《化工原理》复习.

《化工原理》复习第一章1.流体静力学绝对压力、表压和真空度的关系。静力学方程的基本应用(静压能与位能之和不变，U型管压差计)2.流体流动的基本方程流量(体积和质量流量)与流速(流速与流通截面的关系）稳态流动与非稳态流动(物理量与时间无关，即为稳态)伯努利方程(本质是流体流动过程中机械能的衡算）3.管内流体流动现象牛顿黏性定律与流体黏度流动类型与雷诺数(Re2000Re4000)第一章4.流体流动的阻力损失直管摩擦阻力损失的原因，表现形式以及影响因素；层流、完全湍流区的计算式不同；局部阻力损失(两种处理方法：当量长度法，局部阻力系数法)阻力损失的表现形式需与伯努利方程的形式一一对应。5.管路计算共有三种计算类型，其中第一种类型最为简单，无需试差。求出阻力损失后，即可计算外功和泵的轴功率等；另两种则需试差。第一章AΧ第一章B管壁中心X第二章1离心泵1)离心泵工作原理气缚开泵前灌泵；汽蚀泵的安装高度有限制2)离心泵的主要性能参数流量qV，扬程H，轴功率P，有效功率Pe；效率Pe/P（物理意义要清楚，H不是扬举高度）3)离心泵特性曲线----泵的H，P和η随qV的变化关系。4)转速、流体黏度和密度等对离心泵性能参数等的影响5)离心泵的工作点----泵的特性曲线与管路特性曲线的交点:工作点所表示的qV和H既是管路系统所要求，亦是离心泵所能提供。（管路特性曲线需运用伯努利方程求得。习题2-4）6)离心泵流量的调节----改变出口阀门开度(改变管路特性曲线)----改变泵的转速(改变离心泵特性曲线).第二章2往复泵原理流量调节----旁路阀门调节----改变冲数----改变冲程3风机全风压=静风压+动风压全风压Pt(Pa)----风机给单位体积的气体所提供的机械能；推广：外加压头H(即杨程，m)----单位重量流体获得的机械能；外加机械能W(J/kg)----单位质量流体获得机械能。第二章B扬程流量功率效率C第三章重力沉降离心沉降过滤基本原理与基本概念A√XC重力沉降和离心沉降公式(不拘泥于斯托克斯公式)恒压过滤方程第四章1.概述1)三种传热方式----热传导，对流，热辐射2)热流量Q和热通量q(=Q/A)3)冷热流体通过热间壁传热：对流热传导对流2.热传导（热阻与温度梯度成正比）1)傅里叶定律；2)通过平壁的热传导；（q=Q/A恒定)3)通过圆筒壁的热传导（q=Q/A变化）3.对流传热1)牛顿冷却定律----传热热阻集中在有效层流膜内；2)对流传热的基本常识----液体强制对流α值比空气的大；----水强制对流α值比有机液体的大；----同一液体，有相变时的α值比无相变时的大。3)管内强制对流传热系数(4-18式）4）各种情况下的影响因素(学有余力者)基本概念与基本常识第四章4.两流体间传热过程的计算1)热量衡算；2)平均传热温差Δtm；3)总传热系数(总传热阻力)总传热阻力由多个串联部分构成。总热阻总传热推动力KAttKAQ/1mm12222111ttcqTTcrqQpmpm冷流体吸热速率=热流体放热速率=传热速率212111111ddddbKmi)增加传热温差；ii)增加传热面积；iii)改善和强化对流传热系数较小(或对流传热阻力较大)一侧的传热。例题4-14,4-16,4-17,4-18,4-19,第四章A第四章第五章1.气液相平衡1)亨利定律----不同表达形式；-----压力、温度对E、H和m的影响；-----从E、H和m的变化判断溶解度变化。2)气液相平衡的应用----判别传质方向；----吸收液出口最大浓度和尾气出口最低浓度(最小液气比)2.菲克扩散定律（物理意义，D的影响）3.双膜理论相间传质总阻力相间传质总推动力GAAGLGAAGAKppHkkppN1-11-**LGG111HkkK总阻力=气膜阻力+液膜阻力*总传质阻力取决于阻力最大者，故强化传质时需考虑重点考虑传质阻力最大的一侧；**不能简单地通过kG与kL来判断气液两相阻力的相对大小。