化工原理各章节知识点总结

化工原理各章节知识点总结文件编码(GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968)第一章?流体流动质点?含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自连续性假定?假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。拉格朗日法?选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。欧拉法?在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。定态流动?流场中各点流体的速度u?、压强p?不随时间而变化。轨线与流线?轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法系统与控制体?系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法理想流体与实际流体的区别?理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为粘性的物理本质?分子间的引力和分子的热运动。通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为总势能?流体的压强能与位能之和。可压缩流体与不可压缩流体的区别?流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。伯努利方程的物理意义?流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不平均流速?流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。动能校正因子?实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。均匀分布?同一横截面上流体速度相同。均匀流段?各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度,?故沿该截面势能分布应服从静力学原理。层流与湍流的本质区别?是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。稳定性与定态性?稳定性是指系统对外界扰动的反应。定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。边界层?流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。边界层分离现象?在逆压强梯度下，因外层流体的动量来不及传给边界层，而形成边界层脱体的现象。雷诺数的物理意义?雷诺数是惯性力与粘性力之比。量纲分析实验研究方法的主要步骤:?①经初步实验列出影响过程的主要因素；②无量纲化减少变量数并规划实验；③通过实验数据回归确定参数及变量适用范围，确定函数形式。摩擦系数?完全湍流粗糙管?当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对称为完全湍流粗糙管。同一根实际管子在不同的Re下，既可以是水力光滑管，又可以是完全湍流粗糙管。局部阻力当量长度?把局部阻力损失看作相当于某个长度的直管，该长度即为局部阻力当量长度。毕托管特点?毕托管测量的是流速，通过换算才能获得流量。驻点压强?在驻点处，动能转化成压强(称为动压强)，所以驻点压强是静压强与动压强之和。孔板流量计的特点?恒截面，变压差。结构简单，使用方便，阻力损失较转子流量计的特点?恒流速，恒压差，变截面。非牛顿流体的特性?塑性：只有当施加的剪应力大于屈服应力之后流体才开始流动。假塑性与涨塑性：随剪切率增高,?表观粘度下降的为假塑性。随剪切率增高,表观粘度上升的为涨塑性。触变性与震凝性：随剪应力t?作用时间的延续，流体表观粘度变小，当一定的剪应力t?所作用的时间足够长后，粘度达到定态的平衡值，这一行为称为触变性。反之，粘度随剪切力作用时间延长而增大的行为则称应、挤出胀大、无管虹吸。第二章?流体输送机械管路特性方程?管路对能量的需求，管路所需压头随流量的增加而增加。?输送机械的压头或扬程?流体输送机械向单位重量流体所提供的能量离心泵主要构件?叶轮和蜗壳。?离心泵理论压头的影响因素?