 活性炭，硅膠，活性氧化鋁， 活性土，沸石分子篩， 吸附樹脂等。 吸附等溫線 在一定的溫度下，吸附相平衡濃度隨流體相濃度變化的曲線。 傳質內擴散的四種類型 分子擴散，努森擴散，表面擴散，固體（晶體）擴散 負荷曲線 固定床吸附器中，固體相濃度隨距離的變化曲線稱為負荷曲線。 濃度波 固定床吸附器中，流體相濃度隨距離的變化曲線稱為濃度波。透過