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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。
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 2211+=+ρρ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/sm 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：22112)(d d u u = ● 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 pu g z W p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h gp 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： ηeN 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。
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。
第一章 流体传递现象流体受力：表面力和体积力体积力/场力/质量力：为非接触力，大小与流体的质量成正比表面力：为接触力，大小与和流体相接触的物体（包括流体本身）的表面积成正比， 流场概念：场和流场；矢量场和标量场；梯度第一节 流体静力学1-1-2 压力流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，又称为压力。
在静止流体中，作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。
压力的单位（1） 按压力的定义，其单位为N/m 2，或Pa ；（2） 以流体柱高度表示，如用米水柱或毫米汞柱等。
标准大气压的换算关系：1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O 压力的表示方法表压 = 绝对压力－大气压力 真空度 = 大气压力－绝对压力 1-1-3 流体静力学基本方程 静力学基本方程：压力形式 ：)(2112z z g p p -+=ρ能量形式 ：gz p g z p 2211+=+ρρ适用条件：在重力场中静止、连续的同种不可压缩流体。
（1）在重力场中，静止流体内部任一点的静压力与该点所在的垂直位置及流体的密度有关，而与该点所在的水平位置及容器的形状无关。
（2）在静止的、连续的同种液体内，处于同一水平面上各点的压力处处相等。
液面上方压力变化时，液体内部各点的压力也将发生相应的变化。
（3）物理意义：静力学基本方程反映了静止流体内部能量守恒与转换的关系，在同一静止流体中，处在不同位置的位能和静压能各不相同二者可以相互转换，但两项能量总和恒为常量。
应用：1. 压力及压差的测量 （1）U 形压差计：gR p p )(021ρρ-=- 若被测流体是气体，可简化为：021ρRg p p ≈-U 形压差计也可测量流体的压力，测量时将U 形管一端与被测点连接，另一端与大气相通，此时测得的是流体的表压或真空度。
（2）倒U 形压差计 ρρρRg Rg p p ≈-=-)(021（3）双液体U 管压差计)(21C A Rg p p ρρ-=- 2. 液位测量3. 液封高度的计算第二节 流体动力学1-2-1 流体的流量与流速 一、流量体积流量V S 单位时间内流经管道任意截面的流体体积， m 3/s 或m 3/h 。
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。
化工原理知识点总结集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]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 kg/m31atm =101325Pa====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。
