06级作业——化工原理课程要点整理

绪论一,本课程的学习内容和任务二,单元操作的名称与分类三,基本概念与方法[物料衡算]学习单元操作时，为了弄清始末和过程之中各股物料的数量、组成之间的关系，必须做质量衡算，质量衡算常称为物料衡算1,物料衡算m原=m产+m损2,能量衡算Q入=Q出+Q损3,平衡关系4,过程速率过程速率=推动力/阻力四,单位制和单位换算1.基本量和倒出量一单位制和单位换算[基本量]国际单位制的7个基本量基本量单位名称单位代号中文国际长度米米m质量千克（公斤）千克（公斤）kg时间秒秒s电流安培安A热力学温度开尔文开K物质的量摩尔摩mol光强度坎德拉坎cd单位制（1）物理单位制（2）工程单位制（3）国际单位制3．单位换算4．单位的正确运用第一章流体流动流体流动第一节概述流体的输送压力，流速和流量的测量为强化设备提供适宜的流动条件第二节流体静力学流体的压缩性（定义；可压缩性流体；理想气体方程pV=nRT）流体的主要物理量密度、相对密度和比体积(1)密度（气体密度、液体密度）气体密度=pM/RT液体密度(2)相对密度(3)比体积压强（1）压强定义（2）压强单位及换算（3）压强的表达公式：流体静力学基本方程式1mV1mV1mV第三节流体动力学流量方程式稳定流动与不稳定流动流体稳定流动时的物料衡算---连续性方程流体稳定流动时的能量衡算---伯努力方程伯努力方程的应用第四节流体阻力一,流体的黏度二,流体流动的类型三,圆管内流体的速度分布四,流体阻力的计算一,流体的黏度流体阻力的表现和来源流体阻力的观察,如图:流体的黏度(1)物理单位制黏度的单位---泊,用P表示1泊=100厘泊(1P=100cP)SI单位制黏度的单位---N·s/m2或Pa·s1Pa·s=10P=1000cP=1000mPa·s或者1cp=1mPa·s流体黏度随温度变化而变化(温度越高,黏度越低)气体黏度随温度变化而变化(温度越高,黏度越高)(2)混合液体的黏度(3)低压下的混合气体二,流体流动的类型1,雷诺实验2,流动类型及判定(流体流动类型为当Re＜2000层流;Re＞4000湍流;2000＜Re＞4000过度区)3,当量直径三,圆管内流体的速度分布四,流体阻力的计算流体阻力直管阻力局部阻力h,l,d,u,入(1)当量长度法(2)阻力系数法管路总阻力的计算第五节流量的测量与调节孔板流量计文氏管流量计转子流量计第六节管路一,管子二,管件三,阀件四,管路的连接五,管路的热补偿六,管路的保温和涂色第二章液体输送机械第一节概述第二节离心泵第三节其他类型泵第一节概述一,液体输送机械的作用二,液体输送机械的分类分类离心式回转式往复式液体作用式液体输送机械离心泵旋涡泵轴流泵齿轮泵螺杆泵柱塞泵计量泵喷射泵酸蛋真空输送第二节离心泵一,离心泵的工作原理与构造1.离心泵的工作原理2.离心泵的主要部件叶轮泵壳轴封装置二,离心泵的性能参数与特性曲线三,离心泵的工作点与流量调节四，离心泵的汽蚀现象与安装高度五，离心泵的组合，安装及运转六，离心泵的类型与选用第三节其他类型泵一，往复泵二，旋转泵三，旋涡泵四，流体作用泵第三章气体的压缩与输送第一节概述第二节往复式压缩机第三节离心式气体输送机械第四节旋转式气体输送机械第五节真空泵第一节概述气体输送机械的基本结构和工作原理与液体输送机械大同小异，它们的作用都是对流体做功以提高其机械能。气体输送机械主要用于气体输送、产生高压气体和产生真空三个方面第二节往复式压缩机一、往复式压缩机的主要构造和工作原理1，往复式压缩机主要构造（主要工作部件为气缸、活塞、吸收阀和排出阀。）2，往复式压缩机工作原理（活塞每往复一次，气缸内具有膨胀、吸气、压缩和排气4个过程组成一个工作循环。）