201*化工原理上冊復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)

第1章流體流動(dòng)

常溫下水的密度1000kg/m3,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度1.29kg/m31atm=101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg（1）被測流體的壓力>大氣壓表壓=絕壓－大氣壓

（2）被測流體的壓力<大氣壓真空度=大氣壓－絕壓=－表壓靜壓強(qiáng)的計(jì)算柏努利方程應(yīng)用

p112p212

gz1u1hegz2u2hf22

2u12p2u2p1z1Hez2Hfg2gg2gduRe層流區(qū)（LaminarFlow）：Re<201*；湍流區(qū)（TurbulentFlow）：Re>4000；

201*

泵的有效功率Pe，kW，用下式表示。Pe＝ρgqvHe

泵的效率η：泵軸通過葉輪傳給液體能量過程中有能量損失。泵的效率η為有效功率與軸功率之比，而軸功率

Pa為電動(dòng)機(jī)輸入離心泵的功率。影響離心泵的效率，主要是容積損失、水力損失和機(jī)械損失。

PegHeqVPaPa離心泵的特性曲線：揚(yáng)程-流量曲線H～qv線、軸功率-流量曲線Pa～qv線、效率-流量曲線η～qv線，具體圖形見圖2-10。*****離心泵牌銘上的額定功率、額定流量和揚(yáng)程是指效率最高時(shí)的值。

HH1管路he～qvA泵H～qv

泵～qvqvqPAzgO圖2-10離心泵的工作

v

調(diào)節(jié)流量方法有調(diào)節(jié)管路特性曲線(調(diào)節(jié)閥門流量)和泵特性曲線(改變泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑)。用閥門調(diào)節(jié)流量操作簡便、靈活，故應(yīng)用很廣。

H單

雜質(zhì)泵:常輸送懸浮液.液下泵:在化工生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用，安裝在液體貯槽內(nèi)。屏蔽泵：常輸送易燃、易爆、劇毒及放射性液體。往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)

（1）正位移泵

流量只與泵的幾何尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)，與管路特性無關(guān)，壓頭與流量無關(guān)，受管路的承壓能力所限制，這種特

性稱為正位移性，這種泵稱為正位移泵。

往復(fù)泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用出口閥門來調(diào)節(jié)流量，否則流量急劇上升，導(dǎo)致示損壞。（2）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)

第一，旁路調(diào)節(jié)，如圖2-28所示，采用旁路閥調(diào)節(jié)主管流量，但泵的流量是不變的。

第二，改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行程。使用變速電機(jī)或變速裝置改變曲柄轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)流量，使用蒸汽機(jī)則更為

方便。改變活塞行程則不方便。

第4章流體通過顆粒層間的流動(dòng)

過濾之初，液體渾濁。但顆粒會(huì)在孔道內(nèi)很快發(fā)生“架橋”現(xiàn)象，濾液由渾濁變?yōu)榍宄骸Ｔ跒V餅過濾中，真正起截留顆粒作用的是濾餅層而不是過濾介質(zhì)。助濾劑能形成結(jié)構(gòu)疏松、空隙率大、不可壓縮的濾餅。

板框壓濾機(jī)、葉濾機(jī)、廂式壓濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（操作連續(xù)、自動(dòng)）葉濾機(jī)(dq/dτ)w＝(dq/dτ)E板框壓濾機(jī)(dq/dτ)w＝(dq/dτ)E／4過濾速率基本方程

2pdqK

K

rud2(qqe)

恒速過濾，恒壓過濾2q2qqeKV22VVeKA2

先非恒壓,再恒壓過濾:2(qq12)2qe(qq1)K(1)(V2V12)2Ve(VV1)KA2(1)

第5章顆粒的沉降與流態(tài)化

當(dāng)顆粒濃度增加，沉降速度減少。容器的壁和底面，沉降速度減少。非球形的沉降速度小于球形顆粒的沉降速度。旋風(fēng)分離器，排灰口密封不好而發(fā)生漏氣，即外面空氣竄入旋風(fēng)分離器內(nèi)，則上升氣流會(huì)將已沉降下來的塵粒重新?lián)P起，大大降低收塵效果。氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)