离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直叶片后弯原因?使泵的效率高。?气缚现象?因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。?离心泵特性曲线?离心泵的特性曲线指?He~qV，η~qV，Pa~qV?。?离心泵工作点?管路特性方程和泵的特性方程的交点。?离心泵的调节手段?调节出口阀，改变泵的转速。?汽蚀现象?液体在泵的最低压强处(叶轮入口)汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和侵蚀的现必需汽蚀余量(NPSH)r?泵入口处液体具有的动能和压强能之和必须超过饱和蒸汽压强能多少离心泵的选型(类型、型号)?①根据泵的工作条件，确定泵的类型；②根据管路所需的流量、压头，确定泵的型号。?正位移特性?流量由泵决定，与管路特性无关。?往复泵的调节手段?旁路阀、改变泵的转速、冲程。?离心泵与往复泵的比较(流量、压头)?前者流量均匀，随管路特性而变，后者流量不均匀，不随管路特性而变。前者不易达到高压头，后者可达高压头。前者流量调节用泵出口阀，无自吸作用，启动时关出口阀；后者流量调节用旁路阀，有自吸作用，启动时开足管路阀门。?通风机的全压、动风压?通风机给每立方米气体加入的能量为全压真空泵的主要性能参数?①极限真空；②抽气速率。?第三章?液体的搅拌搅拌目的?均相液体的混合，多相物体(液液，气液，液固)的分散和接触，强化传热。搅拌器按工作原理分类?搅拌器按工作原理可分为旋桨式，涡轮式两大类。旋桨式大流量，低压头；涡轮式小流量，高压头。?混合效果?搅拌器的混合效果可以用调匀度、分隔尺度来度量。?宏观混合?总体流动是大尺度的宏观混合；强烈的湍动或强剪切力场是小尺度的宏观混合。?微观混合?只有分子扩散才能达到微观混合。总体流动和强剪切力场虽然本身不是微观混合，但是可以促进微观混合，缩短分子扩散的时间。?搅拌器的两个功能?产生总体流动；同时形成湍动或强剪切力场。?改善搅拌效果的工程措施?改善搅拌效果可采取增加搅拌转速、加挡板、等措施。?第四章?流体通过颗粒层的流动非球形颗粒的当量直径?球形颗粒与实际非球形颗粒在某一方面相等，该球形的直径为非球形颗粒的当量直径，如体积当量直径、面积当量直形状系数?等体积球形的表面积与非球形颗粒的表面积之比。?分布函数?小于某一直径的颗粒占总量的分率。?频率函数?某一粒径范围内的颗粒占总量的分率与粒径范围之比。?颗粒群平均直径的基准?颗粒群的平均直径以比表面积相等为基准。因为颗粒层内流体为爬流流动,流动阻力主要与颗粒表面积的大小有关。?床层比表面?单位床层体积内的颗粒表面积。?床层空隙率?单位床层体积内的空隙体积。?数学模型法的主要步骤?数学模型法的主要步骤有①简化物理模型②建立数学模型③模型检验，实验确定模型参数。?架桥现象?尽管颗粒比网孔小，因相互拥挤而通不过网孔的现象。?过滤常数及影响因素?过滤常数是指K、qe。K与压差、悬浮液浓度、滤饼比阻、滤液粘度有关；?qe?与过滤介质阻力有关。它们在恒压下才为常数。?过滤机的生产能力?滤液量与总时间(过滤时间和辅助时间)之比。?最优过滤时间?使生产能力达到最大的过滤时间。?加快过滤速率的途径?①改变滤饼结构；②改变颗粒聚集状态；③动态过第五章?颗粒的沉降和流态化?曳力(表面曳力、形体曳力)?曳力是流体对固体的作用力，而阻力是固体壁对流体的力，两者为作用力与反作用力的关系。表面曳力由作用在颗粒表面上的剪切力引起，形体曳力由作用在颗粒表面上的压强力扣除浮力的部分引起。?(自由)沉降速度?颗粒自由沉降过程中,曳力、重力、浮力三者达到平衡离心分离因数?离心力与重力之比。?旋风分离器主要评价指标?分离效率、压降。?总效率?进入分离器后，除去的颗粒所占比例。?粒级效率?某一直径的颗粒的去除效率。?分割直径?粒级效率为50%的颗粒直径。?流化床的特点?混合均匀、传热传质快；压降恒定、与气速无关。?两种流化现象?散式流化和聚式流化。?聚式流化的两种极端情况?腾涌和沟流。?起始流化速度?随着操作气速逐渐增大，颗粒床层从固定床向流化床转变的空床速度。?带出速度?随着操作气速逐渐增大，流化床内颗粒全被带出的空床速度。?气力输送?利用气体在管内的流动来输送粉粒状固体的方法。?第六章?传热??传热过程的三种基本方式?直接接触式、间壁式、蓄热式。?载热体?为将冷工艺物料加热或热工艺物料冷却，必须用另一种流体供给或取走热量，此流体称为载热体。用于加热的称为加热剂；用于冷却的称为冷却剂。?三种传热机理的物理本质?