化工原理C总复习剖析课件

1、化工原理C总复习绪论化工原理的主要任务是研究化工生产中各类物理操作问题的基本 、典型设备的 原理、操作 和 计算。质量衡算、能量衡算和动量衡算是化工原理中分析问题采用的基本方法。衡算的一般步骤是：首先确定衡算 ，其次是确定衡算 和衡算 ，最后按衡算的 进行计算 化工常用的单元操作是以 、 和 三种传递过程为基本理论基础。 (范围，对象，基准，通式)(原理，结构，性能，设计)第一章 流体流动原理及应用一、流体静力学基本方程 1、流体静力学涉及的主要物理量 密度混合规则液体：气体： 大气压线绝对零压线表压绝压绝压真空度AB压强表示方法当地大气压为750mmHg时, 测得某体系的表压100mmHg,

2、则该体系的绝对压强为_ _ _mmHg, 真空度为 _Pa。 2、流体静力学基本方程适用条件：静止、连续的同一种流体，且密度恒定推论：等压面 流体的静止状态是流体运动的一种_形式。静止流体的规律就是流体在_场的作用下流体内部_变化的规律。该变化规律的数学描述，称为流体静力学基本方程，简称静力学方程。 3、U形管压差计二、流体流动的基本方程1、流量与流速 2、连续性方程在圆形管道中，不可压缩流体定态流动的连续性方程表明：当流体的体积流量一定时，流速与管径平方成_比（正、反）。此流动规律与管道的放置方式、管道上是否装有管件、阀门及输送机械的布置情况_关（有、无），它只是描述不可压缩流体在圆形管道中

3、的_衡算关系。理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其动能 ，静压力 _ _。3. 某液体在直管中连续稳定的流过，若管道中有一半开阀门，则阀门前后两截面处流量_，能量_。 A 不变 B 减少 C 增加 D 变化不定4. 水由粗管连续流入细管作稳态流动，粗管的内径为80mm，细管的内径为40mm,。若水在细管内的流速为3m/s，则水在粗管内的流速为_m/s。5. 层流时各点速度的平均值u等于管中心处最大速度umax的_倍。A 0.5 B 2 C 8 D 32现要输送45m3/h的水，若管内水的流速约取2.5m/s，则可选 钢管。A 763mm B 88.54mm C 10

4、84mm D 252.5mm 某液体在内径为d1的水平管路中定态流动，其平均流速为u1。当它以相同的体积流量通过某内径为d2（d2=d1/2）的管子时，流速将变为原来的 倍；当流动为完全湍流时，每米管长的压力降将变为原来的 倍。3、柏努利方程(J/kg)(m)流体沿直径不变垂直管道向下流动，单位质量流体的总能量逐渐_，_逐渐转化为_和_。(减小，位能，静压能，热能)三、流体流动的内部特征1、牛顿粘性定律2、流动型态 温度升高，液体的黏度_，气体的黏度_。 反映流体流动中的内摩擦力大小的定律为 ，其表达式为 。热传导的基本定律是 定律，其表达式为 。四、管内流动的阻力计算1、范宁公式层流湍流2、

5、管路的总阻力损失计算1.流体流动进入湍流区后，对于一定的管型（即/d=常数），随着Re的增大而_。A）增加 B）减小 C）不变 D）不确定2. 水在管内径为200mm的管路中流动，水的密度为1000kg/m3，黏度为1.005cPas，流量为50m3/h，则此时水的流动型态为_。A）层流 B）过渡流 C）湍流 D）对流雷诺准数的表达式为 。当密度1000kg.m-3,粘度=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m.s-1在管中流动时，其雷诺准数等于 ,其流动类型为_ _。 由实验确定直管摩擦阻力与Re的关系。层流区摩擦系数与 无关。湍流区，与 及 有关。而完全湍流区，摩擦系数与 无关，

6、仅与 有关。 水在管内径为50mm的管路中流动，水的密度为998.2 kg/m3，黏度为1.005cPas，流量为0.2m3/h，则此时水在管内的摩擦系数为_。A）0.046 B）0.033 C）0.021 D）0.012流体在水平圆形直管内流动，当管内径减少二分之一时，则因直管阻力引起的压降损失变为原来的_倍。假设流体的流量不变，且一直处于阻力平方区。A 0.5 B 2 C 8 D 32当管路中流体速度的大小或方向突然发生改变时会产生漩涡，这种现象称为_，是导致_的主要原因。五、流量测量（1）测速管（2）孔板流量计（3）转子流量计转子流量计属_流量计。孔板流量计属于_流量计。A 变压差恒截面