二、往复式压缩机的生产能力1，理论生产能力qv=Asn2，实际生产能力qv=入qv三、压缩比与多级压缩四、往复式压缩机的运转和维护1，往复式压缩机操作、运转的注意事项2，往复式压缩机排气量的调节第三节离心式气体输送机械一、离心式通风机二、离心式鼓风机和压缩机（离心式鼓风机又称透平鼓风机；离心式压缩机又称透平压缩机第四节旋转式气体输送机械一、罗茨鼓风机二、液环压缩机第五节真空泵一、往复真空泵二、旋转式真空泵三、喷射泵第四章非均相物系的分离第一节概述第二节过滤第三节沉降第四节离心分离第一节概述混合物按相数分为均相混合物和非均相混合物。一、非均相混合物的分离在工业中的应用1，回收有用的分散相2，净化连续相3，环境保护和安全生产二、非均相混合物的分离方法1，过滤2，沉降第二节过滤一、过滤的基本概念1，过滤及过滤推动力2，过滤方式3，过滤介质4，滤饼的压缩性和助滤剂5，滤饼的洗涤6，过滤速率及影响因素二、过滤设备（按操作分为间歇过滤机和连续过滤机；按滤推动力产生方式分为压滤机、真空过滤机和离心过滤机）1，板框压滤机2，转鼓真空过滤机（为连续式真空过滤设备）第三节沉降一、重力沉降1，自由沉降和沉降速率2，重力沉降设备及其生产能力二、离心沉降1，离心沉降速率和离心分离因数2，旋风分离器3，旋液分离器三、其他气体净制设备1，过滤净制2，湿法净制3，气体的电净制第四节离心分离一、离心分离的概念（利用离心分离液态非均相物系中2种不同物质的操作称为离心分离。适于离心分离液态非均相物系包括液-固混合物系和液-液混合物系）二、离心机离心机三足式离心机刮刀卸料离心机活塞往复式卸料离心机管式高速离心机碟片式高速离心机第五章传热第一节概述第二节传热计算第三节热传热第四节对流传热第五节传热系数第六节换热器第一节概述一、传热在化工生产中的应用二、传热的基本方式（热传导；热对流；热辐射）三、工业生产上的换热方式1，直接接触式换热2，蓄热式换热3，间壁式换热四、间壁式换热器（套管式、列管式）五、稳定传热与不稳定传热[稳定传热]在传热系统中温度分布不随时间而改变的传热过程。[不稳定传热]在传热系统中温度分布随时间而改变的传热过程。第二节传热计算一、传热速率方程Q=KA△t热阻R=1/K二、热负荷和载热体用量的计算（下1个投影）三、平均温度差（下2个投影）四、传热系数的测定和经验值（来源：1现场实测；2采用经验数据；3计算法）二、热负荷和载热体用量的计算1，热负荷的计算热量衡算式：Q热=Q冷=Q一个能满足生产换热要求的换热器，必须使其传热速率≥热负荷。计算热负荷可确定换热器的传热速率热负荷由工艺条件决定的，传热速率是换热本身的换热能力热负荷的计算有（1）焓差法Q=qm热（H1-H2）（2）湿热法Q=qm热c热（T1-T2）（3）潜热法Q=qm热r热2，载热体消耗量3，载热体的选用参考6个原则最广泛的载热体是饱和水蒸气和水三、平均温度差Q=KA△t均1，恒温传热时的平均温度差△t均=T-t2，变温传热时的平均温度差（1）单侧变温是的平均温度差△t均=（△t1-△t2）/[ln（△t1/△t2）]工程计算中，当（△t1/△t2）≤2时，△t均=（△t1+△t2）/2（2）双侧变温是的平均温度差①并流和逆流时的平均温度差②错流和折流时的平均温度差四、传热系数的测定和经验值来源：1，第三节热传热一、导热基本方程和热导率1，热传导方程（1）固体的热导率（2）液体的热导率（3）气体的热导率二、通过平壁的稳定热传导1，单层平壁的热传导2，多层平壁的热传导三、通过圆筒壁的稳定热传导1，单层圆筒壁的热传导2，多层圆筒壁的热传导第四节对流传热一、对流传热方程1，对流传热分析对流传热的概念层流内层的导热}对流传热湍流主体对流传热2，对流传热方程Q=aA（t壁-t）（a为对流传热系数）二、对流传热系数1，影响对流传热系数的因素2，对流传热系数（1）流体在圆形直管内强制湍流无相变发生时适用于气体或低黏