（1）系統(tǒng)封閉，避免物料飛揚(yáng)，減少物料損失，改善勞動(dòng)條件。

（2）輸送管路不限制，即使在無法鋪設(shè)道路或安裝輸送機(jī)械的地方，使用氣力輸送更加方便。（3）設(shè)備緊湊，易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動(dòng)化操作，便于同連續(xù)化工生產(chǎn)相銜接。（4）在氣力輸送過程中可同時(shí)進(jìn)行粉料的干燥、粉碎、冷卻、加料等操作。降塵室處理能力（流量）的計(jì)算qV=Aut，qV(隔板)=（n+1）qV(無隔板)2dpmin(p)gRep＜2ut18

第6章傳熱傳熱的基本方式:

（1）熱傳導(dǎo)（2）對流傳熱熱對流（3）輻射傳熱

工業(yè)上大量使用熱交換器，傳熱設(shè)備在化工廠設(shè)備投資中占很大比例，有些達(dá)40%左右。工業(yè)換熱的方法

1、直接接觸式換熱2、蓄熱式換熱3、間壁式換熱

蓄熱式換熱，只適用于氣體。

常見加熱劑有熱水、飽和水蒸氣、礦物油、聯(lián)苯混合物、熔鹽和煙道氣。常見冷卻劑有水、空氣和各種冷凍劑。載熱體的選擇

（1）載熱體的溫度應(yīng)易于調(diào)節(jié)；

（2）載熱體的飽和蒸氣壓要低(沸點(diǎn)高)，不易分解；（3）載熱體的毒性要小，使用安全，腐蝕性小；（4）載熱體應(yīng)價(jià)格低廉且容易得到。

金屬杯和陶瓷杯，哪個(gè)更保溫？

流體湍流流動(dòng)給熱系數(shù)大于層流流動(dòng)。

加熱器放置在空間的下部，冷卻器放置在空間的上部。

各無因次準(zhǔn)數(shù)的物理意義：普蘭德準(zhǔn)數(shù)Pr它反映流體物性對給熱過程的影響圓形直管內(nèi)強(qiáng)制湍流的給熱系數(shù)

0.023Re0.8Prb

d氣泡存在的必要條件是氣泡內(nèi)部的蒸汽壓≥外壓和液層靜壓強(qiáng)之和。因此液體溫度必須≥該蒸汽壓下對應(yīng)的飽和溫度。液體的過熱是小氣泡生成的必要條件。表面比較光滑，容易出現(xiàn)暴沸現(xiàn)象。給熱系數(shù)α沸騰>>α無相變幾乎所有的熱阻集中在冷凝液膜中，這是冷凝給熱的一個(gè)重要的特點(diǎn)。

冷凝液在壁面上流動(dòng)方式：膜狀冷凝和滴狀冷凝。一般滴狀冷凝比膜狀冷凝的給熱系數(shù)5～10倍。但是，工業(yè)上很難實(shí)現(xiàn)滴狀冷凝。所以工業(yè)冷凝器的設(shè)計(jì)都按膜狀冷凝考慮。為了增加給熱系數(shù)，應(yīng)定期排放不凝性氣體換熱器，蒸汽進(jìn)入口設(shè)在換熱器的上部。固體、液體穿透率為零，氣體反射率為零

黑體的輻射能力和吸收能力斯蒂芬-波爾茲曼定律：

4TEbC0

100

實(shí)際物體的輻射能力E恒小于黑體的輻射能力Eb。實(shí)際上不同物體在相同溫度下的輻射能和按波長的分布規(guī)律也不同。黑度：實(shí)際物體的輻射能與相同溫度下黑體的輻射能的比值，稱物體的黑度，用ε表示。圓筒壁的總傳熱系數(shù)

11

KK21A2A211d2d21

1A1Am21d1dm2外側(cè)熱阻比內(nèi)側(cè)熱阻小得多，壁溫接近于外側(cè)溫度。而外壁有污垢熱阻后，外側(cè)熱阻比內(nèi)側(cè)熱阻大得多，壁溫接近于內(nèi)側(cè)溫度。