传导的物理本质是分子热运动、分子碰撞及自由电子迁移；对流的物理本质是流动流体载热；热辐射的物理本质是电磁波。?间壁换热传热过程的三个步骤?热量从热流体对流至壁面，经壁内热传导至另一侧，由壁面对流至冷流体。?导热系数?物质的导热系数与物质的种类、物态、温度、压力有关。?热阻?将传热速率表达成温差推动力除以阻力的形式，该阻力即为热阻。?推动力?高温物体向低温传热，两者的温度差就是推动力。?流动对传热的贡献?流动流体载热。?强制对流传热?在人为造成强制流动条件下的对流传热。?自然对流传热?因温差引起密度差，造成宏观流动条件下的对流传热。自然对流传热时，加热、冷却面的位置应该是加热面在下，制冷面在上，努塞尔数、普朗特数的物理意义?努塞尔数的物理意义是对流传热速率与导热传热速率之比。普朗特数的物理意义是动量扩散系数与热量扩散系数之比，在α关联式α?关联式的定性尺寸、定性温度?用于确定关联式中的雷诺数等准数的长度变量、物性数据的温度。比如，圆管内的强制对流传热，定性尺寸为管径d?、定性温度为进出口平均温度。?液体沸腾的两个必要条件?过热度?tw-ts?、汽化核心。?核状沸腾?汽泡依次产生和脱离加热面，对液体剧烈搅动，使α随Δt?急剧上升。?第七章?蒸发?蒸发操作及其目的?蒸发过程的特点?二次蒸汽?溶液沸点升高?疏水器?气液两相流的环状流动区域?加热蒸汽的经济性?蒸发器的生产强度?提高生产强度的途径?提高液体循环速度的意义?节能措施?杜林法则?多效蒸发的效数在技术经济上的限制?第八章?气体吸收吸收的目的和基本依据?吸收的目的是分离气体混合物，吸收的基本依据是混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。主要操作费?溶剂再生费用，溶剂损失费用。解吸方法?升温、减压、吹气。选择吸收溶剂的主要依据?溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损相平衡常数及影响因素?m、E、H?均随温度上升而增大，E、H?与总压无漂流因子?P/PBm?表示了主体流动对传质的贡献。(气、液)扩散系数的影响因素?气体扩散系数与温度、压力有关；液体扩传质机理?分子扩散、对流传质。气液相际物质传递步骤?气相对流，相界面溶解，液相对流。有效膜理论与溶质渗透理论的结果差别?有效膜理论获得的结为k∝D，溶质渗透理论考虑到微元传质的非定态性，获得的结果为k∝。传质速率方程式?传质速率为浓度差推动力与传质系数的乘积。因工程上浓度有多种表达，推动力也就有多种形式，传质系数也有多种形式，使用时注意一一对应。传质阻力控制?传质总阻力可分为两部分，气相阻力和液相阻力。当mky<<kx?时，为气相阻力控制；当?mky>>kx?时，为液相阻力控制。低浓度气体吸收特点?①G、L为常量，②等温过程，③传质系数沿塔高不建立操作线方程的依据?塔段的物料衡算。返混?少量流体自身由下游返回至上游的现象。最小液气比?完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。NOG?的计算方法?对数平均推动力法，吸收因数法，数值积分法。HOG?的含义?塔段为一个传质单元高，气体流经一个传质单元的浓度变化等于该单元内的平均推动力。常用设备的?HOG?值?~?m。吸收剂三要素及对吸收结果的影响?吸收剂三要素是指?t、x2、L。t↓，化学吸收与物理吸收的区别?溶质是否与液相组分发生化学反应。增强因子?化学吸收速率与物理吸收速率之比。容积过程?慢反应使吸收成容积过程。表面过程?快反应使吸收成表面过程。第九章?液体精馏蒸馏的目的及基本依据?蒸馏的目的是分离液体混合物，它的基本依据(原理)是液体中各组分挥发度的不同。主要操作费用?塔釜的加热和塔顶的冷却。y)；P?一定后，自由度为1。泡点?泡点指液相混合物加热至出现第一个汽泡时的温度。露点?露点指气相混合物冷却至出现第一个液滴时的温度。非理想物系?汽液相平衡关系偏离拉乌尔定律的成为非理想物系。总压对相对挥发度的影响?压力降低，相对挥发度增加。平衡蒸馏?连续过程且一级平衡。简单蒸馏?间歇过程且瞬时一级平衡。连续精馏?连续过程且多级平衡。间歇精馏?时变过程且多级平衡。特殊精馏?恒沸精馏、萃取精馏等加第三组分改变α。实现精馏的必要条件?回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升，实现汽液传。理论板?离开该板的汽液两相达到相平衡的理想化塔板。板效率?经过一块塔板之后的实际增浓与理想增浓之比。恒摩尔流假设及主要条件?