化工原理概念汇总
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化工原理知识点总结笔记一、化工原理概述化工原理是化学工程学的基础和核心分支,是研究化工过程基本原理和规律的一门学科。
在化工生产中,化工原理被广泛应用于控制反应过程、设计分离装置、优化工艺条件等方面。
化工原理主要包括热力学、化学动力学、传质传热、流体力学等方面的知识。
二、化工热力学热力学是研究能量转化和宏观物质运动规律的学科,化工热力学是将热力学原理应用于化工过程的一种方法。
化工热力学主要包括热力学基本原理、热力学性质、热力学循环等内容。
在化工过程中,热力学原理被用于计算反应热、确定工艺条件、分析热平衡等方面。
1. 热力学基本原理热力学基本原理包括能量守恒、熵增原理、热力学第一定律、热力学第二定律等。
能量守恒原理指出在封闭系统中,能量的总量是不变的;熵增原理指出封闭系统中熵总是增加的;热力学第一定律指出能量既不会被创建,也不会被销毁,只会在不同形式之间转化;热力学第二定律规定了热能不可能自发地从低温物体传递给高温物体。
2. 热力学性质热力学性质包括物质的热力学性质和烃的三相平衡等内容。
物质的热力学性质是指物质在不同温度、压力下的性质表现,例如,比热容、热膨胀系数、热导率等;烃的三相平衡是指烃在气态、液态和固态之间的平衡关系,包括气液平衡、固液平衡、气固平衡等。
3. 热力学循环热力学循环是指利用热能转换成机械能的过程,如蒸汽轮机循环、汽轮机循环、空气循环等。
在化工领域,热力学循环常常用于设计和优化化工过程中的能量转化装置。
三、化学动力学化学动力学是研究化学反应速率和反应机理的学科,主要包括反应速率、反应动力学方程、反应机理等内容。
在化工生产中,化学动力学常用于优化反应条件、控制反应速率、提高产物收率等方面。
1. 反应速率反应速率是指单位时间内反应物的消耗量或产物的生成量,通常用化学反应方程式来表示,如:A + B → C + D,反应速率可表示为:-d[A]/dt = -d[B]/dt = d[C]/dt = d[D]/dt。
化工原理概念汇总化工原理是指化工工程学科的基础理论。
它涉及到化学、物理等多个学科的知识,并应用到化工工程实际中。
下面将对化工原理的一些重要概念进行汇总。
1.化学反应:化学反应是物质发生变化的过程,包括物质的分解、合成、置换等。
化学反应的速率、平衡、热力学等是化工原理中重要的概念。
2.物质平衡:化工过程中,物质的质量守恒是一个基本原理。
物质平衡是指在一个封闭系统中,进入和离开系统的物质质量之和等于系统内物质的质量之和。
3.能量平衡:能量平衡是指在化工过程中,能量的输入与输出保持平衡。
它与物质平衡相互关联,能够帮助理解和优化化工过程的能量利用。
4.流体力学:流体力学研究流体的运动和力学特性。
在化工工程中,流体的流动是一个重要的现象,如流量、压力、速度、黏度等是与流体力学相关的概念。
5.传热学:传热学研究热量在物体之间的传递过程。
在化工过程中,传热是一个重要的现象,如换热器、加热和冷却等都涉及到传热学的原理。
6.催化剂:催化剂是指能够加速化学反应速率的物质,而不被反应消耗的物质。
催化剂在化工过程中起到了很重要的作用,如催化裂化、催化加氢等。
7.反应速率:反应速率是指反应物与时间的关系。
化学反应速率的大小决定了反应的快慢,通过调节反应速率可以控制化工过程中的反应进程。
8.分离技术:分离技术是指将混合物中的组分分离出来的过程。
在化工工程中,分离技术是非常重要的,如蒸馏、萃取、吸附等都属于分离技术的范畴。
9.浓度:浓度指的是溶液中溶质的含量。
在化工过程中,控制溶液中的浓度可以调节化学反应的速率和效果。
10.可持续发展:可持续发展是指满足当前需要,而不危害未来世代满足自身需求能力的发展方式。
在化工工程中,可持续发展是一个重要的理念,涉及到资源利用、环境保护等方面的问题。
以上是化工原理中的一些重要概念的汇总。