7、 B 恒压差变截面 C 变压差变截面用转子流量计测定管路中水的流量，若水的流量增大，水施加于转子上的总作用力_。A）增加 B）减小 C）不变 D）不确定六、流体输送机械1、离心泵的工作原理吸入排液“气缚”现象离心泵的工作原理可由两个过程说明。排液过程：启动前泵内灌满液体，叶轮带动液体高速旋转并产生离心力，在离心力作用下液体从叶片间排出并在蜗牛形壳体内汇集。由于壳体内流道渐大，部分_压头转化为静压头，在泵的出口处液体获得较高的静压头而排液。吸液过程：离心泵在排液过程中，叶轮中心处（包括泵入口）形成_区，由于被吸液面压强的作用，产生压强差，从而保证了液体连续不断地吸入叶轮中心。离心泵的主要部件有如

8、下三部分:_,_,_；其工作点是_曲线与_曲线的交点。 3. 输送含有杂质的悬浮液时，离心泵宜采用_叶轮。2、离心泵的特性曲线比例定律切割定律 离心泵的设计点对应于_。A 最大流量点 B最大压头点 C 最高效率点 D 最大功率点3、离心泵的安装高度 （1）“汽蚀”现象（2）最大安装高度 （3）最大吸上真空度（4）最小气蚀余量（允许汽蚀余量）离心泵在启动时，若没有完全排出泵内的空气，会发生 现象，离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生 现象。离心泵停止操作时宜 。A.先关出口阀后停电 ； B.先停电后关阀；C.先关出口阀或先停电均可； D.单级泵先停电，多级泵先关出口阀。 离心泵吸入管路的阻

9、力损失增大时，会导致离心泵的允许安装高度_。 国内离心泵常用 和 两种指标表示离心泵的吸上性能。4、离心泵流量调节(1)改变管路或泵特性曲线(2)串联和并联，高阻管路优选串联，低阻管路优选并联 工业生产中，经常采用两泵并联或串联操作，对低阻管路，采用 组合较好，对高阻管路，采用 组合较好。离心泵流量调节方法有两种，分别为_和_ 第二章根据传热机理不同，传热的基本方式分为_、 和 三种。1 基本概念 1.1 温度场和等温面 1.2 温度梯度 1.3 导热速率（傅立叶定律） 1.4 导热系数（称热导率） 2 固体壁的定态热传导3. 圆筒壁这里：单层多层某锅炉炉墙是由耐火砖、保温砖和普通砖构成，在定

10、态传热的情况下，三层的温度降分别为269C、72C和38C，这三层平壁的热阻之比R1:R2:R3=_。2. 三层平壁串联导热，相应各层热阻的关系为R3R1,=）空气强制对流时的。液体沸腾概念：过冷沸腾饱和沸腾由泡状沸腾向膜状沸腾过渡的转折点称为_点，过此点传热系数的值趋于_。 液体沸腾曲线通常分为_、_和_三个区域。7 传热速率方程和传热系数过程：“对流-传导-对流”的串联原因：热量在径向和轴向分布局部总传热速率方程总传热速率方程8 总传热系数K的计算通用表达式圆管平壁重点掌握：污垢热阻平壁时 间壁传热时，下面关于总传热系数K和两侧流体的对流传热系数的关系的论述中，不正确的是_。A）K值比小者

11、还小 B）总热阻是由热阻大的那一侧的对流传热所控制C）若两侧相差较大时，要提高K值，关键在于提高较大者 D）若两侧相差不大时，则必须同时提高两侧的，才能有效地提高K值间壁式传热过程中，总热阻是由热阻较_的那一侧的对流传热所控制。要提高总传热系数K，关键在于提高较_的，而传热管的壁温，则接近于较_侧的流体的温度。 2. 对间壁两侧流体一侧恒温，另一侧变温的传热过程，并流和逆流时平均传热温差tm大小为 。 A、tm逆tm并； B、tm逆tm并； C、tm逆 tm并； D、无法确定。9 热量衡算方程10 的计算恒温变温在一套管换热器内用热水来加热空气，已知热水的进出口温度分别为90和60，空气的进出