增大傳熱面積A常用的方法：用小直徑管，采用翅片管、螺紋管等代替光滑管，可以提高單位體積熱交換器的傳熱面積。例：在列管式熱交換器中，用飽和溫度為126℃的蒸汽將470m3/h的某一溶液從40℃加熱到45℃，采用φ38×3×201*mm的鋼管（λ=46.5w/mK），試計(jì)算所需傳熱面積和管子根數(shù)n。已知水蒸汽α2=11600w/m2K(走管外)；某溶液α1=3700w/m2K(走管內(nèi))；ρ=1320kg/m3；Cp=3.4kJ/kgK。

解：溶液吸收的熱量為：QL=470/3600*1320*3.4*1000*(45-40)=3e+006W

126-------126△t1=126-40=86℃40------->45△t2=126-45=81℃t1t286811183.4750K2139Wm2K1tmt1861d2d211380.003381lnln

t2811d1dm237003246.534.914111600

3e006求A及n，n=16.9/(3.14×0.038×2)=70.8AQ16.9m2Ktm78213983.4750例：某酒精蒸汽冷凝器的傳熱面積為5m2，酒精蒸汽冷凝溫度為℃，冷凝熱為845KJ/kg。冷卻水初溫為20℃，終溫

為35℃，若K=800w/m2K，問此冷凝器能否冷凝350kg/hr的酒精蒸氣？解：Q=qmr=(350/3600)*845≈82kw

78-------78△t1=78-20=58℃，20------>35△t2=78-35=43℃

△t1與△t2沒有相差一倍，可用算術(shù)平均值：△tm=（58+43）/2=50.5℃，Q=KA△tm=800×5×50.5≈202kw故能夠冷凝。

一、判斷：（15分）（對的打√，錯(cuò)的打×，共15題，每題1分）二、選擇：（20分）（每題1個(gè)正確答案，共10題，每題2分）三、填空：（10分）（共5題）四、計(jì)算題（55分）（共4題）計(jì)算題

例1-5，1-27，2-3，2-4，

例4-7，4-5,4-8，5-2，5-5，

第六章?lián)Q熱器的操作型計(jì)算：

例6-13，例6-14，例6-15（考研題）

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第1章流體流動(dòng)

常溫下水的密度1000kg/m3,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度1.29kg/m31atm=101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg（1）被測流體的壓力>大氣壓表壓=絕壓－大氣壓

（2）被測流體的壓力<大氣壓真空度=大氣壓－絕壓=－表壓靜壓強(qiáng)的計(jì)算柏努利方程應(yīng)用

p112p212

gz1u1hegz2u2hf22

2u12p2u2p1z1Hez2Hfg2gg2gduRe層流區(qū)（LaminarFlow）：Re<201*；湍流區(qū)（TurbulentFlow）：Re>4000；

201*

泵的有效功率Pe，kW，用下式表示。Pe＝ρgqvHe

泵的效率η：泵軸通過葉輪傳給液體能量過程中有能量損失。泵的效率η為有效功率與軸功率之比，而軸功率

Pa為電動(dòng)機(jī)輸入離心泵的功率。影響離心泵的效率，主要是容積損失、水力損失和機(jī)械損失。

PegHeqVPaPa離心泵的特性曲線：揚(yáng)程-流量曲線H～qv線、軸功率-流量曲線Pa～qv線、效率-流量曲線η～qv線，具體圖形見圖2-10。*****離心泵牌銘上的額定功率、額定流量和揚(yáng)程是指效率最高時(shí)的值。

HH1管路he～qvA泵H～qv

泵～qvqvqPAzgO圖2-10離心泵的工作

v

調(diào)節(jié)流量方法有調(diào)節(jié)管路特性曲線(調(diào)節(jié)閥門流量)和泵特性曲線(改變泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑)。用閥門調(diào)節(jié)流量操作簡便、靈活，故應(yīng)用很廣。

H單

雜質(zhì)泵:常輸送懸浮液.液下泵:在化工生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用，安裝在液體貯槽內(nèi)。屏蔽泵：常輸送易燃、易爆、劇毒及放射性液體。往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)

（1）正位移泵

流量只與泵的幾何尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)，與管路特性無關(guān)，壓頭與流量無關(guān)，受管路的承壓能力所限制，這種特