这些概念贯穿于化工工程的各个方面,对于理解和应用化工原理非常重要。
不同的概念相互关联,共同构成了化工原理体系,为化工工程提供了理论基础。
化工原理知识点总结期末一、化工原理的基础知识1. 化学反应原理化学反应是指原子或者分子之间的化学变化。
化学反应的类型包括合成反应、分解反应、置换反应和氧化还原反应等。
化学反应速率由浓度、温度、压力、催化剂等因素影响。
2. 化学平衡原理化学平衡是指反应物和生成物的浓度达到一定比例的状态。
根据化学平衡定律,反应物和生成物的浓度比例由反应的热力学性质决定,并受到温度、压力或者浓度的影响。
3. 化学动力学化学动力学研究化学反应速率和反应机理的关系。
根据化学反应速率公式可以推导出各种反应速率与浓度、温度、压力等因素的关系。
4. 化工流程图化工流程图是化工生产过程的图示表示,包括物料流程图、能量流程图和设备图等。
根据化工流程图可以设计化工生产过程,并进行操作控制。
5. 化工物性化工物性包括物质的物理性质和化学性质两个方面。
物质的物理性质包括密度、粘度、熔点和沸点等;物质的化学性质包括化学反应性、溶解度和稳定性等。
6. 化工热力学化工热力学研究能量转化和传递的原理。
根据热力学定律可以推导出系统的能量平衡和热效率等问题。
7. 化工传质学化工传质学研究物质的传输和分离原理。
根据传质学理论可以设计分离设备和传质设备,提高化工生产效率。
8. 化工反应工程化工反应工程研究化学反应的工程化原理。
根据反应工程理论可以设计反应器和催化剂,优化反应条件。
9. 化工系统控制化工系统控制研究化工生产过程的控制原理。
根据系统控制理论可以设计控制系统和自动化装置,提高化工生产的稳定性和可靠性。
10. 化工安全与环保化工安全与环保研究化工生产过程的安全和环保原理。
根据安全与环保理论可以设计安全设备和环保装置,保障化工生产的安全和环保。
二、化工原理的应用1. 化工生产过程化工生产过程包括化学反应、传质过程、分离过程和能量转化过程等。
根据化工原理可以设计化工生产装置和优化生产过程,提高产品质量和降低成本。
2. 化工产品制备化工产品制备包括化工原料的合成、加工和制备等。
化工原理概念化工原理是指研究化学工程和过程中的基本原理和规律的学科。
它涉及到化学反应、传质、传热、流体力学、流动与混合、物料平衡和能量平衡等方面的知识。
化学反应是指化学物质经历化学变化的过程,包括物质的转化、生成新物质、化学平衡等。
通过研究反应动力学、反应速率、反应机理和反应平衡等,可以设计和优化化学反应过程,提高化学产物的产率和质量。
传质是指物质间的质量传递过程,包括传质速率、传质平衡和传质机理等。
通过研究传质现象,可以改进分离、浓缩、吸收、萃取等化工操作过程,提高物料的纯度和分离效率。
传热是指能量在物质中的传递过程,包括传热速率、传热方式和传热机理等。
通过研究传热现象,可以改善加热、冷却、干燥等热力操作过程,提高能源利用效率和产品质量。
流体力学是研究液体和气体的运动行为和力学性质的学科,包括流体的流动规律、动量守恒和能量守恒等。
通过研究流体力学现象,可以优化和改进流体输送、搅拌、喷射等流体操作过程,提高流体传输效率和混合效果。
流动与混合是研究流体在管道和设备中的流动行为及混合的学科,包括流体的速度分布、浓度分布和物理性质等。
通过研究流动与混合现象,可以设计和改进管道和设备的结构,提高流体的均匀性和混合效果。
物料平衡是根据质量守恒原理,用代数方程表达物质在化工过程中的流动、转化和积累关系的方法。
通过对物料平衡的分析,可以确定工艺装置的输入和输出,预测化学反应的产物和副产物,保证工艺过程的稳定和安全。
能量平衡是根据能量守恒原理,用代数方程表达能量在化工过程中的转移、转化和积累关系的方法。
通过能量平衡的计算,可以确定工艺装置的加热和冷却需求,优化能源利用,提高工艺的经济性和环境友好性。
综上所述,化工原理是化学工程和过程中的基本原理和规律的研究,涉及到化学反应、传质、传热、流体力学、流动与混合、物料平衡和能量平衡等方面的知识。