化工原理知识点总结复习重点(完美版)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ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 2211+=+ρρ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ﻩ ﻩﻩﻩ ﻩﻩ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 ｍ３/s质量流速 Ｇ kg/ｍ2s (平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论:22112)(d d u u = m S =GA=π● 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 ∑+++=+++ρρ222212112121 J/ｋg 以单位重量流体为基准:f e h gp 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： ηeN 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。
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ηv ：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率ηH ：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率ηm ：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/m31atm =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。
第一章、流体流动「一、流体静力学J二、流体动力学I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«电解大气压皎大气压力、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:戈力形式P2 = pλ + pg{zλ -z2）备注：1）在静止的、连续的同一液体内，处于同一Y能量形式-^ + z l g = -^ + z2g水平面上各点压力都相等。
P P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p1-p2 =（∕70-p）gR倾斜液柱压差计微差压差计二、流体动力学•流量质量流量ms kg/s i πis=VsP、体积流量v s m3∕sʃm s=GA= π∕4d i G质量流速G kg∕rn2s [ V s=uA= π∕4d u（平均）流速u m/s ʃ G=up•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：Z i g+-u^λ +-^ + W e =z2g+-u^ +^ + ΣW f J/kg2 p 2 p以单位重量流体为基准：z1+ɪwɪ2+^ + H e =z2+ɪw/ +⅛ + ΣΛ, J∕N=m2g pg 2g - Pg输送机械的有效功率：N e = m s W eN输送机械的轴功率：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200（X 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。
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 u2/2dgλ：摩擦系数；层流时λ=64/Re,湍流时λ=FRe,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 kg/m31atm =101325Pa====760mmHg1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;222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=∑∑∑∑∑∑ζλλζλ❖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：O q qHH1 管路h e ～ 图2-10 离心泵的工作泵H ～ 泵 ～ ηg Pz A ρ∆+∆= A15.流体输送机械特点：•速度式流体输送机器的特点•1由于速度式流体输送机械的转动惯量小,摩擦损失小,适合高速旋转,所以速度式流体输送机械转速高、流量大、功率大;•2运转平稳可靠,排气稳定、均匀,一般可连续运转1~3年而不需要停机检修;•3速度式流体输送机械的零部件少,结构紧凑;•4由于单级压力比不高,故不适合在太小的流量或较高的压力>70MPa下工作;• 2.容积式流体输送机械的特点•1运动机构的尺寸确定后,工作腔的容积变化规律也就确定了,因此机械转速改变对工作腔容积变化规律不发生直接的影响,故机械工作的稳定性较好;•2流体的吸入和排出是靠工作腔容积变化,与流体性质关系不大,故容易达到较高的压力;•3容积式机械结构复杂,易于损坏的零件多;而且往复质量的惯性力限制了机械转速的提高;此外,流体吸入和排出是间歇的,容易引起液柱及管道的振动;16.