1吸收分离的依据是什么？如何分类？
答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。
（1 ）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收
（2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收
（3 ）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收
（4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收
2、吸收操作在化工生产中有何应用？
答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。
①分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。
②净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。
③制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。
④工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NOSO等有毒气体，则需用吸收方法
除去，以保护大气环境。
3、吸收与蒸馏操作有何区别？
答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气一液传质操作，但是，两者有以下主要差别。
①蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另一相物质（吸收
剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。
②传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发组分同时向着彼此
相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。
③依据不同。
4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？
答：（1 ）选择合适的溶剂
（2）选择适当的传质设备
（3）溶剂的再生
5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。
答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得
L X亿存2）或丫V X M V X i)
上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。
上述讨论的操作线方程和操作线，仅适用于气液逆流操作，在并流操作时，可用相似方
法求得操作线方程和操作线。
应予指出，无论是逆流还是并流操作，其操作线方程和操作线都是通过物料衡算得到的，它们与物系的平衡关系、操作温度与压强及塔的结构等因素无关。
6、亨利定律有哪些表达式？应用条件是什么？答：亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法，因此亨利定律有多种表达式，可据使用情况予以选择。
①气相组成用分压，液相组成用摩尔分数表示时，亨利定律表达式为
P Ex
式中E称为亨利系数，单位为kPa。
亨利系数由试验测定，其值随物系特性和温度而变。在同一种溶剂中，难溶气体的E值很大，易溶的则很小。对一定的气体和溶剂，一般温度愈高E值愈大，表明气
体的溶解度随温度升高而降低。
应予指出，亨利定律适用于总压不太高时的稀溶液。
②以分压和物质的量浓度表示气、液相组成，亨利定律表达式为
式中H称为溶解度系数，单位为kmol/( m3 kPa )。
溶解度系数H随物系而变，也是温度的函数。易溶气体H值很大，而难溶气体H 值很小。对一定的物系，H值随温度升高而减小。
③以摩尔分数或摩尔比表示气、液相组成，亨利定律表达式为
P mx
mx
mX
1 (1 m)X
式中m称为相平衡常数，无因次。
与亨利系数E相似，相平衡常数m愈大，表示溶解度愈低，即易溶气体的m值很小。对一定的物系，m是温度和压强的函数。温变升高、压强降低，贝U m变大。
④各种亨利常数换算关系：
E
m —
P
式中P为总压，Pa或k Pa。
H豆。
EM s
7、相平衡在吸收过程中有何应用？
答：相平衡在吸收过程中主要有以下应用。
(1)判断过程方向
当不平衡的气液里两相接触时，溶质是被吸收，还是被脱吸，取决于相平衡关系。
Y> Y ,吸收过程；Y=Y，平衡状态；Y (2)指明过程的极限 在一定的操作条件下，当气液两相达到平衡时，过程即行停止，可见平衡是过程的极 限。因此在工业生产的逆流填料吸收塔中，即使填料层很高，吸收剂用量很少的情况下， 离开吸收塔的吸收液组成X1也不会无限增大，其极限是进塔气相组成Y成平衡的液相组 成X1，即X1,max X；Y，反之，当吸收剂用量大、气体流量小时，即使填料层很高， m 出口气体组成也不会低于与吸收剂入口组成X2呈平衡的气相组成Y2,即 丫2,min 丫 2 mX ?,由此可知，相平衡关系限制了吸收液的最高组成及吸收尾气的最低组 成。 （3）计算过程推动力 在吸收过程中，通常以实际的气、液相组成与其平衡组成的偏离程度来表示吸收推动 力。实际组成偏离平衡组成愈远，过程推动力愈大，过程速率愈快。 即 Y Y-Y ;也可用液相组成表示，即 X X X 。 8、 双膜理论的基本论点是什么？ 答：双膜理论要点： （1）相互接触的气液两相存在一固定的相界面。 界面两侧分别存在气膜和液膜， 膜内流体 呈滞流流动，物质传递以分子扩散方式进行， 膜外流体成湍流流动。 膜层取决于流动状态， 湍流程度愈强烈，膜层厚度愈薄。 （2 ）气、液相界面上无传质阻力，即在界面上气、液两相组成呈平衡关系。 （3）膜外湍流主体内传质阻力可忽略， 气、液两相间的传质阻力取决于界面两侧的膜层传 质阻力。 根据双膜理论，将整个气、液两相间的传质过程简化为通过气、液两个滞流膜层的分子扩 散过程，从而简化了吸收过程的计算。 9、 何谓最小液气比？怎样确定？ 答：在极限的情况下，操作线和平衡线相交（有特殊平衡线时为相切） ，此点传质推动力为 零，所需的填料层为无限高，对应的吸收剂用量为最小用量，该操作线的斜率为最小液气 比（L/V ） min 。因此L min 可用下式求得 式中X ；为与气相组成 丫1相平衡的液相组成。若气液平衡关系服从亨利定律，则 X ；由亨 利定律算得，否则可由平衡曲线读出。 10、 吸收剂用量对吸收操作有何影响？如何确定适宜液气比？ 答：吸收剂用量的大小与吸收的操作费用及设备的投资费用密切相关。在 L> L min 前提下， 若L 愈大，塔高可降低，设备费用 较底，但操作费用较高；反之，若 L 愈小，则操作费 用减低，而设备费用增高。故应选择适宜的吸收剂用量，使两者之和最底。为此需通过经 济衡算确定适宜吸收剂用量和适宜液气比。但是一般计算中可取经验值，即 VL （ ；.； ~ 2. 0）（ "L ） min L （1.1 ~ 2.0）L min 11、 吸收操作的全塔物料衡算有何应用？何谓回收率？ 答：对逆流操作的填料吸收塔，作全塔溶质组成的物料衡算，可得 V （Y 1-Y 2） L （X 1-X 2） 吸收塔的分离效果通常用溶质的回收率来衡量。回收率（又称吸收率）定义为 L min V （￡ 丫2） * X ! X 2 N OG (Y 1 Y 1) (Y 2 YJ ,丫 1 丫1 In Y 2 Y 2 丫 1 丫2 Y m Y 1 Y 2 ln Y 2 式中 Y m 称为全塔气相对数平均推动力。 通常，进塔混合气流量和组成是吸收任务规定的，若吸收剂的流量和组成被选定，则 V 、 L 、丫 1 、X i 均为已知；又根据吸收任务规定的溶质回收率 A ，可求得出塔气体的组成 丫 2 ； 然 后求得出塔的吸收液组成 X 1。 12、何谓传质单元高度和传质单元数？它们的物理意义如何？ 