性稱為正位移性，這種泵稱為正位移泵。

往復(fù)泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用出口閥門來調(diào)節(jié)流量，否則流量急劇上升，導(dǎo)致示損壞。（2）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)

第一，旁路調(diào)節(jié)，如圖2-28所示，采用旁路閥調(diào)節(jié)主管流量，但泵的流量是不變的。

第二，改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行程。使用變速電機(jī)或變速裝置改變曲柄轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)流量，使用蒸汽機(jī)則更為

方便。改變活塞行程則不方便。

第4章流體通過顆粒層間的流動(dòng)

過濾之初，液體渾濁。但顆粒會(huì)在孔道內(nèi)很快發(fā)生“架橋”現(xiàn)象，濾液由渾濁變?yōu)榍宄骸Ｔ跒V餅過濾中，真正起截留顆粒作用的是濾餅層而不是過濾介質(zhì)。助濾劑能形成結(jié)構(gòu)疏松、空隙率大、不可壓縮的濾餅。

板框壓濾機(jī)、葉濾機(jī)、廂式壓濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（操作連續(xù)、自動(dòng)）葉濾機(jī)(dq/dτ)w＝(dq/dτ)E板框壓濾機(jī)(dq/dτ)w＝(dq/dτ)E／4過濾速率基本方程

2pdqK

K

rud2(qqe)

恒速過濾，恒壓過濾2q2qqeKV22VVeKA2

先非恒壓,再恒壓過濾:2(qq12)2qe(qq1)K(1)(V2V12)2Ve(VV1)KA2(1)

第5章顆粒的沉降與流態(tài)化

當(dāng)顆粒濃度增加，沉降速度減少。容器的壁和底面，沉降速度減少。非球形的沉降速度小于球形顆粒的沉降速度。旋風(fēng)分離器，排灰口密封不好而發(fā)生漏氣，即外面空氣竄入旋風(fēng)分離器內(nèi)，則上升氣流會(huì)將已沉降下來的塵粒重新?lián)P起，大大降低收塵效果。氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)

（1）系統(tǒng)封閉，避免物料飛揚(yáng)，減少物料損失，改善勞動(dòng)條件。

（2）輸送管路不限制，即使在無法鋪設(shè)道路或安裝輸送機(jī)械的地方，使用氣力輸送更加方便。（3）設(shè)備緊湊，易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動(dòng)化操作，便于同連續(xù)化工生產(chǎn)相銜接。（4）在氣力輸送過程中可同時(shí)進(jìn)行粉料的干燥、粉碎、冷卻、加料等操作。降塵室處理能力（流量）的計(jì)算qV=Aut，qV(隔板)=（n+1）qV(無隔板)2dpmin(p)gRep＜2ut18

第6章傳熱傳熱的基本方式:

（1）熱傳導(dǎo)（2）對流傳熱熱對流（3）輻射傳熱

工業(yè)上大量使用熱交換器，傳熱設(shè)備在化工廠設(shè)備投資中占很大比例，有些達(dá)40%左右。工業(yè)換熱的方法

1、直接接觸式換熱2、蓄熱式換熱3、間壁式換熱

蓄熱式換熱，只適用于氣體。

常見加熱劑有熱水、飽和水蒸氣、礦物油、聯(lián)苯混合物、熔鹽和煙道氣。常見冷卻劑有水、空氣和各種冷凍劑。載熱體的選擇

（1）載熱體的溫度應(yīng)易于調(diào)節(jié)；

（2）載熱體的飽和蒸氣壓要低(沸點(diǎn)高)，不易分解；（3）載熱體的毒性要小，使用安全，腐蝕性��；（4）載熱體應(yīng)價(jià)格低廉且容易得到。

金屬杯和陶瓷杯，哪個(gè)更保溫？

流體湍流流動(dòng)給熱系數(shù)大于層流流動(dòng)。

加熱器放置在空間的下部，冷卻器放置在空間的上部。

各無因次準(zhǔn)數(shù)的物理意義：普蘭德準(zhǔn)數(shù)Pr它反映流體物性對給熱過程的影響圓形直管內(nèi)強(qiáng)制湍流的給熱系數(shù)

