第4章-2-pdf化工原理

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。

4-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成:耐火砖的热导率为,K m W 05.111−−⋅⋅=λ厚度mm 230=b ；绝热砖的热导率为11K mW 151.0−−⋅⋅=λ；普通砖的热导率为11K m W 93.0−−⋅⋅=λ。

若耐火砖内侧温度为C 10000,耐火砖与绝热砖接触面最高温度为C 9400,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过C 1300(假设每两种砖之间接触良好界面上的温度相等)。

试求：（1）绝热砖的厚度。

绝热砖的尺寸为：mm 230mm 113mm 65××;(2)普通砖外测的温度。

普通砖的尺寸为：mm 240mm 1200mm 5××。

(答：⑴m 460.02=b ；⑵C 6.344°=t )解：⑴第一层：1121λb t t AQ −=第二层：2232λb t t AQ −=⇒()()32222111t t b t t b −=−λλ⇒()()130940151.0940100023.005.12−=−b ⇒m446.02=b 因为绝热砖尺寸厚度为mm 230，故绝热砖层厚度2b 取m 460.0，校核：()()3940460.0151.0940100023.005.1t −=−⇒C 3.1053°=t ；⑵()()43332111t t b t t b −=−λλ⇒C 6.344°=t 。

4-2、某工厂用mm 5mm 170×φ的无缝钢管输送水蒸气。

为了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料：第一层为厚mm 30的矿渣棉，其热导率为11K m 0.065W −−⋅⋅;第二层为厚mm 30的石棉灰，其热导率为11K m 0.21W −−⋅⋅。

管内壁温度为C 3000，保温层外表面温度为C 400。

管道长m 50。

试求该管道的散热量。

（答：kW 2.14=Q ）解：已知：11 K m 0.065W −−⋅⋅=λ，11 K m 0.21W −−⋅⋅=λ查表得：11K m W 54−−⋅⋅=钢λ()34323212141ln 1ln 1ln 12d d d d d d t t lQλλλπ++−=其中：0606.016.017.0ln ln 12==d d ，302.017.023.0ln ln 23==d d ，231.023.029.0ln ln 34==d d()1m W 28421.0231.0065.0302.0450606.0403002−⋅=++−=πlQ ，kW 2.14W 1042.1502844=×=×=Q 。

复习OLOL OG OG N H N H H ⋅=⋅=aK L H aK G H x OLy OG==mOGy y y N Δ−=21221122112121ln )()(ln mx y mx y mx y mx y y y y y y m −−−−−=ΔΔΔ−Δ=Δ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+−−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−=A mx y mx y A AN OG111ln 1112221•清水逆流吸收，回收率η=0.92, y=3x ，mG L G L ⎟⎠⎞⎜⎝⎛⋅=2.1求：OG N AG L 和、1min ⎟⎠⎞⎜⎝⎛76.2/1212121min =⋅=−=−−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛m m y y y x x y y G L e η906.092.02.1111=×=⋅=⋅⋅==ηβηβm m L mG A 76.8]111)11ln[(111=+−−−=A A AN OGη解 属于低浓气体吸收a K D G y ⎟⎠⎞⎜⎝⎛×′=3600412πm 03.1015.036001.141532=⎟⎠⎞⎜⎝⎛××=π例常压下，用煤油从苯蒸汽和空气混合物中吸收苯，吸收率为99%，混合气量为53kmol/h 。

入塔气中含苯2%（体积%），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分率）。

溶剂用量为最小用量的1.5倍，在操作温度50℃下，相平衡关系为y = 0.36x ，总传质系数K y a=0.015kmol/(m 3⋅s)，塔径为1.1米。

试求所需填料层高度。

OGOG N H H ⋅=塔高计算aK G H y OG= y 2 x 2=0.02% η=99%D=1.1mG= 53kmol/h Ly 1=0.02 x 1溶剂用量为最小用量的1.5倍y = 0.36x121y y −=η()()0002.0%99102.0112=−×=−=ηy y 2121min x x y y G L e −−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛G L m A =167.0537.036.0==537.0358.05.15.1min=×=⎟⎠⎞⎜⎝⎛=G L G L 358.00002.036.002.00002.002.0=−−=x 2x 1x 1ey 2y 1⎥⎦⎤⎢⎣⎡+−−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−=A mx y mx y A AN OG111ln 1112221溶剂用量为最小用量的1.5倍mN H H OG OG 4.1298.1103.1=×=⋅=()98.1167.00002.036.00002.00002.036.002.067.01ln 67.011=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+×−×−−−=OGN5、解吸塔的最小气液比()2121miny y x x L Ge −−=解吸操作线和最小液气比()2121miny y x x L G e −−=x 1e6、塔内返混的影响返混：少量流体自身由下游返回至上游。