答：通常将填料层高度基本计算式的右端分为两部分来处理， 该式右端的数组 V/ K Y a 是 由过程条件所决定的，具有高度的单位，以 H OG 表示，称为气相总传质单元高度。式中积 分项内的分子与分母具有相同的单位，整个积分为一个无因次的数值，以 N OG 表示，称为 气相总传质单元数。 于是填料层咼度基本计算式可以表示为 Z H OG N OG 同理，有 Z H OL N OL 其中 H 0G L N OG X 1 dX K x a X 2 X X 由此可见，计算填料层高度的通式为： 填料层高度 =传质单兀咼度x 传质单兀数 传质单元高度反映传质阻力及填料性能。若吸收阻力愈大，填料的有效表面积愈小，则每 个传质单元所相当 的填料层高度愈高。 传质单元数反映吸收过程的难易程度。若任务所要求的气体浓度变化愈大，过程的推动力 愈小，则吸收过程愈难，所需的传质单元数愈大。 若N OG 等于1,即气体经一段填料层高度的组成变化（ Y 1 丫 2 ）恰等于此段填料层内推 动力的平均值 （Y Y ）m ，那么这段填料高度就是一个气相传质单元高度（ Z H OG ）。 13、如何用平均推动力法计算传质单元数？使用条件是什么？ 答：在吸收过程中，若平衡线和操作线均为直线时，则可仿照传热中对数平均温度差推导 方法。根据吸收塔塔顶基塔底两个端面上的吸收推动力来计算全塔的平均推动力， 以 N °G 为例，即 被吸收的溶质量 混合气中溶质总量 Y i Y 2 ￥ 100% 2或1 -X 1 2，则相应的对数平均推动力可用算数平均推动力进行计 Y 2 2 X 2 14、 试述填料塔的结构？ 答：填料塔为连续接触式的气液传质设备，可应用于吸收、蒸馏等分离过程。塔体为圆筒 形，两端装有封头，并有气、液体进、出口接管。塔下部装有支撑板，板上充填一定高度 的填料。操作时液体自塔顶经分布器均匀喷洒至塔截面上，沿填料表面下流经塔底出口管 排出；气体从支撑板下方入口管进入塔内，在压强差的作用下自下而是地通过填料层的空 隙而由塔的顶部气体出口管排出。填料层内气液两相呈逆流流动，在填料表面的气液界面 上进行传质（或传热），因此两相组成沿塔高连续变化。 由于液体在填料中有倾向于塔壁流 动，故当填料层较高时，常将其分成若干段，在两段之间设置液体再分布装置，以有利于 流体的重新均匀分布。 填料塔结构简单，且有阻力小用便于用耐腐蚀材料制造等优点， 对于直径较小的塔， 理有腐蚀性的物料或要求压强降较小的真空蒸馏系统，更宜采用填料。 15、 填料有哪些主要特性？如何选择？ 答：填料是填料塔的核心，填料性能的优劣是填料塔能否正常操作的关键。 表示填料特性的参数主要有以下几项。 (1) 比表面积a (2) 空隙率 (3) 3 填料因子a / ，湿填料因子，以 表示 在选择填料时，一般要求填料的比表面积大，空隙率大，填料润湿性好，单位体积 填料的质量轻，造 价低及具有足够的力学强度和化学稳定性。 16、填料塔有哪些附件？各自有何作用？ 答：填料塔的附件主要有填料支承装置、液体分布装置、液体再分布装置和除沫装置等。 合理选择和设计填料塔的附件，可保证填料塔的正常操作和良好的性能。 （1） 填料支承装置 填料支承装置的作用是支承填料及其所持有液体的质量，帮支承装置应有足够的力学 强度。同时，应使气体和液体可顺利通过，避免在支承装置处发生液泛现象，保证填料塔 的正常操作。 （2） 液体分布装置 若液体分布不匀，填料表面不能被液体润湿，塔的传质效率就会降低。因此要求塔顶 填料层上应有良好的液体初始分布，保证有足够数目且分布均匀的喷淋点，以防止塔内的 壁流和沟流现象发生。 （3） 流体再分布装置 当液体在乱堆填料层内向下流动时，有偏向塔壁流动的倾向。为将流到塔壁处的液体 重新汇集并引入塔中央区域，应在填料层中每隔一段高度设置液体再分布装置。 （4） 除沫装置 除沫装置安装在塔顶液体分布器上方，用于除去出口气体中夹带的液滴。常用的除沫装 置有丝网除沫器，折流板除沫器及旋流板除尘器等。 此外，在填料层顶部应设置填料压板或挡网，以免因气速波动而将填料吹出或损坏。 算，即 Y m 丫 1 丫2 17、吸收过程的相组成用什么来表示？为什么？ 答：在吸收过程中，随着吸收过程的不断进行，吸收中气相和液相的总的质量和总的摩尔数不 断地发生着变化，惰形气体和吸收剂不变，为此，为了计算上的方便，分别以惰形气体和吸收 剂为基准的质量比和摩尔比来表示吸收过程的相组成。 18、 吸收剂、吸收质、惰性气体和吸收液？ 答：吸收质： 混合气体中能够溶解的组份。用“ A ”来表示。 惰性气体： 不能被吸收（溶解）的组份。用“ B ”来表示。 吸收液：吸收操作所得到的溶液。 吸收剂： 吸收过程中所用的溶剂?用“ S ”来表示。 19、 吸收过程为什么常常采用逆流操作？ 答：降至塔底的液体恰与刚刚进塔的气体相接触，有利于提高出塔吸收液的浓度从而减少 吸收剂的消耗量；升至塔顶的气体恰与刚刚进塔的吸收剂相接触，有利于降低出塔气体的 浓度，从而提高溶质的吸收率。 20、 何谓吸收速率？写出任意一个气膜、液膜及总的吸收速率方程式？（标出其吸收系数 的单位） 答：单位时间内单位相际传质面积上吸收的溶质量。 21、 填料可分哪几类？对填料有何要求？ 答：填料可分为：实体填料和网体填料。 填料的要求：要有较大的比表面积； 要有较高的空隙率； 要求单位体积填料的重量轻、 造价低、坚固耐用、不易堵塞、有足够的机械强度和良好的化学稳定性。 22、 什么是享利定律？其数学表达式怎样？ 答：当总压不太高时，在一定的温度下，稀溶液上方的气体溶质组份的平衡分压与该溶质 在液相中的浓度之间的关系 亨利定律的其实表达形式 P E.x P C H y mx Y mX 。 23、 H 、E 、m 、分别表示什么？随温度的变化情况如何？ 答：H 指溶解度系数；E 指享利系数；m 指相平衡常数。 H 随着温度的升高而减少； E 和m 随着温度的升高而增加。 24、 什么是气膜控制？什么是液膜控制？ 答：对于易溶气体，液膜阻力可以忽略不计，气膜阻力控制着整个吸收过程的速率，吸收 总推动力的绝大部分用于克服气膜阻力。称为“气膜控制” 。 对于难溶气体，气膜阻力可以忽略不计，液膜阻力控制着整个吸收过程的速率，吸收 总推动力的绝大部分用于克服液膜阻力。称为“液膜控制” 。 25、 何谓溶解度？溶解度与哪些因素有关？溶解度曲线有何规律？ 答：平衡时，气体在液相中的饱和浓度即为气体在液体中的溶解度。 气体溶质在一定溶剂中的溶解度与物系的压强、温度及该溶质在气相中的组成相关。 由溶解度曲线可知： ① 同一溶剂中，相同的条件下不同气体的溶解度差别很大； N A k G . P k G —气膜吸收糸数 2 .s.atm N A k L C i k L —液膜吸收糸数 N A K G . P K G —吸收总糸数 Kmol m 2.s. KN 2 / m 2 ②同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度降低而增大； ③同一溶质，在相同温度下，溶解度随气相分压增高而增大。 一、简答题 1. 给热系数受哪些因素影响? 答案： (1)流动类型：湍流时的给热系数大。 (2)流体的物性：粘度卩、密度p、比热Cp,导热系数入均对给热系数有影响。( 3)传热面的形状、大小和位置：管子的排列、折流都是为了提高给热系数。 ( 4)流体的对流情况,强制对流比自然对流的给热系数大。 (5)流体在传热过程有无相变，有相变a大。 1'说明流体流动类型对给热系数的影响。 答案： ( 1)流体为层流时，传热是以导热方式进行的，则此时给热系数较小。 ( 2)当为湍流时，传热是以对流方式进行的，此时给热系数增大。所以流体的传热，多在湍流情况下进行。 2. 为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作? 答： (1)逆流操作可以获得较大的平均传热温度差，根据：Q=KA △ t m,从传递相同热负荷而言，须较小的传热面积，节省设备费用。 (2)逆流热流体出口温度T2可接近冷流体进口温度t i,对相同热负荷而言，需加热剂少；同样，就冷流体而言，冷流体出口温度t2可接近热流体进口温度T i, 对相同热负荷而言，需要冷却剂少，故对于逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。 