0.023Re0.8Prb

d氣泡存在的必要條件是氣泡內(nèi)部的蒸汽壓≥外壓和液層靜壓強(qiáng)之和。因此液體溫度必須≥該蒸汽壓下對應(yīng)的飽和溫度。液體的過熱是小氣泡生成的必要條件。表面比較光滑，容易出現(xiàn)暴沸現(xiàn)象。給熱系數(shù)α沸騰>>α無相變幾乎所有的熱阻集中在冷凝液膜中，這是冷凝給熱的一個(gè)重要的特點(diǎn)。

冷凝液在壁面上流動(dòng)方式：膜狀冷凝和滴狀冷凝。一般滴狀冷凝比膜狀冷凝的給熱系數(shù)5～10倍。但是，工業(yè)上很難實(shí)現(xiàn)滴狀冷凝。所以工業(yè)冷凝器的設(shè)計(jì)都按膜狀冷凝考慮。為了增加給熱系數(shù)，應(yīng)定期排放不凝性氣體換熱器，蒸汽進(jìn)入口設(shè)在換熱器的上部。固體、液體穿透率為零，氣體反射率為零

黑體的輻射能力和吸收能力斯蒂芬-波爾茲曼定律：

4TEbC0

100

實(shí)際物體的輻射能力E恒小于黑體的輻射能力Eb。實(shí)際上不同物體在相同溫度下的輻射能和按波長的分布規(guī)律也不同。黑度：實(shí)際物體的輻射能與相同溫度下黑體的輻射能的比值，稱物體的黑度，用ε表示。圓筒壁的總傳熱系數(shù)

11

KK21A2A211d2d21

1A1Am21d1dm2外側(cè)熱阻比內(nèi)側(cè)熱阻小得多，壁溫接近于外側(cè)溫度。而外壁有污垢熱阻后，外側(cè)熱阻比內(nèi)側(cè)熱阻大得多，壁溫接近于內(nèi)側(cè)溫度。

增大傳熱面積A常用的方法：用小直徑管，采用翅片管、螺紋管等代替光滑管，可以提高單位體積熱交換器的傳熱面積。例：在列管式熱交換器中，用飽和溫度為126℃的蒸汽將470m3/h的某一溶液從40℃加熱到45℃，采用φ38×3×201*mm的鋼管（λ=46.5w/mK），試計(jì)算所需傳熱面積和管子根數(shù)n。已知水蒸汽α2=11600w/m2K(走管外)；某溶液α1=3700w/m2K(走管內(nèi))；ρ=1320kg/m3；Cp=3.4kJ/kgK。

解：溶液吸收的熱量為：QL=470/3600*1320*3.4*1000*(45-40)=3e+006W

126-------126△t1=126-40=86℃40------->45△t2=126-45=81℃t1t286811183.4750K2139Wm2K1tmt1861d2d211380.003381lnln

t2811d1dm237003246.534.914111600

3e006求A及n，n=16.9/(3.14×0.038×2)=70.8AQ16.9m2Ktm78213983.4750例：某酒精蒸汽冷凝器的傳熱面積為5m2，酒精蒸汽冷凝溫度為℃，冷凝熱為845KJ/kg。冷卻水初溫為20℃，終溫

為35℃，若K=800w/m2K，問此冷凝器能否冷凝350kg/hr的酒精蒸氣？解：Q=qmr=(350/3600)*845≈82kw

78-------78△t1=78-20=58℃，20------>35△t2=78-35=43℃

△t1與△t2沒有相差一倍，可用算術(shù)平均值：△tm=（58+43）/2=50.5℃，Q=KA△tm=800×5×50.5≈202kw故能夠冷凝。

一、判斷：（15分）（對的打√，錯(cuò)的打×，共15題，每題1分）二、選擇：（20分）（每題1個(gè)正確答案，共10題，每題2分）三、填空：（10分）（共5題）四、計(jì)算題（55分）（共4題）計(jì)算題

例1-5，1-27，2-3，2-4，

例4-7，4-5,4-8，5-2，5-5，

第六章?lián)Q熱器的操作型計(jì)算：

例6-13，例6-14，例6-15（考研題）

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