化工原理概念汇总(DOC)

化工原理知识绪论1、单元操作：（UnitOperations）：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。22fup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：流体流动边界层（1）流动边界层①边界层的形成条件流动；实际流体；流过固体表面。②形成过程流体流经固体表面；由于粘性，接触固体表面流体的流速为零；附着在固体表面的流体对相邻流层流动起阻碍作用，使其流速下降；对相邻流层的影响，在离开壁的方向上传递，并逐渐减小。最终影响减小至零，当流速接近或达到主流的流速时，速度梯度减少至零。u∞u∞u∞层流边界层湍流边界层层流内层Ax0δ平板上的流动边界层距壁面较远处，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（15-25m/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。gQHNe/eNN/gQHN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0s1（可压缩滤饼）s=0（不可压缩滤饼）过滤常数K：与滤饼性质（s、、a）、滤浆性质（c、）、推动力（p）有关；比阻：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u0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。旋风收尘：（旋风除尘器）从气流中分离颗粒。含尘气体从圆筒上侧的进气管以切线方向进入，按螺旋形路线相器底旋转，接近底部后转而向上，气流中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中逐渐趋向器壁，碰到而落下。颗粒到达器壁所需要的沉降时间只要不大于停留时间，它便可以从气流中分离出来。8、沉降终速及其计算公式初始时，颗粒的降落速度和所受阻力都为零，颗粒因受力加速下降。随降落速度的增加，阻力也相应增大，直到与沉降作用力相等，颗粒受力达到平衡，加速度也减小到零。此后，颗粒以等速下降，这一最终达到的速度称为沉降速度。直径为d的球形颗粒，（重力-浮力）=阻力推导得：9、横穿洗涤与置换洗涤：横穿洗法：洗涤液所穿过的滤饼厚度2倍于最终过滤时滤饼通过的厚度；置换洗法：洗涤液所走的路线与最终过滤是滤液的路线一样。10、流态化、固体流态化、聚式流态化、散式流态化流态化：一种使固体颗粒层通过与运动的流体接触而具有流体某些表观特性的过程。spK12u4dg)6(-g)6(2