流体体积随压力变化而改变的性质称为压缩性;二、非均相机械分离1.颗粒的沉降：层流沉降速度Vt=ρp -ρgdp2/18μ,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/Lμε3/5a21-ε2,ε：滤饼空隙率；a ：颗粒比表面积；L ：层厚;3．过滤介质：过滤过程所用的多孔性介质称为过滤介质,过滤介质应具有下列特性：多孔性、孔径大小适宜、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度;4.助滤剂：若滤浆中所含固体颗粒很小,或者所形成的滤饼孔道很小,又若滤饼可压缩,随着过滤进行,滤饼受压变形,都使过滤阻力很大而导致过滤困难;可采用助滤剂以改善滤饼的结构,增强其刚性;常用的助滤剂有：硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉等5. 过滤速率基本方程恒速过滤,恒压过滤 6.过滤设备：板框压滤机间歇操作,构造简单,过滤面积大而占地省,过滤压力高可达左右,便于用耐腐蚀性材料制造,便于洗涤;它的缺点是装卸、清洗劳动强度较大;、叶滤机叶滤机也是间歇操作设备,具有过滤推动力大、单位地面所容纳的过滤面积大、滤饼洗涤较充分等优点;其生产能力比板框压滤机大,而且机械化程度高,劳动力较省,密闭过滤,操作环境较好;其缺点是构造较复杂、造价较高;、厢式压滤φμr p K ∆=2)(2e q q K d dq u +==ττK qq q e =+22τ222KA VV V e=+机、转筒真空过滤机操作连续、自动7.自由沉降:单个颗粒在流体中的沉降过程称;干扰沉降：若颗粒数量较多,相互间距离较近,则颗粒沉降时相互间会干扰,称为干扰沉降;8.影响因素：当颗粒浓度增加,沉降速度减少;容器的壁和底面,沉降速度减少;非球形的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度;9. 流态化是一种使固体颗粒通过与流体接触而转变成类似于流体状态的操作;分三个阶段：1固定床阶段：流体通过颗粒床层的表观速度u较低,使颗粒空隙中流体的真实速度u1小于颗粒的沉降速度ut,则颗粒基本上保持静止不动,颗粒层为固定床;流化床阶段：在一定的表观速度下,颗粒床层膨胀到一定程度后将不再膨胀,此时颗粒悬浮于流体中,床层有一个明显的上界面,与沸腾水的表面相似,这种床层称为流化床;散式流态化,聚式流态化;3颗粒输送阶段：如果继续提高流体的表观速度u,使真实速度u1大于颗粒的沉降速度ut,则颗粒将被气流所带走,此时床层上界面消失,这种状态称为气力输送;10. 气力输送的优点1系统封闭,避免物料飞扬,减少物料损失,改善劳动条件;2输送管路不限制,即使在无法铺设道路或安装输送机械的地方,使用气力输送更加方便;3设备紧凑,易于实现连续化、自动化操作,便于同连续化工生产相衔接;4在气力输送过程中可同时进行粉料的干燥、粉碎、冷却、加料等操作;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=λ01+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/lnA2/A1；多层圆筒：Q=2πLt1-t n+1/ 1/λi lnri+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=CT/1004=εC0T/1004,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=C1-2φAT1/1004-T2/1004,φ：角系数；A ：辐射面积；C1-2=1/1/C1+1/C2-1/C06.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;7.换热器：夹套换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、列管式换热器;8、1强化传热 为了使物料满足所要求的操作温度进行的加热或冷却,希望热量以所期望的速率进行传递；2削弱传热 ：为了使物料或设备减少热量散失,而对管道或设备进行保温或保冷;9.热传导 物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为热传导,又称导热;10.对流传热：对流仅发生于流体中,它是指由于流体的宏观运动使流体各部分之间发生相对位移而导致的热量传递过程 ; 11. 12.传热的基本方式:1热传导2对流传热—热对流 3辐射传热 13.