在没有加料、出料的情况下，塔段内的汽相或液相摩尔流率各自不变。组分摩尔汽化热相近，热损失不计，显热差不加料热状态参数?q?值的含义及取值范围?一摩尔加料加热至饱和汽体所需热量与摩尔汽化潜热之比，表明加料热状态。取值范围：q<0?过热蒸建立操作线的依据?塔段物料衡算。操作线为直线的条件?液汽比为常数(恒摩尔流)。最优加料位置?在该位置加料，使每一块理论板的提浓度达到最大。挟点恒浓区的特征?汽液两相浓度在恒浓区几乎不变。芬斯克方程?求取全回流条件下，塔顶塔低浓度达到要求时的最少理论板最小回流比?达到指定分离要求所需理论板数为无穷多时的回流比，是设计型计算特有的问最适宜回流比?使设备费、操作费之和最小的回流比。灵敏板?塔板温度对外界干扰反映最灵敏的塔板，用于预示塔顶产品浓度间歇精馏的特点?操作灵活、适用于小批量物料分离。恒沸精馏与萃取精馏的主要异同点?相同点：都加入第三组份改变相对挥发度；区别：①前者生成新的最低恒沸物，加入组分从塔顶出；后者不形成新恒沸物，加入组分从塔底出。②操作方式前者可间歇，较方便。③前者消耗热量在汽化潜热，后者在显热。多组分精馏流程方案选择?选择多组分精馏的流程方案需考虑①经济上优化；②物性；③产品纯度。关键组分?对分离起控制作用的两个组分为关键组分，挥发度大的为轻关键组分；挥发度小的为重关键组分。清晰分割法?清晰分割法假定轻组分在塔底的浓度为零，重组分在塔顶的全回流近似法?全回流近似法假定塔顶、塔底的浓度分布与全回流时相近第十章?气液传质设备??板式塔的设计意图?①气液两相在塔板上充分接触，②总体上气液逆流，对传质过程最有利的理想流动条件?总体两相逆流，每块板上均匀错流。?转相点?由泡沫状态转为喷射状态的临界点。?板式塔内主要的非理想流动?液沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、板式塔的不正常操作现象?夹带液泛、溢流液泛、漏液。?筛板塔负荷性能图?将筛板塔的可操作范围在汽、液流量图上表示出来。?湿板效率?考虑了液沫夹带影响的塔板效率。?全塔效率?全塔的理论板数与实际板数之比。?操作弹性?上、下操作极限的气体流量之比。?常用塔板类型?筛孔塔板、泡罩塔板、浮阀塔板、舌形塔板、网孔塔板填料的主要特性参数?①比表面积a，②空隙率ε，③填料的几何形状。?常用填料类型?拉西环，鲍尔环，弧鞍形填料，矩鞍形填料，阶梯形填载点?填料塔内随着气速逐渐由小到大，气液两相流动的交互影响开始变泛点?气速增大至出现每米填料压降陡增的转折点即为泛点。?最小喷淋密度?保证填料表面润湿、保持一定的传质效果所需的液体速等板高度?HETP?分离效果相当于一块理论板的填料层高度。?填料塔与板式塔的比较?填料塔操作范围小，宜处理不易聚合的清洁物聚合或含固体悬浮物，处理量较大，设计要求比较准确的场合。?第十一章?液液萃取?萃取的目的及原理?目的是分离液液混合物。原理是混合物各组分溶解度的不同。?溶剂的必要条件?①与物料中的B组份不完全互溶，②对A组份具有选择临界混溶点?相平衡的两相无限趋近变成一相时的组成所对应的点。?和点?两股流量的平均浓度在相图所对应的点。?差点?和点的流量减去一股流量后剩余的浓度在相图所对应的点。?最小溶剂比?当萃取相达到指定浓度所需理论级为无穷多时，相应的S/F选择性系数?β=(yA/yB)/(xA/xB)?。?操作温度对萃取的影响?温度低，B、S互溶度小，相平衡有利些，但粘度第十二章?其他传质分离方法溶液结晶操作的基本原理?溶液的过饱和。造成过饱和度方法?冷却，蒸发浓缩。晶习?各晶面速率生长不同，形成不同晶体外形的习性。溶解度曲线?结晶体与溶液达到相平衡时，溶液浓度随温度的变化曲线。超溶解度曲线?溶液开始析出结晶的浓度大于溶解度，溶液浓度随温度的变化曲线为超溶解度曲线，超溶解度曲线在溶解度曲线之上。溶液结晶的两个阶段?晶核生成，晶体成长。晶核的生成方式?初级均相成核，初级非均相成核，二次成核。再结晶现象?小晶体溶解与大晶体成长同时发生的现象。过饱和度对结晶速率的影响?过饱和度ΔC?大，有利于成核；过饱和度吸附现象?流体中的吸附质借助于范德华力而富集于吸附剂固体表面的现物理吸附与化学吸附的区别?物理吸附靠吸附剂与吸附质之间的范德华力，吸附热较小；化学吸附靠吸附剂与吸附质之间的化学键合，吸附热吸附分离的基本原理?吸附剂对流体中各组分选择性的吸附。常用的吸附解吸循环?变温吸附，变压吸附，变浓度吸附，置换吸附。常用吸附剂?活性炭，硅胶，活性氧化铝，活性土，沸石分子筛，吸附树吸附等温线?在一定的温度下，吸附相平衡浓度随流体相浓度变化的曲传