化工原理基础理论知识

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，但比起分子自由程却要大得多。

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，是欧拉法考察的结果。

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考察流体的。

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零。

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，以分子的热运动为主。

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、动能之和保持不变。

平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原那么的。

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响。

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。

边界层别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。

化工原理基础知识一·流体1一般而言，物质的存在状态有三种；气态液态和固态。

通常将气体和液体统称为流体。

2 流体具有三个主要特征：具有流动性抗剪应力抗张力的能力很小；无固定形态，随容器的形态而变化；在外力作用下其内部发生相对运动。

3流体有两种流动形态：层流湍流水流质点做平行于管轴的直线运动，与旁侧的水质点并无宏观的混合，这种流动形态，称为层流。

水流质点除了沿着管道向前流动各质点还做不规则的杂乱运动，且彼此互相碰撞并相互混合，质点速度的大小和方向随时发生变化，这种流动形态，称为湍流。

二．离心泵1离心泵的主要构件：包括泵轴泵壳填料函轴承叶轮按机械结构可分为闭式半闭式和开式三种叶轮，一般多采用闭式叶轮。

按吸液方式分为单吸式叶轮和双吸式叶轮两种。

泵壳的作用是：汇集从叶轮流出的液体；进行能量转化；轴封装置的作用是：防止泵内的高压液体沿间隙漏出或外界空气漏入泵内。

2离心泵的类型按泵所输送液体的性质可分为水泵、耐腐蚀泵、油泵和杂质泵等。

按吸液方式可分为单吸泵和双吸泵；按泵体内叶轮数目又可分为单级泵和多级泵。

3离心泵的安装与使用泵的安装高度必须低于允许安装高度，以免出现气蚀和吸不上液体的现象。

在管路布置时应可能减小管路的流动阻力。

离心泵在启动之前必须使泵内灌满所输送的液体。

离心泵应在出口阀关闭时启动，以使其启动功率最小。

停泵前应先关闭出口阀门，以免压出管路的液体倒流入泵内使叶轮受冲击而损坏。

运转中应定时检查、保养和润滑等，确保泵的安全正常运行。

三真空泵真空泵是在负压下吸气、一般在大气压下排气的输送机械，用来维持工艺系统要求的真空状态。

特别是当希望维持较高的真空度时需要用专门的真空泵。

真空泵分为：水环真空泵、往复式真空泵、喷射泵。

四．传热1传热的三种基本方式：热传导、热对流、热辐射。

2根据冷热流体的接触情况换热器中的两流体接触方式如下：直接接触式换热蓄热式换热间壁式换热3在换热器中变温传热时两流体若以相反的方向流动，称为逆流；若以相同的方向流动称为并流。