12、口温度分别为15和50，则二者并流操作时的平均温度差为 ，逆流操作时的平均温度差为 。计算结果说明：当冷热流体操作温度一定时， 。11 热辐射基本概念热辐射，黑体，白体，热透体，灰体黑度，吸收率物体的辐射能力与斯蒂芬-波尔茨曼定律黑体灰体克希霍夫定律任何物体的辐射能力与其吸收率的比值恒等于同温度下黑体的辐射能力，其值仅与物体的温度有关 在同一温度下，物体的吸收率与黑度在数值上相等。关于辐射传热，下述几种说法中错误的是_。A. 除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；B. 热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围；C. 热射线和可见光一样，都服从折射定律；D. 物体的温度不变，其发射

13、的辐射能也不变； 欲减小蒸汽管道的辐射热损失，保温层外应该使用黑度_的材料包裹。A）较大 B）较小 C）为1 D）为无穷大灰体黑度的数值范围在_之间，其值越大，其辐射能力_，越接近_的辐射能力，同时其吸收率也_，所以，为了减少热损失，蒸汽管道保温层外表面最好采用黑度_的材料。12 设备热损失的计算当设备的外壁面温度大于周围环境温度时，热量由对流和辐射两种方式散失 （1）对流热损失（2）辐射热损失总热损失13 传热计算两大类型：设计型和操作型 1. 设计型计算（1）命题方式设计任务：将一定流量W1的流体自给定温度T1下冷却或加热至指定温度T2设计条件：可供使用的换热介质温度（初温）设计目的：确定

14、经济合理的换热面积及换热器相关尺寸 2 操作型计算 第一种命题方式给定条件：换热器的传热面积以及相关尺寸，冷热流体的物理性质，冷热流体的流量和进口温度以及流体的流动方式计算目的：冷热流体的出口温度第二种命题方式给定条件：换热器的换热面积以及相关尺寸，冷热流体物性，一侧流体的流量和进出口温度，另一侧流体的进口温度及流动方式计算目的：所需冷热流体的流量及出口温度传热计算方法热量衡算总传热速率方程联合求解第三章第一节 传质基本概念分子扩散费克定律一维稳态分子扩散 单向扩散，等分子反向扩散单向扩散与等摩尔反向扩散比较单向扩散等摩尔反向扩散漂流因子，顺水行舟，水流增加船速对流传质模型 对流传质：涡流扩散

15、与分子扩散同时发生a.膜模型（双模理论） 第二节 吸收理论及操作亨利定律（Henry Law）X为比摩尔分率c为kmol（溶质）/m3溶液溶解度系数x为摩尔分率相平衡常数相平衡与吸收过程的关系 （1） 判断过程进行的方向（2） 确定传质过程的推动力（3） 判断过程进行的极限 _，对吸收操作有利。 A.温度低，气体分压大时； B.温度低，气体分压小时； C.温度高，气体分压大时； D.温度高，气体分压小时；吸收与_是两个相反的传质过程，当气相中溶质的分压大于其平衡分压时，会发生_过程。1.2.2 吸收速率方程气相传质速率方程液相传质速率方程以气相组成表示总推动力的吸收速率方程式：以液相组成表示总

16、推动力的吸收速率方程式：气膜控制与液膜控制第三节 精馏理论及操作拉乌尔定律泡点方程露点方程t-x(y)相图正（负）偏差体系挥发度相对挥发度t/Cx(y)01.0露点线泡点线露点泡点xAyAxf气相区液相区两相区t-x(y)相图中，露点线以上的区域代表_区。A）过冷液体 B）饱和液体 C）过热蒸气 D）饱和蒸气蒸馏中采用的t-x(y)相图，被泡点线和露点线划分为_、_和_三个区域，只有在_区，才能起到一定的分离作用。理想物系的含义是液相为 ，平衡关系服从 定律；气相为 ，服从 定律和 定律。105和113kPa时的苯-甲苯理想物系，已知此时苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为206kPa和86kPa，则该