2'当间壁两侧流体稳定变温传热时，工程上为何常采用逆流操作？并简要定性分析主要原因。 答案：因为逆流操作有较高的经济效益。主要原因可由以下两方面分析： (1)当T i、T2、t i、t2四个温度一定时，逆流操作的△ t m比其它流向大。根据： Q=KA △ t m,当K、A 一定时，△ t m f则QT,对现有的换热器来说，可提高生产能力。当Q K一定时，△ t m T则A J,对生产能力要求一定时，新设计制造换热器由于A较小，设备尺寸可减小，节省投资费。 (2)一般逆流操作的正常操作费比其它流向要少。逆流操作时，载热体用量比其它流向的要小，降低能耗，提高了经济效益。 3. 什么是稳定传热和不稳定传热? 答案：在传热过程中，传热面上各点的温度不随时间变化，称为稳定传热。稳定传热时，传热速率为定值。 反之，若传热面上各的温度随时间而变，则为不稳定传热。不稳定传热时，传热速率也随时间而变。 3'在化工生产中, 传热有哪些要求? 答案： 传热一般有两方面的要求： （1）尽量使传热情况良好, 即要求高的传热效率,以减少设备尺寸；（2）尽量避免传热, 即保温或保冷。 化工原理（上）各章主要知识点 绪论「 三个传递：动量传递、热量传递和质量传递 三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算 第一节流体静止的基本方程 、密度 1. 气体密度： m pM V RT 2. 液体均相混合物密度: 1 a 1 a 2 a n -（m —混合液体的密度， a —各组分质量分数， n — 各组 分密度） m 1 2 n 3. 气体混合物密度： m 1 1 2 2 n n （ m —混合气体的密度， —各组分体积分数） 4. 压力或温度改变时， 密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体 （液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体 （气体）。 、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系： 1atm 101300 Pa 101.3kPa 0.1013MPa 10.33mH 2O 760mmHg 2 、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准） 、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测岀） 表压=绝压一当地大气厂 真空度=当地大气 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1） 从各方向作用于某点上的静压力相等； （2） 静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面； （3） 在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2 、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体） P 1 g （z 1 Z 2） d （Z 1 Z 2） g z p （容器内盛液体，上部与大气相通， p/ g —静压头，"头"一液位高度，z p —位压头 或位头） 上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。 四、流体静力学方程的应用 1 、 U 形管压差计 指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。 测量液体：P 1 p 2 （ 0 ）gR g （z 2乙） 测量气体：p 1 p 2 0gR 2、双液体U 形管压差计 p 1 p 2 （ 2 第二节流体流动的基本方程 一、基本概念 3 1 1 、体积流量（流量 V s ）:流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。单位为 m s 2 、质量流量（ m s ）：单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为 kg s 1 m s V s P 2 P 1 g p g 1 )gR 十万吨/年聚丙烯装置基础理论知识（化工原理） 一、现场设备知识 1、什么叫泵？ 答：加压或输送液体的流体机械叫泵。 2、为什么离心泵启动前要灌泵？ 答：由于泵内空气密度远小于液体密度，在离心泵的运转条件下，气体通过离心泵所能得到的压升很小，即叶轮入口真空度很低，与吸液室的压差不足以吸入液体，使泵不上量，产生“气缚”现象，故离心泵启动前均要灌泵排气。 3、启动电机前应注意些什么？ 答：停机时间较长的电机及重要电机的启动，要与电工联系进行绝缘和电气部分的检查：螺栓是否松动、接地和清洁卫生情况合格，电机外部检查正常，盘车，防止定子与转子间有卡住的情况，用手盘车，禁止电动盘车，电机处于热态时只允许启动一次，冷态下允许启动三次，要求低负荷启动，当电机自动跳闸后，要查明原因，排除故障，然后再启动。 4、电动机为什么要装接地线？ 答：当电机内绕组绝缘被破坏漏油时，机壳带电，手摸上去就会造成触电事故。安装接地线是为了将漏电从接地线引入大地回零。这样形成回路，以保证人身安全，所以当接地线损坏或未接上时应及时处理。 5、在电机运转时检查风叶工作应注意些什么？ 答：在电机运转时检查风叶工作应注意：要注意风扇叶片螺丝有无松动，以防止固定螺丝松动造成叶片打坏，要注意站在电机侧面检查，站在风机前面检查时要保持一定距离，以防止衣襟下摆或其他东西被吸入风罩的事故。 6、设备常规检查的要点是什么？ 答：要检查各设备的介质流量、压力、物位、温度情况；电机电流、功率、温度、振动、噪音情况；润滑油温度、压力、液位、油质及密封情况；联锁投用情况；转动设备的温度、振动、声音等机械性能情况；并且应重点进行检查对比，尽短时间发现隐患，确保各设备运行正常。 7、离心泵扬程的意义？ 答：单位重量流体进出泵的机械能差值。 8、离心泵启动前先关出口阀，停泵前也先关出口阀的原因？ 答：离心泵启动前先关出口阀，其流量为零，泵对外不做功，启动功率为零，电机负载最小，避免由于启动泵过程中负荷过大，而烧坏电机或跳闸；停泵时先关出口阀是由于离心泵的扬程均很高，停泵 化工原理知识点总结复习重点完美版 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ 连续性方程及重要引论： 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准：f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ρ ρ2222121121 21 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： η e N N = （运算效率进行简单数学变换） m S =GA=π/4d 2 G V S =uA=π/4d 2 u 1. 某精馏塔的设计任务为：原料为F，x f，要求塔顶为x D，塔底为x w。设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V' 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V不变，精馏段下降液体量L不变。（增加，不变，减少） 2. 某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为x A=0.96(摩尔分率) .精馏段操作线方程为y=0.75x+0.24.该物系平均相对挥发度α=2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y2=_______. 3. 