影响冷凝传热的因素和冷凝传热的强化① 流体物性：冷凝液 、、 ；潜热r →② 温差：液膜层流流动时,t=ts －tW,, ③ 不凝气体：不凝气体的存在会导致1%不凝气可使60%,所以应该定期排放④ 蒸汽流速与流向u>10m/s ：蒸汽与液膜同向时u,；反向时u,；u 时无论方向;因此蒸汽进口一般设在换热器上部,以避免蒸汽与液膜逆向流动使;⑤ 蒸汽过热：包括冷却和冷凝两个过程;⑥ 冷凝面的形状和⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧管内冷凝管外冷凝冷凝传热管内沸腾大容器沸腾沸腾传热有相变混合对流传热有限空间自然对流大空间自然对流自然对流传热外部流动内部流动强制对流传热无相变对流传热位置：以减少冷凝液膜的厚度并作为目的;垂直板或管：可开纵向沟槽；水平管束：可采用错列;14. 导热系数的物理意义：表示温度梯度为1K/m 或1℃/m 时,单位时间通过单位面积的热量;即：单位温度梯度下的热通量; 0为固体在0℃时的导热系数,k 为温度系数,1/℃, 对大多数金属材料为负值,对大多数非金属固体材料为正值;15.在物体边界上,传热边界条件可分为以下三类：1已知物体边界壁面的温度,称为第一类边界条件；2已知物体边界壁面的热通量值,称为第二类边界条件；已知物体壁面处的对流传热条件,称为第三类边界条件;16.准数的定义与物理意义：努塞尔准数Nusselt, Nu : 对流传热与厚度为L 的流体层内的热传导之比;努塞尔数越大,对流传热的传热强度也越大;它反映了固体壁面处的无因次温度梯度的大小;雷诺准数Reynold, Re : 惯性力与粘性力之比;雷诺数小,表示流体的粘性力起控制作用,抑制流层的扰动,随着雷诺数的增大,流体中流体微团的扰动加剧,壁面处的温度梯度增大,对流传热系数增大;普朗特准数Prandtl, Pr : 动量扩散与热量扩散之比;它表征了流体的动量传递能力与热量传递能力的格拉晓夫准数Grashof, Gr :浮升力与粘性力之比 ; )1(0kt +=λλλαLνμρuL uL =a c p νλμ=它反映了由于流体中温度差引起密度差所导致的浮升力对对流传热的影响;它在自然对流中的作用与强制对流中雷诺数的作用相当;17.蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时有膜状冷凝和珠状冷凝两种18. 影响沸腾传热的因素及强化途径：① 液体的性质：② 温差：③ 操作压强：④ 加热面：19.辐射：物体通过电磁波来传递能量的过程;热辐射：物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程;20.热辐射=反射+吸收+穿透 黑体,白体,透热体,灰体 21.物体的黑度：指同温度下物体与黑体辐射能力之比; 仅与自身特性有关;22. 斯蒂芬—波尔茨曼定律 0──黑体辐射常数,=× 10-8W/m2 .K4； 克希霍夫定律 ：C0──黑体辐射系数,=m2 .K4 角系数23.气体的热辐射具有以下两个主要特点：1气体的辐射和吸收对波长具有强烈的选择性2气体的辐射和吸收是在整个容积内进行24.传热三步: 1热流体以对流传热方式将热量传给固体壁面；2热量以热传导方23223νβμρβt gL tL g ∆=∆0E E =ε4040)100(T C T E o ==σ(11f E E Eb ===αα发出的总辐射能由表面发出的辐射能上的由表面落到表面i i j ij A A A =ϕ式由间壁的热侧面传到冷侧面；3冷流体以对流传热方式将间壁传来的热量带走;25. 热量衡算方程反映了冷、热流体在传热过程中温度变化的相互关系;根据能量守恒原理,在传热过程中,若忽略热损失,单位时间内热流体放出的热量等于冷流体所吸收的热量;热量衡算方程26.传热过程的平均温差计算：恒温差传热,变温差传热27.按照冷、热流体之间的相对流动方向,流体之间作垂直交叉的流动,称为错流；如一流体只沿一个方向流动,而另一流体反复地折流,使两侧流体间并流和逆流交替出现,这种情况称为简单折流;28.不同流动排布型式的比较：进出口温度条件相同时,逆流的平均温差最大,并流的平均温差最小,对于其他的流动排布型式,其平均温差介于两者之间;在实际的换热器中应尽量采用逆流流动,而避免并流流动;但是在一些特殊场合下仍采用并流流动,以满足特定的生产工艺需要;采用折流和其他复杂流动的目的是为了提高传热系数,然而其代价是减小了平均传热温差;29.换热器传热效率e 的定义为实际传热速率Q 与理论上可能的最大传热速率Q max 之比四、质量传递基础1.质量传递简称传质是指物质从一处向另一处转移,包括相内传质和相际传质两类,前者发生在同一个相内,后者则涉及不同的两相;)()(1221c c c h h h H H m H H m Q -=-=max Q Q=ε2.1气汽－液系统：吸收：混合气体中可溶组分由气相传递到液相溶剂中的过程;解吸：为吸收的逆过程;蒸馏：不同物质在气液两相间的相互转移;气体增减湿：湿分由液相气相向气相液相转移;2液-液系统：萃取：溶质由一液相转入另一液相;这是在液体混合物中加入另一不相溶的液相物质,使原混合物组分在两液相中重新分配的过程;3气汽－液系统：吸收：混合气体中可溶组分由气相传递到液相溶剂中的过程;解吸：为吸收的逆过程;蒸馏：不同物质在气液两相间的相互转移;气体增减湿：湿分由液相气相向气相液相转移;4气－固系统：干燥：加入热量使液体气化,从固体的表面或内部转入气相;吸附：物质由气相趋附于固体表面主要是多孔性固体的内表面,吸附平衡是过程进行的极限;3.