17、物系的平衡液相组成xA= ，平衡气相组成yA= 。在一定压强下，缓慢加热苯-甲苯混合液，液体产生第一个气泡时对应的温度称为_，最后一滴液体消失时对应的温度称为_，在此二温度之间，混合物以_的形式存在，苯在_中的浓度比在_中的浓度高。精馏塔操作时，若采用过冷液体进料，则q线在x-y相图中的位置是_。A）第一象限 B）垂直x轴 C）第二象限 D）水平线有关恒摩尔流假定的说法中正确的是 。A 在整个精馏塔内，各板下降液体的摩尔量均相等；B 在整个精馏塔内，各板上升蒸气的摩尔量均相等；C 精馏段的气、液摩尔流量分别保持不变，提馏段的气、液摩尔流量分别保持不变；D 精馏段液体（或气体）摩尔流量等于提馏段

18、液体（或气体）摩尔流量。精馏原理平衡级（理论板）物料衡算方程精馏段、提馏段操作线q以及q线方程 值的大小可以用来判断用蒸馏分离的难易程度，当_时说明越易分离，当_时，不能用普通蒸馏方法分离。 (1) 全塔物料衡算 操作线方程精馏段 提馏段进料板或q线理论板数的求法1逐板计算法2. 图解法（M-T图解法）回流比的选择及影响最小回流比（图解法）（解析法）全回流和最少理论板数1图解法2解析法芬斯克（enske）公式连续精馏装置的热量衡算蒸馏操作的主要目的是分离_混合物或液化了的_混合物，用来提纯或回收有用组分。蒸馏尽管可分成多种类型，但除了特殊精馏以外，不论哪类方法，其最基本的原理都是相同的，都是依

19、据混合物中各组分的_性能不同来实现分离的。连续精馏塔设计型计算的基本步骤是：在规定分离要求后，确定操作条件，利用_方程和_方程计算所需的理论板层数。计算理论板层数有逐板计算法和图解法。 在精馏塔内，不论气相还是液相，都是自下而上轻组分浓度逐渐_，而重组分的浓度逐渐_。完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶 和塔底 。 某精馏塔操作时，若保持进料流率及组成、进料热状况和塔顶蒸气量不变，增加回流比，则此时塔顶产品组成xD ，塔底产品组成xW ，塔顶产品流率 ，精馏段液气比 。6. 塔板负荷性能图包括 、 、 、 、 五条线。7. 在精馏计算中，当操作线靠近平衡线时，完成同样的分离要求所需的理论板数会

20、_。 当回流比保持不变，采用过冷液体进料，进料液温度越低，完成同样的分离要求所需的理论板数_。 A 增加 B 减少 C 不变8.在精馏操作的过程中，若检测塔顶馏出液组成，发现低于规定的产品质量组成，则应该将控制塔顶回流阀门的开度 。A 关小 B 开大 C 不变9. 回流比R越大，完成一定分离任务所需的理论板数_；全回流操作状态下，精馏塔的操作线为_，此时所需理论板数_。10.全塔效率是达到指定分离要求所需的_与_的比值。 在一连续精馏塔中分离某二元理想混合液。原料液流量为100kmol/h，浓度为0.4（摩尔分率，下同）。要求塔顶产品浓度为0.9，塔釜浓度为0.1。若每小时从塔顶采出50kmo

21、l馏出液，则工艺要求应作何改变？ A xD0.8 B xW0.8 C xD0.4 D xW0.1全回流时，回流比R= ，D= ，所需理想板层数 。 在精馏塔板上，上升蒸汽相与下降液相发生密切接触，产生快速传质与传热过程，部分轻组分由_交换转移至_中。板式精馏塔操作时，塔内上升蒸汽流量过大，会导致_。 A 漏液现象 B 降液管超负荷 C 雾沫夹带 D 塔板上液体流动不均q线方程是 段操作线与 段操作线交点的轨迹方程，该直线方程必过 点。一个完整的精馏塔应包括 段、 段、塔顶冷凝器和塔底再沸器。板式塔的塔板效率反映了 塔板上气液两相间传质与理论板对比的完善程度，塔板的效率可用 和 表示。 若某精馏