某精馏塔操作时，F，x f，q，V保持不变，增加回流比R，则此时x D增加，x w减小，D减小，L/V增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、_同种_的流体中，处在_同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为φ105mm×2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa·s，密度为1000kg·m3流速为1m/s,则R e＝_______________,流动类型为_______湍流_______。 8. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的__4__倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的__1/4___倍。 9. 两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10. 求取对流传热系数常常用_____量纲________分析法,将众多影响因素组合 成若干____无因次数群______数群，再通过实验确定各___无因次数群________之间的关系，即得到各种条件下的_____关联______式。 11. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_____传导_____、 ___对流______和 ____辐射___。 12. 在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近___饱和蒸 汽一侧_____流体的温度,总传热系数K接近___空气侧___流体的对流给热系数. 化工原理（上）各章主要知识点 三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算 第一节 流体静止的基本方程 一、密度 1. 气体密度：RT pM V m = = ρ 2. 液体均相混合物密度： n m a a a ρρρρn 22111+++=Λ （m ρ—混合液体的密度，a —各组分质量分数，n ρ—各组 分密度） 3. 气体混合物密度：n n m ρ?ρ?ρ?ρ+++=Λ2211（m ρ—混合气体的密度，?—各组分体积分数） 4. 压力或温度改变时，密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体（液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体（气体）。 二、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系： mmHg O mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012===== 2、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准）、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测出） 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1）从各方向作用于某点上的静压力相等； （2）静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面； （3）在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体） )(2112z z g p p -+=ρ )(2121z z g p g p -+=ρρ p z g p =ρ（容器内盛液体，上部与大气相通，g p ρ/—静压头，“头”—液位高度，p z —位压头 或位头） 上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。 四、流体静力学方程的应用 1、U 形管压差计 指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。 测量液体：)()(12021z z g gR p p -+-=-ρρρ 测量气体： gR p p 021ρ=- 2、双液体U 形管压差计 gR p p )(1221ρρ-=- 第二节 流体流动的基本方程 一、基本概念 1、体积流量（流量s V ）：流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。单位为13 -?s m 2、质量流量（s m ）：单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为1 -?s kg s s V m ρ= 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围，确定函数形式。 摩擦系数 层流区,λ与Re成反比，λ与相对粗糙度无关； 一般湍流区，λ随Re增加而递减，同时λ随相对粗糙度增大而增大； 充分湍流区，λ与Re无关,λ随相对粗糙度增大而增大。 完全湍流粗糙管当壁面凸出物低于层流层厚度，体现不出粗糙度过对阻力 损失的影响时，称为水力光滑管。Re很大，λ与Re无关的区域，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，阻力损失较大。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。 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 dy τμ= = 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cp 111Pa s P cP ==g 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 g p g u z -=?+?+?ρ22 z ：位压头（位头）；22u g ：动压头（速度头） ；p g ρ：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 ρ μ = 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： 2 max 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。 即，由几个物理量组成的这种数称为准数。 六、流动阻力 1、直管阻力——范宁公式 2 2 f l u h d λ= f f f p h H g g ρ?== （1）层流时的磨擦系数：64 Re λ=，层流时阻力损失与速度的一次方成正比，层流区又称为阻力一次方区。 （2）湍流时的摩擦系数 ①(Re,)f d ελ=（莫狄图虚线以下）:给定Re ，λ随d ε增大而增大；给定d ε ，λ 随Re 增大而减小。（2f p u λ?∝,虽然u 增大时, Re 增大, λ减小，但总的f p ?是增大的） ②()f d ελ=（莫狄图虚线以上），λ仅与d ε 有关，2f p u ?∝,这一区域称为阻力 平方区或完全湍流区。 2、局部阻力 （1）阻力系数法 化工原理知识点总结整 理 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128） 一、流体力学及其输送 1.单元操作：物理化学变化的单个操作过程，如过滤、蒸馏、萃取。 2.四个基本概念：物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。 3.牛顿粘性定律：F=±τA=±μAdu/dy，(F：剪应力；A：面积；μ：粘度； du/dy：速度梯度)。 4.两种流动形态：层流和湍流。流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ；层流—2000—过渡—4000—湍流。