***基于其它推动力的传质总阻力方程。第五章4.吸收塔的计算1)全塔物料衡算与操作线方程；2)最小液气比----操作线与平衡线相交或相切；3)吸收塔高度计算OGOGYYYNHYYdYaKGZ12*12*OGdYYYYYNaKGHYOG传质单元数可用平均推动力法或吸收因数法计算。两种计算类型：设计型和操作型。设计型主要计算吸收剂用量及填料层高度。OLOLNHZaKLHXOL12*OLdXXXXXN5.操作条件对出塔气体组成和收率的影响（仅限客观题，分析思路和方法参见教材P215和p218，以及PPT）。A液膜阻力气膜阻力或H/kGAD增加增加液气比√5、对含低浓度溶质的气体与溶液的平衡系统，溶质在气相中的物质的量浓度与其在液相中物质的量浓度的差值是。(A)正值(B)负值(C)零(D)不确定1、温度和压力对吸收操作有较大的影响，和不利于吸收操作的进行。升温降压2、均相物系的分离是依据物系中不同组分间物性的差异进行的，吸收是利用的特性分离气体混合物的。各组分在吸收剂中溶解度的差异3、只要组分在气相主体的分压液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，直至达到一个新的平衡为止。(A)大于(B)小于(C)等于(D)不确定D4、对于水吸收CO2的低浓系统，如在水中加碱，则此系统的kG，KG。（填“减小、增大或不变”）不变增大A6、对低浓度溶质的气液传质系统A、B，在同样条件下，A系统中的溶质溶解度较B系统中的溶质溶解度高，则A系统的溶解度系数HAHB，相平衡常数mAmB。(A)大于(B)小于(C)等于(D)以上均有可能AB3、吸收是利用气态不同组分在吸收剂中溶解度的差异实现分离的。（）1、在扩散传质过程中，液体组分间的传质系数比气体组分间的传质系数小得多。（）√2、吸收操作中若吸收阻力集中在液膜，应提高气体的流速有利于吸收。（）×√4、温度和压强的改变对吸收操作有较大的影响，温度下降，压强升高有利于吸收。（）√5、吸收操作中，若气体溶解度系数越小，则吸收的阻力集中在液膜内。（）√第六章1.汽液相平衡1)拉乌尔定律；2）相图；2)相对挥发度（定义，用途，影响因素）。2.精馏原理----理论板概念3.双组分连续精馏的计算与分析1)全塔物料衡算；2)恒摩尔流假设（定义和前提）3)精馏段与提馏段操作线方程(建议使用最原始的表达式，即从物料衡算推导)4)q线方程(泡点进料q=1；饱和蒸汽进料q=0，如气液混合进料，q即为液相摩尔分率)，平衡线方程.5)理论板的计算(交替使用平衡线与操作线，绘制梯级)6)操作条件影响理论板数，从而影响分离(凡是使操作线偏离平衡线者，所需理论塔板数会降低，分离改善。）7)最小回流比的计算8)塔板效率----全塔效率----默弗里效率物理意义：相邻两层塔板间的上升蒸汽组成yn与下降液体组成xn-1之间的关系。第六章4.气液传质设备1)填料塔(第五章)和板式塔(第六章)的结构；2)填料类型和塔板类型；3)液泛、漏液和液沫夹带等4)塔径计算AD√X再沸器和塔顶分凝器均相当于一块理论塔板。BC√1、连续精馏操作的必要条件是和。塔顶蒸汽的冷凝回流塔釜产生的上升蒸汽2、蒸馏包含气液两相间的过程和过程，此过程以为操作极限。传热传质气液达到相平衡3、某精馏塔，冷液进料。由于前段工序的原因，使进料量F增加，但xF、q、R、V’不变，则L、V、L’、D、W、xD、xW。（填“增加、减少、不变”）减小减小减小减小增加增加增加4、水蒸气加热蒸馏与直接蒸汽加热精馏的区别在于。水蒸气蒸馏时料液与水不互溶；而直接蒸汽加热精馏时料液与水互溶。前者中水蒸气主要作为加热剂，而后者既是加热剂又是夹带剂。