基础化工原理知识点总结化工是现代工业的重要分支之一，它主要研究和应用物质转化的基本原理和操作技术。

化工过程中涉及到许多基础原理，包括化学反应、物质传递、控制系统等等。

本文将从基础化工原理的角度，对化工过程中的一些重要知识点进行总结，以帮助读者更好地理解化工原理。

一、化学反应原理1. 化学反应动力学化学反应动力学是研究化学反应速率和反应机理的科学。

化学反应速率受到温度、浓度、催化剂等因素的影响。

2. 化学平衡化学反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度不再发生变化。

平衡常数K描述了反应的平衡状态，K的大小和方向能够表示反应的趋势。

3. 反应热力学反应热力学研究热力学性质对反应进行计算分析的一门学科。

它对气相、溶液中化学反应进行了详细研究。

4. 催化剂作用原理催化剂是一种能够提高反应速率的物质，通过提供新的反应路径，使得反应更容易进行。

二、质量传递原理1. 扩散扩散是物质在不均一介质中沿浓度梯度方向传播的过程。

扩散的速率取决于浓度梯度的大小和物质的扩散系数。

2. 质量传递系数质量传递系数是描述物质在传递过程中的速率的参数。

它受到传质物理性质和传质过程条件的影响。

3. 蒸馏蒸馏是利用液体和气体之间的相变进行分离的工艺。

在蒸馏过程中，液体被加热使其蒸发，然后再冷凝为液体。

4. 吸附吸附是指物质在其表面上被其它物质捕捉的过程。

吸附过程可以应用于分离、净化和催化等工艺中。

三、动力学原理1. 流体力学流体力学是研究流体在运动和静止时的力学行为的科学。

它包括了流体静力学和流体动力学两个方面。

2. 混合与搅拌混合与搅拌是化工过程中常见的操作。

它的目的是将不同物质混合均匀，以便进行后续的反应或分离。

3. 传热原理传热是热能在物体之间传递的过程。

传热可以通过传导、对流和辐射三种方式进行。

四、控制系统原理1. 反馈控制反馈控制是一种通过不断监测系统输出并与目标值进行比较，以调整输入来保持系统稳定的控制方式。

2. PID控制器PID控制器是一种常用的控制算法，它由比例、积分和微分三个部分组成，可以对系统进行精确的控制。

化工原理基础知识总结化工原理是指化学工程中的基础理论和原理知识。

它是化学工程师必备的核心知识，对于掌握化工工艺过程、优化工艺设计、解决工艺问题具有重要意义。

本文将从化工原理的基础知识出发，对其进行总结。

一、物质的组成和性质物质的组成和性质是化工原理的基础。

物质由分子或离子组成，分子由原子构成。

原子的基本结构包括质子、中子和电子。

化学键是原子之间的相互作用力，包括共价键、离子键和金属键等。

物质的性质包括物理性质和化学性质。

物理性质包括密度、熔点、沸点等，而化学性质则包括反应性、稳定性等。

二、化学反应和化学平衡化学反应是指物质之间发生的化学变化。

反应速率是指单位时间内反应物消失或生成物形成的量。

反应速率受到浓度、温度、催化剂等因素的影响。

化学平衡是指反应物浓度和生成物浓度达到一定比例的状态。

平衡常数是描述平衡状态的指标，与温度有关。

平衡反应受到Le Chatelier原理的影响，当外界条件改变时，平衡会向着减少变化的方向移动。

三、质量守恒和能量守恒质量守恒是指在化工过程中，物质的质量不会凭空消失或产生。

质量守恒原理是化工过程设计和控制的基础。

能量守恒是指能量在化工过程中的转化和传递。

热力学是研究能量转化和传递的学科，包括热力学系统、热力学过程和热力学循环等。

热力学定律包括热力学第一定律和热力学第二定律。

热力学第一定律是能量守恒定律，热力学第二定律是热力学过程的方向性规律。

四、质量传递和动量传递质量传递是指物质在不同相之间的传递过程，例如气体和液体之间的传质。

质量传递的驱动力包括浓度差、温度差和压力差等。

质量传递过程中的传质速率受到物理和化学因素的影响。

动量传递是指物质的运动和流动，主要涉及流体力学的基本原理。

流体的运动可以通过流体力学方程来描述，包括连续性方程、动量方程和能量方程。

五、传热和传质传热是指热量在不同物体之间的传递过程。

传热方式包括导热、对流和辐射。

导热是指由于温度差引起的热量传递。

对流是指通过流体的传导和对流传热方式。

第一章 流体流动一、压强1、单位之间的换算关系：221101.3310330/10.33760atm kPa kgf m mH O mmHg ====2、压力的表示（1）绝压：以绝对真空为基准的压力实际数值称为绝对压强（简称绝压），是流体的真实压强。

（2）表压：从压力表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压高出的值。

表压=绝压-大气压（3）真空度：从真空表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压低多少真空度=大气压-绝压3、流体静力学方程式0p p gh ρ=+二、牛顿粘性定律F du A dyτμ== τ为剪应力；du dy 为速度梯度；μ为流体的粘度； 粘度是流体的运动属性，单位为Pa ·s ；物理单位制单位为g/(cm·s)，称为P （泊），其百分之一为厘泊cp111Pa s P cP ==液体的粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。

三、连续性方程若无质量积累，通过截面1的质量流量与通过截面2的质量流量相等。

111222u A u A ρρ=对不可压缩流体1122u A u A = 即体积流量为常数。

四、柏努利方程式单位质量流体的柏努利方程式：22u p g z We hf ρ∆∆∆++=-∑ 22u p gz E ρ++=称为流体的机械能 单位重量流体的能量衡算方程：Hf He gp g u z -=∆+∆+∆ρ22z ：位压头（位头）；22u g ：动压头（速度头） ；p gρ：静压头（压力头） 有效功率：Ne WeWs = 轴功率：Ne N η=五、流动类型 雷诺数：Re du ρμ=Re 是一无因次的纯数，反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系。