当流体层流时，其平均速度是最大流速的1/2。 5.连续性方程：A1u1=A2u2；伯努力方程：gz+p/ρ+1/2u2=C。 6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力；范宁公式：沿程压降：Δpf=λlρu2/2d，沿程阻力：Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ：摩擦系数)；层流时λ=64/Re，湍流时 λ=F(Re，ε/d)，(ε：管壁粗糙度)；局部阻力hf=ξu2/2g，(ξ：局部阻力系数，情况不同计算方法不同) 7.流量计：变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计)；变截面流量计。孔板流量计的特点；结构简单，制造容易，安装方便，得到广泛的使用。其不足之处在于局部阻力较大，孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损，因此要定期进行校正，同时流量较小时难以测定。 转子流量计的特点——恒压差、变截面。 8.离心泵主要参数：流量、压头、效率（容积效率v：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率H：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率m：考虑轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失。）、轴功率；工作点(提供与所需水头一致)；安装高度(气蚀现象，气蚀余量)；泵的型号(泵口直径和扬程)；气体输送机械：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。 化工原理少学时知识点精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】 1、吸收分离的依据是什么如何分类 答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。 （1）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收 （2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收 （3）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收 （4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收 2、吸收操作在化工生产中有何应用？ 答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。 ①分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。 ②净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 ③制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 ④工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NO SO等有毒气体，则需用吸收方法 除去，以保护大气环境。 3、吸收与蒸馏操作有何区别？ 答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气—液传质操作，但是，两者有以下主要差别。 ①蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另 一相物质（吸收剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。 ②传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发 组分同时向着彼此相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③依据不同。 4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？ 答：（1）选择合适的溶剂 （2）选择适当的传质设备 （3）溶剂的再生 5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得 上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。 一、流体力学及其输送 1.单元操作：物理化学变化的单个操作过程，如过滤、蒸馏、萃取。 2.四个基本概念：物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。 3.牛顿粘性定律：F=±τA=±μAdu/dy ，(F ：剪应力；A ：面积；μ：粘度；du/dy ：速度梯度)。 4.两种流动形态：层流和湍流。流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ；层流—2000—过渡—4000—湍流。当流体层流时，其平均速度是最大流速的1/2。 5.连续性方程：A1u1=A2u2；伯努力方程：gz+p/ρ+1/2u2=C 。 6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力；范宁公式：沿程压降：Δpf=λlρu2/2d ，沿程阻力：Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ：摩擦系数)；层流时λ=64/Re ，湍流时λ=F(Re ，ε/d)，(ε：管壁粗糙度)；局部阻力hf=ξu2/2g ，(ξ：局部阻力系数，情况不同计算方法不同) 7.流量计：变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计)；变截面流量计。孔板流量计的特点；结构简单，制造容易，安装方便，得到广泛的使用。其不足之处在于局部阻力较大，孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损，因此要定期进行校正，同时流量较小时难以测定。 转子流量计的特点——恒压差、变截面。 8.离心泵主要参数：流量、压头、效率（容积效率?v ：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率?H ：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率?m ：考虑轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失。）、轴功率；工作点(提供与所需水头一致)；安装高度(气蚀现象，气蚀余量)；泵的型号(泵口直径和扬程)；气体输送机械：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。 9. 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度1.29 kg/m3 1atm =101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg （1）被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压－大气压 （2）被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压－绝压= －表压 10. 管路总阻力损失的计算 11. 离心泵的构件: 叶轮、泵壳（蜗壳形）和 轴封装置 离心泵的叶轮闭式效率最高，适用于输送洁净的液体。半闭式和开式效率较低，常用于输送浆料或悬浮液。 