它为化工工程师提供了理论基础和指导,用于优化和改进化工过程,提高生产效率和产品质量。
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概念概念概述化工原理是指在化学工程领域中对化学反应、能量转移、物料转移、流体力学等基础理论的研究和应用,是化学工程师必须掌握的基础知识。
化工原理知识点总结包括一些基础的概念和理论,如化学反应动力学、物质转移、热力学等。
化学反应动力学化学反应动力学是化工原理领域中的重要概念之一。
它研究化学反应的速率和速度,以及影响反应速率的因素。
反应速率是指单位时间内反应物消失或生成物产生的量,速度是指反应物浓度的变化率。
化学反应速率受到许多因素的影响,如温度、浓度、催化剂等。
了解化学反应动力学对于合理设计反应器、提高反应效率至关重要。
物料转移物料转移是指在化工过程中物料(如化学品、溶质、离子等)通过传质现象在介质之间传递的过程。
传质过程包括扩散、对流和传递步骤,其中扩散是最基本的传质方式。
在物料转移的过程中,传质系数、传质的速率和效率都是重要的概念。
了解物料转移的原理可以帮助化学工程师设计和优化传质设备,提高传质效率。
热力学热力学是研究能量转化和转移的物理学分支。
在化工原理中,热力学经常用来描述能量转移和反应过程中的热力学性质。
热力学的基本概念包括热容、焓、熵、自由能等。
了解热力学可以帮助化学工程师设计和优化热交换设备、控制反应过程中的能量转移。
流体力学流体力学是研究流体运动和力学性质的学科。
在化工领域中,流体力学对于设计和操作流体设备和管道系统至关重要。
流体力学的基本概念包括流体的运动方程、雷诺数、流态的分类等。
了解流体力学可以帮助化学工程师优化流体设备的设计和操作。
总结化工原理涉及了化学反应动力学、物料转移、热力学和流体力学等基础概念和理论。
这些知识对于化学工程师理解和解决各种工程问题非常重要。
通过深入学习和掌握化工原理知识,化学工程师可以更好地设计和操作化工设备,提高生产效率和产品质量。
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。
化工原理公式和重点概念化工原理是指研究化学工程中的基本原理和概念的科学分支。
它涵盖了化学工程的各个方面,包括化学反应、传质、传热、流体力学、过程控制和反应工程等。
下面将介绍化工原理中的几个重点概念和公式。
1.质量守恒定律(质量守恒方程):质量守恒定律是化工流程中最基本的定律之一,它表达了物质在过程中的质量不能被创造或消失。
质量守恒定律可以用以下方程表示:进料质量=出料质量+蓄积质量2.能量守恒定律(能量守恒方程):能量守恒定律是化工过程中另一个基本的定律,它表达了能量在过程中的转移和转化,但不能被创造或消失。
能量守恒定律可以用以下方程表示:进料能量=出料能量+蓄积能量3.质量平衡定律(质量平衡方程):质量平衡定律是研究化工反应过程中物质的传递和转化的重要原理。
它可以用以下方程表示:进料物质的流速×浓度=出料物质的流速×浓度+反应速率×反应时间4.能量平衡定律(能量平衡方程):能量平衡定律是研究化工过程中能量传递和转化的重要原理。
它可以用以下方程表示:进料热交换量+进料物质的热容=出料热交换量+出料物质的热容+反应热5.反应速率方程:反应速率方程描述了化学反应中的反应速率与反应物浓度之间的关系。
根据反应的不同类型,常见的反应速率方程有零级反应速率方程、一级反应速率方程和二级反应速率方程等。
6.传质方程:传质方程描述了物质在传质过程中的传递速率与温度、浓度或压力之间的关系。
常见的传质方程有菲克定律(Fick's Law)、斯多基定律(Stokes's Law)和谷井定律(Graham's Law)等。
7.传热方程:传热方程描述了热量在传热过程中的传递速率与温度、热导率和温度梯度之间的关系。