费可定律：实验表明,在二元混合物A+B中,组分的扩散通量与其浓度梯度成正比,这个关系称为费克Fick定律;4.化学反应可分为两类：一类是在整个相内均匀发生的反应,称为均相反应；另一类则是局限在某个特定区域内的反应,它可以是在相的内部,也可以在边界上,称为非均相反应;5.对流传质通常指运动流体与固体壁面或两股直接接触的流体之间间的质量传递,是相际传质的基础;一般情况下,传质设备中流体的流动形态多为湍流;6.传质过程应用的设备有多种类型,其主要功能是给传质的两相或多相提供良好的接触机会,包括增大相界面面积和增强湍动强度,主要有填料塔和板式塔;7.板式塔：有害因素：空间上的反向流动：泡沫夹带增大板间距、气泡夹带增大降液管长度；空间上的不均匀流动：气体,液体;如何提高效率：1合理选择塔板孔径和开口率造成适宜气液接触状态2设置倾斜的进气装置塔板压降：塔板上下对应位置的压力差新型：泡罩塔板、浮阀塔板、筛孔塔板、舌型塔板、网型塔板、垂直塔板8.填料塔：主要特性数据：比表面积、孔隙率、添填料的几何形状拉西环、鲍尔环、矩鞍型填料、阶梯环添料9.填料塔操作范围小,对液体负荷变化敏感；不易处理易聚合或含有固体悬浮物的物料；反应过程中需要冷却时,填料塔复杂,有侧线出料时,填料塔不如板式塔方便；板式塔设计简便安全；填料塔小时结构简单,造价低；易起泡物系、腐蚀性物系、热敏性物系,填料塔更合适；填料塔压降比板式塔小,真空操作方便;五、气体吸收1.吸收是将气体混合物与适当的液体接触,利用个组;分在液体中溶解度的差异而使气体中不同组分分离的操作;混合气体中,能够溶解于液体中的组分称为吸收质或溶质；不能溶解的组分称为惰性气体；吸收操作所用的溶剂称为吸收剂；溶有溶质的溶液称为吸收液或简称溶液；派出的气体称为吸收尾气;分物理吸收——煤气脱苯,化学吸收——二氧化碳碳酸钾2.吸收操作是气体混合物的主要分离方法,化工生产;中它有以下几种具体的应用：１．化工产品２．分离气体混合物３．从气体中回收有用组分４．气体净化原料气的净化和尾气、废气的净化５．生化工程;一个完整地吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分;3.溶剂的选择：1溶剂应对气体中被分离组分有较大溶解度；2溶剂对其他组分的溶解度要小3溶质在溶剂中的溶解度对温度变化敏感4容积蒸汽压低,减少回收时的损失5溶剂有较好的化学稳定性6溶剂有较低的粘度7溶剂价廉,无腐蚀性、无毒不易燃;吸收率η=mA除/mA进×100%≈ y1-y2/y1×100%,y1,y2：进塔和出塔混合气中A的摩尔分数;4．.稀溶液中亨利定律：cA=HpA,cA：溶解度；H：溶解度系数；pA：气相分压；pA=ExA,xA：液相中溶质摩尔分数；E：亨利系数；y=mx,平衡常数m=E/p；E=ρs/HMs,ρs,Ms：纯溶剂密度和相对分子质量;5. 费克定律：jA=-DABdcA/dz,jA：扩散速率；DAB：组分A在组分B中的扩散系数；dcA/dz：组分A在扩散方向z上的浓度梯度；等分子扩散速率：NA= jA=DpA,1-pA,2/RTz；单向扩散：NA=DpA,1-pA,2p/RTz pB,m,p/pB,m：漂流因子,pB,m= pB,2-pB,1/lnpB,2/pB,1,即对数平均值；同理,NA=DcA,1-cA,2c/zcB,m;6. 吸收塔操作线方程：qnL/qnV=y1-y2/x1-x2,qnV：二元混合气摩尔流量；qnL：液相摩尔流量；x,y：任意一截面液气相摩尔流量；最小液气比qnL/qnVmin=y1-y2/x1-x2,qnL/qnV= — qnL/qnVmin；低浓度时填料塔高度h=qnV dy/y-y/KyaS=qnL dx/x-x/KxaS=NOGHOG=NOLHOL,K：传质系数；S：塔截面积；a：单位体积填料有效接触面积；NOG= dy/y-y：气相总传质单元数；HOG =qnV/KyaS：气相总传质单元高度；相平衡线为直线时：NOG=ln1-S’y1-mx2/y2-mx2+S’/1-S’,NOL=ln1-Ay1-mx2/y2-mx2+A/1-A,吸收因数：A=1/S’= qmV/mqmV;7.填料塔：液体上进下出,气体下进上出,其中设有液体在分布器,可使其均匀分布于填料表面,塔顶可按转除末器;填料塔是一种应用广泛的气液两相接触并进行传热、传质的塔设备,可用于吸收解吸、精馏和萃取等分离过程;填料塔不仅结构简单,而且具有阻力小和便于用耐腐蚀材料制造等优点,尤其适用于塔直径较小地情形及处理有腐蚀性的物料或要求压强较小的真空蒸馏系统,此外,对于某些液气比较大的蒸馏或吸收操作,也宜采用填料塔;气液逆流流动,增加传质推动力表征填料特性的主要参数有：1．