1、下列进料方式中，q值为进料中的液相分率：A．冷料；B．饱和液体；C．气液混合物；D．饱和蒸气；E．过热蒸气2、如果精馏操作的其他条件和要求不变，仅改变进料的热状况，下列情况所需的理论板数最少。(A)冷料；(B)饱和液体；(C)气液混合物；(D)饱和气体；(E)过热蒸气。3、精馏操作中，下列哪些现象可能是由气量过小造成的？（）A、漏液；B、气泡夹带；C、雾沫夹带；D、液泛。4、精馏操作中，下列哪些现象可能是由上升气速过大造成的？（）A、漏液；B、气泡夹带；C、雾沫夹带；D、液泛。5、操作中的精馏塔，保持进料量F、进料组成xF、进料热状况参数q、塔釜加热量Q不变，减少塔顶馏出量D，则塔顶易挥发组分回收率η。A、变大；B、变小；C、不变；D、不确定。BCDAABCDB1、蒸馏是利用液相混合物各组分沸点的不同达到分离的目的。（）√×2、液相中A、B组分相对挥发度越大越容易通过蒸馏实现分离。（）3、多次简单的蒸馏也能达到精馏的目的。（）×4、精馏操作分离A、B组分的极限条件是汽液相平衡。（）√5、精馏操作时，不同进料状态中，饱和液体进料所需的理论板数最少。（）×答：全回流是指在精馏操作过程中上升蒸汽冷凝后全部回流进入精馏塔内的操作方式，有利于精馏塔内各塔板汽液迅速达到相平衡，一般适用在开车及出现较大异常的情形；最小回流比是指当回流量太小，恰好使得在塔内某处的操作线与平衡线相交即汽液达到平衡状态，此时已无法通过精馏的方式实现分离；一般R＝（1.0～2.0）Rmin。2、全回流与最小回流比的意义是什么？各有什么用处？一般适宜回流比为最小回流比的多少倍？1、在一具有N块理论板的精馏塔中分离苯－甲苯混合液。进料量F＝100kmol/h，进料中的苯的摩尔分率xF＝0.45，泡点进料，加料板为第四块理论板（从上往下数），塔釜上升蒸气量V’＝140kmol/h，回流比R＝2.11。已测得塔顶馏出液xD＝0.901。试求：（1）精馏段、提馏段的操作线方程；（2）离开第1至4块理论板的苯的液相组成；（3）此时加料板的位置是否合适？已知苯－甲苯体系的平均相对挥发度为2.47。解：（1）精馏段操作线方程为90.2678.0111.2901.0111.211.211yxxRxxRRDhkmolRFqVRV/45111.201401)1('1DW＝F－D＝100－45＝55kmol/hL’＝V’＋W＝140＋55＝195kmol/h081.055901.04545.0100WDxFxxDFW提馏段操作线方程为：0318.0393.1140081.055140195'''yxxVwxxVLW（2）第4块加料，因此求y2、y3、y4用精馏段操作线方程，求y5用提馏段操作线方程，由已知条件得平衡线方程为yyxx)1(x)1(1y或由y1=0.901代入平衡线方程得x1=0.7865，再依次代入精馏段操作线方程、平衡线方程求得：y2=0.8233,x2=0.6535；y3=0.733,x3=0.5264；y4=0.6468,x4=0.4257（3）由于泡点进料，则进料线与精馏段操作线得交点d的横坐标xq=xF=0.45，因为x3=0.5264,x4=4257，所以x4xqx3，所以第4块加料位置最好，是合适的。第七章1对流干燥----传热与传质同时发生传热推动力；传质推动力2湿空气性质----水汽分压----相对湿度与湿度3干球温度、露点温度、湿球温度、绝热饱和温度4湿焓图5物料的含水量=平衡含水量+自由含水量=结合水+非结合水6干燥过程的物料衡算----湿基含水量w----干基含水量X----水分蒸发量W----干燥产品量L2----干料Lc----绝干空气G-----湿空气量G1----废湿空气量G27湿空气在干燥过程中的状态变化C55.3/92.510.622*55.3/(760-55.3)0.045DA不变下降下降下降