常见的传热方程有傅里叶热传导定律(Fourier's Lawof Heat Conduction)、牛顿冷却定律(Newton's Law of Cooling)和辐射传热定律等。
化工原理知识点总结pdf第一章:化工原理基础化工原理是化工学科的一门基础课程,主要研究化工过程的基本原理和基本规律。
本章将针对化工原理的基础知识进行总结。
1.1 化工过程基本概念化工过程是指将原材料通过化学反应、分离、精制等一系列工艺操作,转化成符合特定需求的产品的过程。
化工过程一般包括原料处理、反应、分离、精制和产品收率等环节。
1.2 热力学基础热力学是研究物质能量转化规律的科学,它主要包括热力学系统、热力学第一、二、三定律,熵增原理等内容。
在化工过程中,热力学原理对于理解和分析热力学系统的能量变化、效率提高和过程优化具有重要的意义。
1.3 物质平衡原理物质平衡是指在化工过程中,针对物质流量、组分和质量进行的平衡分析。
物质平衡原理是化工过程中不可或缺的理论基础,它体现了化工过程中原料转化成产品,各种物质在环境中传输和转化的基本规律。
1.4 动量平衡原理在流体力学和传递过程中,动量平衡原理是通过对流体流动、传输和转动的分析,确定系统内部及其与外界的动量交换关系。
动量平衡原理在化工过程中的应用十分广泛,对于管道流体、设备运转和动力传递等方面起着重要作用。
1.5 质量平衡原理质量平衡原理是指在化工过程中,对于物质的组分、浓度、流量等进行质量平衡的原理分析。
质量平衡原理是化工过程中最基本的原理之一,对于产品质量控制、环境保护和过程优化具有重要的指导意义。
1.6 界面传递原理界面传递原理是指在化工过程中,各种界面过程发生物质传递、热量传递、动量传递的基本规律。
界面传递原理的研究对于化工过程中的分离、精制、传质、传热等方面具有重要的意义。
第二章:化工反应原理化工反应原理是化工学科的重要分支之一,主要研究化工原料通过化学反应,转化成特定产品的原理和规律。
本章将总结化工反应原理的基本知识。
2.1 化学反应的基本概念化学反应是指化学物质在一定条件下,由原有的化学键断裂再组合成新的化学物质的过程。
化学反应包括各种离子反应、氧化还原反应、配位反应、配位反应、离子化合物的生成等。
化工原理知识点总结详细第一章:化工原理基础知识1.1 化工原理的定义和基本概念化工原理是研究化学工程过程的基本原理、基本规律和数学模型的学科。
化工原理包括物理化学、热力学、传质与分离、反应工程等方面的知识,其中热力学和传质与分离是化工原理的两个重要组成部分。
1.2 化工原理的基本原理和基本规律化工原理涉及到许多基本原理和基本规律,其中包括质量守恒、能量守恒、热力学第一、第二定律、传热、传质、反应动力学等。
这些基本原理和基本规律是化工过程描述、分析和设计的基础。
1.3 化工原理的应用领域化工原理的应用领域非常广泛,包括化学工程、环境工程、生物工程、材料工程等方面。
化工原理在工业生产、环境保护、能源开发、新材料研发等领域都有重要的应用价值。
第二章:热力学2.1 热力学基本概念热力学是研究能量转化和能量传递规律的科学。
热力学基本概念包括系统、热平衡、热力学过程、熵等。
热力学基本原理包括能量守恒、熵增原理等。
2.2 理想气体状态方程理想气体状态方程描述了理想气体的压力、温度、体积之间的关系,可以表示为PV=nRT。
理想气体状态方程是描述气体性质的重要方程之一。
2.3 热力学循环热力学循环是指气体、水蒸汽等工质在一定压力和温度条件下发生各种物理或化学变化,最后又回到原来状态的过程。
常见的热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环、布雷顿循环等。
2.4 热力学第一、第二定律热力学第一定律:能量守恒,能量既不能被创造也不能被毁灭,只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第二定律:熵增原理,自然界熵不减少的倾向。
第三章:传质与分离3.1 传质基本概念传质是指物质在不同相间传递的过程,包括扩散、对流、传热等。