（1）层流：Re 2000≤：层流（滞流），流体质点间不发生互混，流体成层的向前流动。

圆管内层流时的速度分布方程：2max 2(1)r r u u R=- 层流时速度分布侧型为抛物线型 （2）湍流Re 4000≥：湍流（紊流），流体质点间发生互混，特点为存在横向脉动。

化工原理知识点总结一、化工原理的概念和基本原理1. 化工原理的概念化工原理是指研究化工过程中各种物质变化和能量变化规律的科学。

化工原理是化学工程学科的基础，它研究化工过程中的化学反应、物质传递、热力学、流体力学等基本原理和规律。

2. 化工原理的基本原理化工原理的基本原理包括热力学、化学反应动力学、物质传递和流体力学等方面的基本原理。

（1）热力学热力学是研究物质的能量转化规律和能量平衡的科学。

在化工过程中，热力学原理适用于研究热平衡、热力学循环、热力学分析等方面的问题。

（2）化学反应动力学化学反应动力学是研究化学反应速率和影响因素的科学。

化工过程中的化学反应速率、反应机理、反应平衡等问题都需要运用化学反应动力学的原理进行分析和研究。

（3）物质传递物质传递是指物质在不同相之间的传递过程，包括物质的扩散、对流，以及传质设备的设计和运行原理等问题。

（4）流体力学流体力学是研究流体运动规律和流体性质的科学。

在化工过程中，很多问题都需要用到流体力学原理，如管道输送、泵的选择和设计、流体混合等方面的问题。

这些基本原理是化工原理研究的基础，它们为化工过程的设计、优化和运行提供了理论支持和技术指导。

二、化工过程的热力学分析1. 化学平衡在化工过程中，化学反应是一个重要的环节，化学反应的平衡状态对于产品的质量和产率有很大的影响。

因此，分析化学平衡是化工过程设计和运行中的重要内容。

2. 热力学循环热力学循环是指利用热力学原理设计和运行的热力系统，如蒸汽发电系统、制冷系统等。

热力学循环的分析和设计对于提高能量利用率和节能减排具有重要意义。

3. 热力学分析热力学分析是指利用热力学原理对化工过程中的能量转化和热平衡进行分析。

热力学分析通常包括能量平衡、热效率、热损失等方面的内容，它是化工过程优化和节能改造的重要手段。

三、化工过程的化学反应动力学分析1. 反应速率反应速率是指化学反应中物质的转化速率，其大小受到温度、浓度、压力等因素的影响。

化工原理知识点总结1. 流体力学- 流体静力学：压力的概念、流体静力学平衡、马里奥特原理、流体静压力的测量。

- 流体动力学：连续性方程、伯努利方程、动量守恒、流动类型（层流与湍流）、雷诺数。

- 管道流动：管道摩擦损失、达西-韦斯巴赫方程、摩擦因子的确定、管道网络分析。

2. 传热学- 热传导：傅里叶定律、导热系数、热阻、稳态与非稳态导热。

- 对流热传递：对流热流密度、牛顿冷却定律、对流给热系数。

- 辐射传热：斯特藩-玻尔兹曼定律、黑体辐射、角系数、有效辐射面积。

- 热交换器：热交换器类型、效能-NTU方法、传热强化技术。

3. 物质分离- 蒸馏：基本原理、平衡曲线、麦卡布-锡尔比法、塔板理论、塔内设备。

- 萃取：液-液萃取、固-液萃取、溶剂萃取、萃取平衡、萃取过程设计。

- 过滤与沉降：沉降原理、过滤操作、离心分离、膜分离技术。

- 色谱与电泳：色谱原理、色谱柱、电泳分离、毛细管电泳。

4. 化学反应工程- 化学反应动力学：反应速率、速率方程、活化能、催化剂。

- 反应器设计：批式反应器、半连续反应器、连续搅拌槽式反应器（CSTR）、管式反应器。

- 反应器分析：稳态操作、非稳态操作、反应器的稳定性分析。

- 催化反应工程：催化剂特性、催化剂制备、催化剂失活与再生。

5. 质量传递- 扩散现象：菲克定律、扩散系数、分子扩散与对流扩散。

- 质量传递原理：质量守恒、质量传递微分方程、边界条件。

- 吸收与解吸：气液平衡、吸收塔操作、解吸过程。

- 干燥过程：湿空气系统、干燥过程分析、干燥器设计。

6. 过程控制- 控制系统基础：控制系统组成、开环与闭环系统、控制器类型。