气缚现象：贮槽内的液体没有吸入泵内。汽蚀现象：泵的安装位置太高，叶轮中各处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压。原因（①安装高度太高②被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；③吸入管路阻力或压头损失太高）各种泵：耐腐蚀泵:输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体 12. 往复泵的流量调节 （1）正位移泵 流量只与泵的几何尺寸和转速有关，与管路特性无关，压头与流量无关，受管路的承压能力所限制，这种特性称为正位移性，这种泵称为正位移泵。 往复泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用出口阀门来调节流量，否则流量急剧上升，导致示损坏。 （2）往复泵的流量调节 第一，旁路调节，如图2-28所示，采用旁路阀调节主管流量，但泵的流量是不变的。 第二，改变曲柄转速和活塞行程。使用变速电机或变速装置改变曲柄转速，达到调 节流量，使用蒸汽机则更为方便。改变活塞行程则不方便。 13.流体输送机械分类 14.离心泵特性曲线： 222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ??? ? ??++=???? ??+=??? ??+=+=∑∑∑∑∑∑ζλλζλ 第1章流体流动重点复习题及答案 学习目的与要求 1、掌握密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算。 2、掌握流体静力学平衡方程式。 3、掌握流体流动的基本概念——流量和流速，掌握稳定流和不稳定流概念。 4、掌握连续性方程式、柏努利方程式及有关应用、计算。 5、掌握牛顿黏性定律及有关应用、计算。 6、掌握雷诺实验原理、雷诺数概念及计算、流体三种流态判断。 7、掌握流体流动阻力计算，掌握简单管路计算，了解复杂管路计算方法。 8、了解测速管、流量计的工作原理，会利用公式进行简单计算。 综合练习 一、填空题 1．某设备的真空表读数为200 mmHg，则它的绝对压强为____________mmHg。当地大气压强为101.33 103Pa. 2．在静止的同一种连续流体的内部，各截面上__________与__________之和为常数。 3．法定单位制中粘度的单位为__________，cgs制中粘度的单位为_________，它们之间的关系是__________。 4．牛顿粘性定律表达式为_______，它适用于_________流体呈__________流动时。 5．开口U管压差计是基于__________原理的测压装置，它可以测量管流中___________上的___________或__________。 6．流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是_____________形曲线，中心最大速度为平均速度的________倍。摩擦系数与_____________无关，只随_____________加大而_____________。 7．流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数λ是_____________函数，若流动在阻力平方区，则摩擦系数是_____________函数，与_____________无关。 8．流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_____________。邻近管壁处存在_____________层，Re值越大，则该层厚度越_____________ 9．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能_________守恒，因实际流体流动时有_____________。 1吸收分离的依据是什么？如何分类？ 答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。 （1 ）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收 （2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收 （3 ）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收 （4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收 2、吸收操作在化工生产中有何应用？ 答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。 ①分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。 ②净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 ③制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 ④工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NOSO等有毒气体，则需用吸收方法 除去，以保护大气环境。 3、吸收与蒸馏操作有何区别？ 答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气一液传质操作，但是，两者有以下主要差别。 ①蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另一相物质（吸收 剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。 ②传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发组分同时向着彼此 相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③依据不同。 4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？ 答：（1 ）选择合适的溶剂 （2）选择适当的传质设备 （3）溶剂的再生 5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得 L X亿存2）或丫V X M V X i) 上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。 上述讨论的操作线方程和操作线，仅适用于气液逆流操作，在并流操作时，可用相似方 法求得操作线方程和操作线。 应予指出，无论是逆流还是并流操作，其操作线方程和操作线都是通过物料衡算得到的，它们与物系的平衡关系、操作温度与压强及塔的结构等因素无关。 6、亨利定律有哪些表达式？应用条件是什么？答：亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法，因此亨利定律有多种表达式，可据使用情况予以选择。 ①气相组成用分压，液相组成用摩尔分数表示时，亨利定律表达式为 P Ex 1、吸收分离的依据是什么？如何分类？ 答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。 （1）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收 （2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收 （3）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收 （4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收 2、吸收操作在化工生产中有何应用？ 