某输水管路系统中，离心泵在转速为n＝2900r/min时的特性曲线方程为H＝25－5qv2，管路特性为H＝10＋kqv2，qv的单位为m3/min。

试求：（1）k=2.5时工作点流量qvA与扬程HA;（2）阀门关小到k?＝5.0时的工作点流量qvB;（3）对于流量qvB，因阀门开度由k＝2.5关小到k?＝5.0,管路阻力损失增加了多少？（4）若不用改变阀门开度而用改变转速，使流量从qvA调到qvB，试求转速应调到多少？解：1）已知n＝2900r/min时，离心泵的特性方程为H＝25－5qv2k=2.5时，管路特性方程为H＝10＋kqv2＝10＋2.5 qv2两式联立求解得工作点A的流量为qvA=1.41m3/min 扬程HA＝15m2）k?=5.0时，管路特性方程为H＝10＋k?qv2＝10＋5 qv2此式与H＝25－5qv2联立求解得qvB=1.22m3/min 扬程HB＝17.5m3）当qvC＝qvB=1.22m3/min 扬程HC＝10+2.5 qvC2=13.75m增加的阻力损失为HB－HC=17.5－13.75＝3.75m4）改变泵的转速，由比例定律知qvc/qvD=nc/nD，Hc/HD=(nc/nD)2联立两式得HC/qvC2= HD/qvD2=K=常数离心泵在不同转速下的等效率方程为H＝Kqv2K= HC/qvC2=13.75/1.5=9.2过C点的等效率方程为H＝9.2qv2此式与H＝25－5qv2联立得qvD=1.33m3/min 扬程HD＝16.2mnc=nDqvc/qvD=2900×1.22/1.33=2660r/min(2900-2660)/2900×100%=8.3%<20%在比例定律适用范围内。

如图所示，需安装一台泵，将流量45m3/h、温度20 ℃的河水输送到高位槽，高位槽水面高出河面10m，管路总长度为15m。

试选一台离心泵，并确定安装高度。

（完整版）化工原理各章节知识点总结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。

目录第一章流体流动与输送设备 (3)第一节流体静力学 (3)第二节流体动力学 (5)第三节管内流体流动现象 (7)第四节流体流动阻力 (8)第五节管路计算 (11)第六节流速与流量的测量 (11)第七节流体输送设备 (13)第二章非均相物系分离 (21)第一节概述 (21)第二节颗粒沉降 (22)第三节过滤 (25)第四节过程强化与展望 (27)第三章传热 (28)第一节概述 (28)第二节热传导 (28)第三节对流传热 (30)第四节传热计算 (30)第五节对流传热系数关联式 (31)第六节辐射传热 (34)第七节换热器 (35)第四章蒸发 (37)第一节概述 (37)第二节单效蒸发与真空蒸发 (37)第三节多效蒸发 (40)第四节蒸发设备 (41)第五章气体吸收 (42)第一节概述 (42)第二节气液相平衡关系 (45)第三节单相传质 (46)第四节相际对流传质及总传质速率方程 (49)第五节吸收塔的计算 (51)第六节填料塔 (58)第六章蒸馏 (60)第一节概述 (60)第二节双组分物系的气液相平衡 (60)第三节简单蒸馏和平衡蒸馏 (62)第四节精馏 (63)第五节双组分连续精馏的计算 (63)第六节间歇精馏 (67)第七节恒沸精馏与萃取精馏 (67)第八节板式塔 (67)第九节过程的强化与展望 (69)第七章干燥 (71)第一节概述 (71)第二节湿空气的性质及湿度图 (71)第三节干燥过程的物料衡算与热量衡算 (73)第四节干燥速率和干燥时间 (75)第五节干燥器 (76)第六节过程强化与展望 (78)第一章 流体流动与输送设备第一节 流体静力学流体静力学主要研究流体处于静止时各种物理量的变化规律。

1-1-1 密度单位体积流体的质量，称为流体的密度。

),(T p f =ρ液体密度 一般液体可视为不可压缩性流体，其密度基本上不随压力变化，但随温度变化，变化关系可从手册中查得。

液体混合物的密度由下式计算：n n m a a a ρρρρ+++= 22111式中，i a 为液体混合物中i 组分的质量分数；气体密度 气体为可压缩性流体，当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算RT pM =ρ一般在手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度下的数值，若条件不同，则此值需进行换算。