度液体（2）流体有相变化时的对流传热系数①蒸气的冷凝②液体的沸腾三、设备热损失计算设备热损失的热量=对流传热+辐射传热总的热量损失Q损为：Q损=a总A（t壁-t）a总---联合膜系数第五节传热系数一、传热系数的计算1，传热面为平面2，传热面为圆筒壁二、污垢热阻第六节换热器一、间壁式换热器的类型间壁式换热器的类型管式换热器板式换热器特殊形式的换热器蛇管式换热器套管式换热器沉浸式换热器喷淋式换热器夹套式换热器螺旋式换热器翅片管式换热器热管换热器列管式换热器固定板式换热器U形管式换热器浮头式换热器翅片管式换热器板翅式换热器二、传热过程的强化途径1，增大传热面积A2，增大平均温度差△t均3，增大传热系数K三、列管式换热器设计或选用时应考虑的问题1，流体流经管程或壳程的选用原则2，流体流速的选择3，流体进、出口温度的确定4，提高管内膜系数的方法---多程5，提高管外膜系数的方法---装置挡板（纵向、横向）6，管子的规格和管间距第六章蒸发第一节概述蒸发的概念；二次蒸发；多效蒸发；蒸发过程的特殊性①②③第二节单效蒸发（见下1投影）第三节多效蒸发一、多效蒸发的操作原理二、多效蒸发的流程三、多效蒸发数的限定第四节蒸发器一、蒸发器的基本结构二、蒸发器的主要类型三、蒸发器的辅助装置第二节单效蒸发一，单效蒸发流程常见的单效蒸发为减压单效蒸发及减压单效蒸发的特点①②③二，单效蒸发的计算1，水分蒸发量W的计算Fwo=（F-W）w1或W=F（1-w1/w2）2，加热蒸汽消耗量DQ=Dr=Fcpo（t1-to）+Wr’+Q损P129三，溶液的沸点和温度差损失1，溶液的沸点2，温度差损失第七章蒸馏第一节概述第二节两组分溶液的汽液相平衡关系第三节简单蒸馏和精馏第四节双组分连续精馏过程的物料蘅算第五节塔板数和回流比的饿确定第六节连续精馏装置的热量衡算第七节板式塔第一节概述一、蒸馏及其在化工生产中的应用蒸馏精馏间歇蒸馏和连续蒸馏二、汽液传液设备的的分类第二节两组分溶液的汽液相平衡关系一，理想溶液的汽液相平衡关系——拉乌尔定律二、双组分理想溶液的汽液平衡相图三、相对挥发度第四节双组分连续精馏过程的物料蘅算一、理论板的概念及恒摩尔流假定1，理论板的概念2，恒摩尔流假定二、物料衡算和操作线方程1，全塔料衡算2，操作线方程三、进料热状况的影响第五节塔板数和比流比的确定一、理论塔板数的求法二、塔板效率和实际塔板数三、回流比的影响及其选择四、精馏塔操作分析五、精馏塔的产品质量控制和调节第六节连续精馏装置的热量衡算一、冷凝器的热量衡算二、再沸腾的热量衡算第七节板式塔一、精馏操作对塔设备的要求二、常用板式类型1，泡罩塔板2，筛板塔板3，浮阀塔板三、浮阀塔板设计1，塔高的计算2，塔径的计算3，溢流装置的设计第八章吸收第一节概述一、吸收操作及其在化工生产中的应用二、吸收剂的选择1，溶解度2选择性3挥发度4腐蚀性5黏性6其他第二节吸收过程的相平衡关系第三节吸收过程的计算一、吸收塔的物料衡算和操作线方程二、吸收剂消耗量三、填料塔直径的计算四、填料层高度的计算第四节填料塔一、填料塔的构造二、填料及其特征三、填料塔的附属设备四、填料塔内的流体力学特征五、吸收过程的强化途径第二节吸收过程的相平衡关系一、吸收中常用的相组成表示法二、气液相平衡关系三、吸收机理第九章萃取第一节液-液萃取的基本原理第二节萃取操作过程与萃取过程的计算第三节液-液萃取设备第一节液-液萃取的基本原理一、基本概念二、萃取在工业生产中的应用三、液-液平衡关系四、萃取过程在三角形相图上的表示五、影响萃取操作的主要因素第二节萃取操作流程与萃取过程的计算一、单级接触萃取流程与计算二、多级萃取流程第三节液-液萃取设备一、基本概念二、萃取设备简介1，混合-澄清槽2，塔式萃取设备3，离心式萃取器第十章干燥第一节概述第二节湿空气的性质和湿度图第三节干燥过程的