答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。 ① 分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。 ② 净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 ③ 制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 ④ 工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NO SO 等有毒气体，则需用吸收方法 除去，以保护大气环境。 3、吸收与蒸馏操作有何区别？ 答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气—液传质操作，但是，两者有以下主要差别。 ① 蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另 一相物质（吸收剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。 ② 传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发 组分同时向着彼此相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③ 依据不同。 4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？ 答：（1）选择合适的溶剂 （2）选择适当的传质设备 （3）溶剂的再生 5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得 )(V L Y 22X V L Y X -+= )(11X V L Y X V L Y -+=或 上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V 为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。 上述讨论的操作线方程和操作线，仅适用于气液逆流操作，在并流操作时，可用相似方法求得操作线方程和操作线。 应予指出，无论是逆流还是并流操作，其操作线方程和操作线都是通过物料衡算得到的，它们与物系的平衡关系、操作温度与压强及塔的结构等因素无关。 6、亨利定律有哪些表达式？应用条件是什么？ 答：亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法，因此亨利定律有多种表达式，可据使用情况予以选择。 ① 气相组成用分压，液相组成用摩尔分数表示时，亨利定律表达式为 P E x *=? 求化工原理知识点提要 一、流体力学及其输送 1.单元操作:物理化学变化的单个操作过程，如过滤、蒸馏、萃取。 2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。 3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μAdu/dy，(F:剪应力;A:面积;μ:粘度;du/dy:速 度梯度)。 4.两种流动形态:层流和湍流。流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ;层流-20 00-过渡-4000-湍流。 5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。 6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d，沿 程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re，湍流时λ=F(Re，ε/d)，(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g，(ξ:局部阻力系数，情况不同计算方法不同) 7.流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);变截面流量计。 8.离心泵主要参数:流量、压头、效率、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象，气蚀余量);泵的型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。 二、非均相机械分离 1.颗粒的沉降:层流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ，(ρp-ρ:颗粒与流体密 度差，μ:流体粘度);重力沉降(沉降室，H/v=L/u，多层;增稠器，以得到稠浆为 目的的沉淀);离心沉降(旋风分离器)。 2.过滤:深层过滤和滤饼过滤(常用，助滤剂增加滤饼刚性和空隙率);分类:压 滤、离心过滤，间歇、连续;滤速的康采尼方程:u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2，(ε:滤饼空隙率;a:颗粒比表面积;L:层厚)。 三、传热 1.传热方式:热传导(傅立叶定律)、对流传热(牛顿冷却定律)、辐射传热(四次方定律);热交换方式:间壁式传热、混合式传热、蓄热体传热(对蓄热体的周期性加热、冷却)。 2.傅立叶定律:dQ= -λdA ，(Q:热传导速率;A:等温面积;λ:比例系数; :温度梯度); λ与温度的关系:λ=λ0(1+at)，(a:温度系数)。 3.不同情况下的热传导:单层平壁:Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=温差/热阻，(b:壁厚;Cm=(λ1-λ2)/2); 多层平壁:Q=(t1-tn+1)/ [bi /(λiA)];单层圆筒:Q=(t1-t2)/[b/(λAm)]，(A:圆筒侧面积，C= (A2-A1)/ln(A2/A1)); 多层圆筒:Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。 4.对流传热类型:强制对流传热(外加机械能)、自然对流传热、(温差导致)、蒸汽冷凝传热(冷壁)、液体沸腾传热(热壁)，前两者无相变，后两者有相变;牛顿冷却定律:dQ=hdAΔt，(Δt>0;h:传热系数)。 5.吸收率A+反射率R+透射率D=1;黑体A=1，镜体R=1，透热体D=1，灰体A+R=1; 总辐射能E=Eλdλ，(Eλ:单色辐射能;λ:波长); 四次方定律:E=C(T/100)4=εC0(T/100)4，(C:灰体辐射常数;C0:黑体辐射常数;ε=C/C0:发射率或黑度); 两物体辐射传热:Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，(φ:角系数;A:辐射面积;C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)]) 6.总传热速率方程:dQ=KmdA，(dQ:微元传热速率;Km:总传热系数;A:传热面积); 1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2，(h1，h2:热、冷流体表面传热系数)。 