- 控制器设计：PID控制器、串级控制系统、比值控制系统。

- 过程动态分析：拉普拉斯变换、传递函数、系统稳定性分析。

- 先进控制策略：模糊控制、自适应控制、预测控制。

7. 化工热力学- 热力学第一定律：能量守恒、热力学过程、热力学循环。

- 热力学第二定律：熵的概念、熵增原理、卡诺循环。

化工原理基本知识点
化工原理基本知识点：
1. 化学反应：化学反应是物质发生转化的过程，包括原子、分子或离子的重组或重排。

化学反应的速率受到温度、浓度、触媒等因素的影响。

2. 物质的结构：物质的结构决定了其物理和化学性质。

化学物质可分为原子、分子和离子三种类型，它们以不同形式组合形成各种物质。

3. 反应平衡：在化学反应中，反应物转化为产物的速率与产物转化为反应物的速率相等时，达到了反应平衡。

反应平衡可通过平衡常数来描述。

4. 热力学基本概念：热力学研究能量转化和能量传递的规律，包括热力学第一定律（能量守恒）、热力学第二定律（熵增原理）和热力学第三定律（绝对零度原理）。

5. 流体力学基本概念：流体力学研究流体的运动规律，包括牛顿流体和非牛顿流体的流动行为、质量守恒定律和动量守恒定律。

6. 质量平衡：质量平衡是指在化工过程中，物质的进料和出料必须达到平衡。

质量平衡可用于计算物料的流动、混合和分离等过程。

7. 能量平衡：能量平衡是指在化工过程中，能量的进出要达到平衡。

能量平衡可用于计算化工过程中的热力学效率和能量损失等。

8. 流程图和装置图：流程图是反映一种化工过程的流程和参数变化的图形表示，装置图是表示化工装置的构造和组成的图形图表。

9. 反应器的类型：反应器是进行化学反应的装置，常见的反应器类型有批量反应器、连续流动反应器和半连续流动反应器等。

10. 催化剂的作用：催化剂是一种能够提高化学反应速率的物质，它通过改变反应机理或降低反应活化能来促进反应进行。

催化剂通常在反应结束后可以回收和再利用。

化工原理基本知识点一、物质转化物质的转化是化工过程中最基本的环节之一、物质转化包括化学反应、分离提取以及催化等。

化学反应是指通过物质之间的化学反应，将原料转化为产物。

分离提取是将混合物中的各种组分分开或提取出所需的组分，常见的分离方法有蒸馏、结晶、吸附、萃取等。

催化是指通过催化剂的作用，促使反应速率提高或选择性改变。

二、能量转移能量转移是指在化工过程中，能量从一个系统传递到另一个系统的过程。

能量转移有传导、传热、传质、传动等形式。

传导是指热量、电流或质量在不同物体或介质之间由高温区向低温区传递的过程。

传热是指热量由高温物体通过传导、对流或辐射途径传递到低温物体的过程。

传质是指物质在不同浓度或温度条件下由高浓度或温度区向低浓度或温度区传递的过程。

传动是指物质在介质中的传递过程，包括传质、传热、传动等。

三、反应原理化学反应原理是研究化学反应中物质的物质转化或化学键的断裂与形成等过程的规律。

反应速率是反应条件下单位时间内反应物消失的量，影响反应速率的因素有温度、浓度、催化剂等。

反应平衡是指在一定温度下，反应物和生成物浓度达到一定比例时，反应物和生成物浓度不再发生变化的状态。

平衡常数是用来描述反应平衡程度的物理量。

四、化工工艺流程化工工艺流程是指将原料经过一系列的物质转化和能量转移的过程，得到所需产物的方法、步骤和设备。

化工工艺流程包括原料准备、反应过程、分离提取、能量转移和产品制备等。

原料准备是指将原料加工处理后，满足反应所需的要求。

反应过程是指根据反应条件，将原料转化为产物的过程。

分离提取是将反应生成物中得到所需产物并与其他组分分离的过程。

能量转移是热量、物质或动能在设备中的传递和转换过程。

产品制备是指根据产品的要求，经过加工、过滤、干燥等工艺，制得成品。

五、工艺控制工艺控制是指对化工工艺流程进行监测和调节，以保证工艺参数的稳定和产品质量的良好。

工艺控制包括温度、压力、流量、质量、液位等参数的调节和监测。