比表面积；2．空隙度；3．单位堆体积内的填料数目n；4．堆积密度；5．干填料因子及填料因子；6．机械强度及化学稳定性8.六、蒸馏1.蒸馏分类：操作方式：连续蒸馏、间歇蒸馏；对分离的要求：简单蒸馏、平衡蒸馏闪蒸、精馏、特殊精馏精馏还包括水蒸气精馏、间歇精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏；压力：常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏；组分：双组分蒸馏和多组分蒸馏精馏,常用精馏塔;精馏,加压提高蒸汽冷凝温度,降压降低沸点温度;2.双组分溶液气液相平衡：液态泡点方程：xA=p-pBt/pAt-pBt,xA：液态组分A的摩尔分数；p t：压强关于温度的函数；气态露点方程：yA=pA/p=pAt/p×p-pBt/pAt-pBt；平衡常数KA=yA/xA ,理想溶液：KA=p°A/p,即组分饱和蒸气压和总压之比；挥发度：υA=pA/xA,相对挥发度：αAB=υA/υB,最终可导出气液平衡方程：y=αx/1+a-1x；气液平衡相图：p-x图等温、t-xy图等压、x-y图;3.平衡蒸馏：qnF,xF加热至泡点以上tF,减压气化,温度达到平衡温度te,两相平衡qnD,yD和qnW,xW；物料衡算：yD=qxW/q-1-xF/q-1,液化率：q=qnW/qnF；热量衡算：tF=te+1-qγ/Cp,m,Cp,m：原液的摩尔定压热容；γ：原液的摩尔气化潜热；平衡关系：yD=αxW/1+α-1xW;4.简单蒸馏：持续加热至釜液组成和馏出液组成达到规定时停止；关系式：lnnF/nW= {lnxF/xW-αln1-xF/1-xW}/α-1；总物料衡算：nF=nW+nD；易挥发组分衡算：nFxF =nWxW+nDxD；推出：xD= nFxF-nWxW/nF-nW;5.精馏：多次部分气化部分冷凝连续、间歇,泡点不同采取不同的压力操作,塔板数从上至下记；塔顶易挥发组分回收率：ηD=qnDxD/qnFxF×100%,釜中不易挥发组分回收率：ηW=qnW1-xW/qnF1-xF×100%；精馏段总物料衡算：qnV=qnD+qnL；精馏段易挥发组分衡算：qnVyn+1=qnDxD+qnLxn；V：各层上升蒸汽量；D：塔顶馏出液量；L：各板下降的液量；yn+1：第n+1块板上升的蒸汽中易挥发组分的摩尔分数；xn：第n块板下降的液体中易挥发组分的摩尔分数,精馏段操作线方程：yn+1=Rxn/R+1 +xD/R+1,回流比R= qnL/qnD；提馏段总物料衡算：qnL’=qnV’+qnW；提馏段易挥发组分衡算：qnL’x’m=qnV’y’m+1 +qnWxW ；W：釜液量,提馏段操作线方程：y’m+1= qnL’x’m/qnV’-qnWxW/qnV’；总的物料衡算：qnF+qnV’+qnL=qnV+qnL’,乘上各焓值Hx即为热量衡算,qnV=qnV’+1-nF,精馏进料热状态参数q=HV-HF/HV-HL,即单位原料液变为饱和蒸汽所需要的热量与单位原料液潜热之比；进料方程：y=qx/q-1-xF/q-1；理论塔板的计算逐板法和图解法,回流比R增大理论塔板数减小,解析法：全回流理论塔板数Nmin={lgxD1-xw/xw1-xD}/lgam-1,am：全塔平均挥发度；最小回流比Rmin=xD-yq/yq-xq,xq,yq：进料时,R实=— Rmin；全塔效率ET为理论塔板数与实际塔板数之比；间歇精馏：分批精馏,一次进料待釜液达到指定组成后,放出残液,再次加料,用于分离量少而纯度要求高的物料,每批精馏气化物质的量nV = R+1nD,所需时间τ=nV/qnV；特殊精馏：恒沸精馏加第三组分,形成新的低恒沸物,增大相对挥发度、萃取精馏加第三组分,增大相对挥发度、加盐萃取精馏、分子蒸馏针对高分子量、高沸点、高粘度、热稳定性极差的有机物;6.根据溶液的蒸汽压偏离拉乌尔定律的方向,一般可将非理想溶液分成两大类：１、正偏差溶液,２、负偏差溶液7.精馏回流中,下降也体重的轻组分向气相传递,上升正其中的重组分向液相传递,塔下半部分完成了重组分的提浓,叫做提馏段;完整的精馏塔包括精馏段和提馏段;增加回流量,提高了上升蒸汽的量,但增加了能耗,突出最小回流比,回流比是塔顶回流量比塔顶产品量的比值;板式塔加料位置在第五块板效率最高;只有提馏段没有精馏段的叫回收塔;8.加入第三组分和原溶液中的某一组份形成最低恒沸物,以新恒沸物的形式从塔顶蒸出叫做恒沸蒸馏糠醛-水,若加入的第三组分仅改变各组分的相对挥发度叫做萃取精馏乙醇-水;恒沸精馏的挟带剂要符合能与混合组分钟至少一个形成最低恒沸物,新形成的恒沸物要便于分离,恒沸物中挟带剂的含量要少;萃取精馏添加剂要选择性高、挥发性小,与原溶液可以很好的互溶;相比较,萃取精馏添加剂的选择范围广,不用形成汽化物从塔顶蒸出能耗少,但其需要连续不断的加入,不能用于间歇精馏;9.多组分精馏,获得n个产物需要n+1个塔;。