传质的重要概念包括浓度、摩尔通量、传质系数等。
3.2 传质方程和传质过程传质方程描述了物质在不同相间传递的规律,传质过程包括扩散传质、对流传质等,传质方程是描述传质过程的基本数学模型。
3.3 分离技术化工生产中,常需要对混合物进行分离和纯化,分离技术包括蒸馏、结晶、游离、萃取等,这些技术都是基于传质原理。
化工原理知识绪论1、单元操作:(Unit Operations):用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品,在化工生产中共有的过程称为单元操作(12)。
单元操作特点:①所有的单元操作都是物理性操作,不改变化学性质。
②单元操作是化工生产过程中共有的操作。
③单元操作作用于不同的化工过程时,基本原理相同,所用设备也是通用的。
单元操作理论基础:(11、12)质量守恒定律:输入=输出+积存能量守恒定律:对于稳定的过,程输入=输出动量守恒定律:动量的输入=动量的输出+动量的积存2、研究方法:实验研究方法(经验法):用量纲分析和相似论为指导,依靠实验来确定过程变量之间的关系,通常用无量纲数群(或称准数)构成的关系来表达。
数学模型法(半经验半理论方法):通过分析,在抓住过程本质的前提下,对过程做出合理的简化,得出能基本反映过程机理的物理模型。
(04)3、因次分析法与数学模型法的区别:(08B)数学模型法(半经验半理论)因次论指导下的实验研究法实验:寻找函数形式,决定参数第一章 流体流动一、概念题1、不可压缩流体与可压缩流体(08A )不可压缩流体:压力温度改变时,密度随之改变很小的流体。
(12、11、) 可压缩流体:压力温度改变时,密度随之显著改变的流体。
(12、11)2、稳定流动与不稳定流动(12B )稳定流动:流体流动时,任意一点的与流动状态有关的物理参数都不随时间改变的流动称为稳定流动。
不稳定流动:若有一个物理参数随时间改变则为不稳定流动(12、11)3、牛顿流体与非牛顿流体:(12、11、05、06、07、08)牛顿型流体:符合牛顿粘性定律的流体称之为牛顿型流体。
非牛顿流体:不符合牛顿粘性定律的流体称为非牛顿流体。
4、边界层与边界层分离:(08A )边界层:实际流体沿固体壁面流动时,可在流体中划分出两个区域:一是壁面附近,因粘性的影响,其内部存在速度梯度和剪应力,称为边界层;边界层分离:当流体流过非流线型物体时发生边界层脱离壁面的现象,称为边界层分离。
传热边界层:在流体对流传热过程中存在一个集中的传热层,传热几乎都发生在该层,此层为传热边界层。
6、液体的黏度随温度升高而减小;气体的黏度随温度升高而增大。
7、局部损失与阻力系数:局部阻力损失:当流体流经弯头、阀门、三通、管进出口等处时,由于流体的流速或流动方向突然发生变化,产生边界层分离和涡流,从而导致形体阻力损失。
阻力系数:局部损失的计算方法有阻力系数法和当量长度法,阻力系数法将局部损失表达成平均动能的某一个倍数, ,ξ局部阻力系数,简称阻力系数。
8、雷诺数及代表意义: Re=μρdu ,代表湍动程度。
表征惯性力或粘性力之比。
若流体的速度达或黏度小,雷诺数便大,是惯性力占主导地位;若流体的速度小或黏度大,雷诺数小,表示粘性力占主导地位。
雷诺数越大,湍流程度愈激烈,可见惯性力加剧湍动,粘性力抑制湍动。
9、理想流体:理想流体是一种没有黏性、不可压缩的流体,是一种理想模型。
22f u p ρζ=∆二、简述题1、边界层分离及其对流体输送、传热和传质的影响?(1)、用流体流圆柱体壁面为例来说明,流体绕过一长圆柱体,在达到最高点以前,流体因界面变小而加速,过最高点之后就开始减速。
流体加速是压力递减,流过最高点后则转而减速增压,即流体作逆流流动,此时,流体的动能一部分转化为压力能,还有一部分用来克服阻力损失。
由于流速的不均匀分布,距壁较远处的流体随减速仍继续前进,但近壁处因流速慢,当流过S点时,速度可减为零。