第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： ● 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力， 俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 ● 流体静力学方程式及应用： 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 ● 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论： 22 112)(d d u u = ● 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） m S =GA=π/4d 2G V S =uA=π/4d 2u 以单位质量流体为基准：f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ ρ ρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： η e N N = （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、 作图与确定衡算范围:指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、 截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、 基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、 两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、 单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： ● 流体流动类型及雷诺准数： （1）层流区 Re<2000 （2）过渡区 2000< Re<4000 （3）湍流区 Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合 流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧加大。 管截面速度大小分布： 无论是层流或揣流，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。 层流：1、呈抛物线分布；2、管中心最大速度为平均速度的2倍。 湍流：1、层流内层；2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体 湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流动，这－作层流流动的流体薄层称为层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流 内层的厚度随Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 max 2 1 u u = 湍流时的速度分布 max 8.0u u ≈ 四、流动阻力、复杂管路、流量计： ● 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能） 相平衡方程 ()11y x α=+- 全塔物料衡算 W D F += W D F Wx Dx Fx += 塔顶产品采出率 W D W F x x x x F D --= 塔釜产品采出率 D F D W x x W F x x -=- 易挥发组分回收率 D F Dx Fx η= 难挥发组分回收率 (1) w F Wx F x η=- 精馏段物料衡算 11D D 1+++=+= +R x x R R x V D x V L y n n n /R L D = ()1V R D =+=L+D 提馏段物料衡算 qF L L += F q V V )1(--= 1(1)(1)(1)(1)n n W n W L W RD qF F D y x x x x V V R D q F R D q F ++-=-=-+--+-- 进料线方程(q 线方程) 1 1F ---=q x x q q y 理想溶液最小回流比的计算 D e min min D e 1x y R R x x -=+- 对于不同的进料热状况，x q 、y q 与x F 的L 与L , V 与V 的关系为 （1）冷液进料：x q ＞x F ，y q ＞x F ，q>1,L ＞L+F, V ＜V ； （2）饱和液体进料（泡点进料）：x q ＝x F ，y q ＞x F ； q ＝1, e F x x = L ＝L+F, V=V ； （3）气液混合物进料：x q ＜x F ，y q ＞x F 0 第一章、流体流动 一、流体静力学 二、流体动力学 三、流体流动现象 四、流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）- 大气压强（力）真空度＝大气压强- 绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式p2 p1 g( z1 z2 ) 备注： 1) 在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式p1 z1 g p2 z2 g 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。应用： U型压差计p1p2( 0) gR 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 m kg/s m=Vρ 质量流量 S SS 体积流量S 3 m S=GA= π /4d2G V m /s V S=uA= π /4d2u 质量流速G kg/m 2s (平均)流速u m/s G=uρ 连续性方程及重要引论： u2( d1) 2 u1d2 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/kg z1 g 2 u1 W e z2 g 2 u2 W f 以单位重量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/N=m z1 2g u1 g H e z2 2g u2 g h f 输送机械的有效功率：N e m s W e 输送机械的轴功率：N N e （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、作图与确定衡算范围: 指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： 流体流动类型及雷诺准数： （ 1）层流区Re<2000 （2）过渡区2000< Re<4000 （ 3）湍流区Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。 由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧 加大。 管截面速度大小分布： 无论是层流或揣流，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。 层流： 1、呈抛物线分布；2、管中心最大速度为平均速度的2倍。 湍流： 1、层流内层； 2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体 湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流动，这－作层流流动的流体薄层称为 层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非 完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流内层的厚度随 Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 u 1 u max 2 湍流时的速度分布u 0.8u max 四、流动阻力、复杂管路、流量计： 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能）化工原理主要知识点
化工原理基础理论知识
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