22、塔精馏段内气液相流量之比为1.5，则该塔的回流比为 。A 1.5 B 2.0 C 2.5 D 3.0分离机械分离 沉降 过滤 不同的物理性质 连续相与分散相发生相对运动的方式 分散相和连续相 第四章1 颗粒的特性-分离固体颗粒群大小（粒径）形状表面积球形颗粒 非球形颗粒 直径dp 当量直径，如体积当量直径 deV球形度 体积比表面积第一节 固体颗粒特性2 平均直径表面积平均直径 -每个颗粒平均表面积等于全部颗粒的表面积之 和除以颗粒的总数3 固体颗粒在流体中运动时的阻力流体与颗粒间的相对运动第二节 重力沉降一、沉降原理1、自由沉降极短，通常可以忽略该段的颗粒运动速度称为沉降速度，用u0表示。加

23、速段：等速段：浮力Fb 曳力FD质量力Fc颗粒在流体中沉降时受力-单个颗粒在无限流体 中的降落过程阻力系数 通过因次分析法得知，值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret的函数。 对于球形颗粒的曲线，按Ret值大致分为三个区： a) 滞流区或托斯克斯(stokes)定律区（10 4Ret1） 斯托克斯公式艾伦公式 c) 滞流区或牛顿定律区（Newton）（103Ret 2105） 牛顿公式 b) 过渡区或艾伦定律区（Allen）（1Ret103） 在斯托克斯区沉降的球形颗粒，其自由沉降速度随着颗粒直径的增大而_，随着流体黏度的增大而_。2. 10m颗粒在20C空气中自由沉降，阻力关系式符合斯托克斯

24、定律，若空气温度升高到200C，该颗粒的沉降速度将_。A）增大 B）减小 C）不变 D）不确定2 干扰沉降（壁面效应）3 沉降速度的计算 试差法 假设沉降属于层流区 方法：ut Ret Ret1 ut为所求Ret1 艾伦公式求ut判断公式适用为止二 重力沉降设备降尘室则表明，该颗粒能在降尘室中除去。结构：除尘原理：降尘室思考：要想使某一粒度的颗粒在降尘室中被100%除去，必须满足什么条件？思考：能够被100%除去的最小颗粒，必须满足什么条件？思考：粒径比dmin小的颗粒，被除去的百分数如何计算？设某一直径的颗粒刚好能被除去颗粒在降尘室入口高度为h，那么除去的比例：降尘室思考：为什么降尘室要做成

25、扁平的？ 可见，降尘室最大处理量与底面积、沉降速度有关,而与降尘室高度无关。 故降尘室多做成扁平的。 最大处理量-能够除去最小颗粒时的气体流量Vs降尘室的生产能力取决于 。 A沉降面积和降尘室高度；B沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；C降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；D降尘室的宽度和高度。根据作用力的不同，沉降操作分为_沉降和_沉降两种方式 第五章湿空气的性质；湿空气HI图及应用；干燥过程的物料衡算与热量衡算。湿物料中水分的划分； 干燥过程的平衡关系；干燥速率曲线（恒速和降速特点）例题1 用离心泵将20的水从敞口贮槽送至表压强为150kPa的密闭容器，贮槽和容器的水

26、位恒定。各部分相对位置如右图所示。管道均为1084mm的无缝钢管，泵吸入管长为20m，排出管长为100m（各管段均包括所有局部阻力的当量长度）。离心泵前后装有真空表和压力表，真空表读数为42.7kPa，两测压口的垂直距离为0.5m，忽略两测压口间的阻力，摩擦系数取为0.02，水的密度取为1000kg/m3。试求：（1）管路中水的流量（m3/h）；（2）压强表的读数（kPa，表压）；（3）泵的有效功率（kW） （1）以敞开贮槽水面为截面0，以泵入口真空表所在水平面为截面1，在0-1截面间列伯努利方程： 其中，Z1-Z0=3m，u0=0，u1=u，P0=0kPa（表压），P1=-42.7kPa（表压） 将以上数据代入公式得到：u=2.31m/s，Vs=2.31*3.14*0.12/4*3600=65.28m3/h (1分)（2）以泵出口压力表所在水平面为截面2，以高位密闭容器中水面为截面3，在2-3截面间列伯努利方程： 其中，Z3-Z2=16-3-0.5=12.5m，u2=2.31m/s，u3=0m/s，P3=150kPa（表压）， 将以上数据代入公式得到：P2=