一旦流体在边界层内停止流动,下游的流体在逆压作用下将倒流回来,他们在来流的冲击下,就在点S附近形成明显的旋涡,该旋涡像楔子一样将边界层与物面分离开来,这就是边界层分离。
(2)、边界层分离增大能量消耗,在流体输送中应设法避免或减轻,但它推混合及传热、传质又有促进作用,故有时也要加以利用。
如搅拌。
2、流体流动两种流型,层流与湍流的区别:层流:流体流动时分层流动,互不混合,湍流:是流体的不规则运动,流场中各种量随时间和空间坐标发生紊乱的变化,不仅有当Re≤2000时为稳定的层流;当Re>4000时为稳定的湍流;当2000<Re<4000时为过渡流。
流体在管内的流动类型,由流体的临界速度决定。
3、以流体沿平板为例,说明边界层形成过程:距壁面较远处,速度尚未受到壁面的影响,速度梯度几乎为零。
如图:湍流运动的流体以均一的速度趋近平板,到达平板前沿后,开始受到板面的影响;贴在板面上的流体速度降为零,流体内部开始形成速度梯度。
相应的剪应力促使临近避免的流体层速度减慢,这种减速作用,由壁面开始向外传递。
减速作用随着离壁面距离增大而递减;一般以速度为主体速度的99%处作为划分边界层的界限,在虚线ABC下方区域即为边界层。
随着流体向前运动,剪应力继续作用,使边界层的厚度随距板前沿的距离而增加。
4、牛顿粘性定律表达式,并说明意义牛顿粘性定律:两相邻流体层之间的单位面积上的摩擦力与两流体层之间的速度梯度成正比,5、管道内流体流动阻力损失的类型与原因类型:沿程阻力损失:流体流经直管时的损耗成为沿程损失。
局部阻力损失:流体流经各种管件和阀件时由于流体的流速大小和方向突然发生变化,从而产生大量的漩涡导致的机械能损失称为局部阻力损失。
原因:主要是由摩擦引起第二章:流体输送机械一、概念题1、离心泵的压头(或扬程):离心泵的压头(或扬程):泵向单位重量的液体提供的机械能。
以H表示,单位为m。
2、离心泵的理论压头:理论压头:离心泵的叶轮叶片无限多,液体完全沿着叶片弯曲的表面流动而无任何其他的流动,液体为粘性等于零的理想流体,泵在这种理想状态下产生的压头称为理论压头。
实际压头:离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异,原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失,它主要包括:1)叶片间的环流,2)流体的阻力损失,3)冲击损失。
3、气缚现象及其防止:气缚现象:离心泵开动时如果泵壳内和吸入管内没有充满液体,它便没有抽吸液体的能力,这是因为气体的密度比液体的密度小的多,随叶轮旋转产生的离心力不足以造成吸上液体所需要的真空度。
像这种泵壳内因为存在气体而导致吸不上液的现象称为气缚。
防止:在吸入管底部装上止逆阀,使启动前泵内充满液体。
4、轴功率、有效功率、效率有效功率:排送到管道的液体从叶轮获得的功率,用Ne 表示。
效率: 轴功率:电机输入离心泵的功率,用N 表示,单位为J/S,W 或kW 。
二、简述题1、离心泵的工作点的确定及流量调节工作点:管路特性曲线与离心泵的特性曲线的交点,就是将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相对等时的流量,该交点称为泵在管路上的工作点。
流量调节:1)改变出口阀开度——改变管路特性曲线;2)改变泵的转速——改变泵的特性曲线。
2、离心泵的工作原理、过程:开泵前,先在泵内灌满要输送的液体。
开泵后,泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。
液体在此作用下,从叶轮中心被抛向叶轮外周,压力增高,并以很高的速度(15-25 m/s )流入泵壳。
在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大,液体的流速减慢,使大部分动能转化为压力能。
最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。
泵内的液体被抛出后,叶轮的中心形成了真空,在液面压强(大气压)与泵内压力(负压)的压差作用下,液体便经吸入管路进入泵内,填补了被排除液体的位置。
3、离心泵的汽蚀现象、以及安装高度的确定方法、及其防止办法:汽蚀现象:提高泵的安装高度,将导致泵内压力降低,其最低值为叶片间通道入口附近,当这个最低值降至被输送液体的饱和蒸汽压时,将发生沸腾,所产生的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中,又因压力迅速加大而积聚冷凝。
使液体以很大速度从周围冲向汽泡中心,产生频率很高,瞬时压力很大的冲击,这种现象称为“汽蚀”;安装高度的确定方法:泵的允许安装高度受最小汽蚀余量或允许吸上真空度的限制,以免发生汽蚀现象(例如:管路压头减去汽蚀余量等于允许安装高度)。
防止方法(预防措施):离心泵的安装高度只要低于允许安装高度,就不会发生汽蚀。
离心泵入口处压力不能过低,而应有一最低允许值——允许汽蚀余量。
gQH N e ρ=η/e N N =ηρ/g QH N =第三章:机械分离与固体流态化一、概念题1、均相混合物与非均相混合物均相混合物:物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。
例如:互溶溶液及混合气体。
非均相混合物:物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同混合物。
2、表征颗粒的基本概念球形度:目的涵义:3、自由沉降和干扰沉降自由沉降:单个颗粒在无限大流体中的降落过程,颗粒彼此相距很远,不产生干扰的沉降称为自由沉降;干扰沉降:若颗粒之间的距离很小,即使没有互相接触,一个颗粒沉降时也会受到其它颗粒的影响,这种沉降称为干扰沉降4、过滤、过滤介质、助滤剂:过滤:利用多孔介质使液体通过而截留固体颗粒,使悬浮液中固液分离的过程。
过滤介质:多孔性介质、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。
过滤介质特点:助滤剂:是颗粒细小、粒度分布范围较窄、坚硬而悬浮性好的颗粒状或纤维固体,如硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉。
、5、深层过滤与滤饼过滤深层过滤:颗粒尺寸比介质的孔道的直径小得多,但孔道弯曲细长,颗粒进入之后,很容易被截留,更由于流体流过时所引起的挤压与冲撞作用,颗粒紧附在孔道的壁面上。
这种过滤时在介质内部进行的,介质表面无滤饼形成。
滤饼过滤:颗粒的尺寸大多数都比过滤介质的孔道大,固体物积聚于介质表面,形成滤饼。
过滤开始时,很小的颗粒也会进入介质的孔道内,部分特别小的颗粒还会通过介质的孔道而不被截留,使滤液仍是混浊的。
在滤饼形成之后,他便成为对其后的颗粒其主要截留作用的介质,滤液因此变清。
过滤阻力将随滤饼的加厚而渐增,滤液滤出的速率也渐减,故滤饼积聚到一定厚度后,要将其从介质表面上移去。
这种方法适用于处理固体物含量比较大的悬浮液。
5、过滤常数、比阻:压缩性指数s :压缩指数0<s<1(可压缩滤饼)s=0(不可压缩滤饼) 过滤常数K :与滤饼性质(s 、ε、a )、滤浆性质(c 、μ)、推动力(∆p )有关; 比阻ε:表征滤饼过滤阻力大小的数值,6、可压缩滤饼与不可压缩滤饼不可压缩滤饼:某些悬浮液所形成的滤饼,其空隙结构因颗粒坚硬不会因受压而变形,这种滤饼成为不可压缩的。
可压缩滤饼:若滤饼受压后变形,致使滤饼的空隙率减小,使过滤阻力增大,这种滤饼称为可压缩的。
7、重力收尘与旋风收尘重力收尘:气体进入降尘室后,因流通截面扩大而速度减慢。
尘粒一方面随气流沿水平方向运动,其速度与气流速度u 相同。
另一方面在重力作用下以沉降速度u 0垂直向下运动。
只要气体通过降尘室经历的时间大于或等于其中的尘粒沉降到室底所需的时间,尘粒便可分离出来。