化工原理复习总结课件.ppt

1、1一单元操作；一单元操作；二单位制与单位换算；二单位制与单位换算；三四个基本概念：三四个基本概念：物料衡算，能量衡算，过程速率，平衡关系。物料衡算，能量衡算，过程速率，平衡关系。绪绪 论论 2密度密度（质量分数），（质量分数），压强压强（三种不同表示法三种不同表示法P18、单位）（、单位）（表压力，真空度表压力，真空度）第第 一一 章章 流流 体体 流流 力学与力学与 应应 用用一流体的基本性质一流体的基本性质黏度：牛顿粘性黏度：牛顿粘性定律定律P14，流动边界层，流动边界层，温度的影响。温度的影响。二二流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式流体黏度单位（法定流体黏度单位（法定Pa.s，导出

2、单位：，导出单位：P泊），理想流体黏度泊），理想流体黏度1atm=760mmHg=10.33mH2O=101.33kPa=1.033kgf/cm2=1.033at压强的表示方法：绝压压强的表示方法：绝压大气压大气压=表压表压 表压常由压强表来测量；表压常由压强表来测量；大气压大气压绝压绝压=真空度真空度 真空度常由真空表来测量。真空度常由真空表来测量。)(2112zzgppghpp0或 反应在重力场作用下，静止液体反应在重力场作用下，静止液体内部压力的变化规律内部压力的变化规律应用条件：应用条件：静止的连通着的同一静止的连通着的同一种连续的流体种连续的流体。3应用：水平管路上两点间压强差与应用

3、：水平管路上两点间压强差与U型管压差计读数型管压差计读数R的关系：的关系：处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须时处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须时静止、连续和同一种液体静止、连续和同一种液体。流速：流速：AquV 流量：流量：AVWsus二、流体流动的基本方程二、流体流动的基本方程对不可压缩流体：对不可压缩流体：在圆形管道内在圆形管道内:常数222111AuAuwsuAAuAuV2211s2121221 ddAAuu2流体流动的连续性方程：流体流动的连续性方程：1稳定流动与非稳定流动稳定流动与非稳定流动流速与管径的平方成反比。流速与管径的平方成反比。4（1）理想流体理想流体的伯

4、努利方程：的伯努利方程：常数常数 pugz22(2)实际流体的伯努利方程：实际流体的伯努利方程：应用注意事项应用注意事项fehupgzWupgz 2222222111对对1kg流体：流体：2211221e2fupupzHzH2gg2gg eeWHg ffhHg 对对1N流体：流体：其中其中3伯努利方程伯努利方程P31-335udduRe 1.流体流动类型流体流动类型2.层流和湍流的比较：层流和湍流的比较：质点运动方式、质点运动方式、径向速度分布不同径向速度分布不同四流体流动现象四流体流动现象P39fffhhh 2fluhd2 2ffluphd2 Re64 (1)直管阻力直管阻力层流时：层流时：

5、范宁公式：范宁公式：)(Re,df 湍流时：湍流时：层流：层流：Re2000，湍流：，湍流：Re4000，过渡区：，过渡区：2000Re40003.流动阻力的计算：总阻力：流动阻力的计算：总阻力：雷诺数单位：法定单雷诺数单位：法定单位和物理单位位和物理单位边界层概念：由于流体具有黏性，在垂直于流体流动方向产生了速度梯度。边界层概念：由于流体具有黏性，在垂直于流体流动方向产生了速度梯度。622uhf 1 e5.0 c22udlhef (2)局部阻力局部阻力阻力系数法阻力系数法出口：出口：进口：进口：当量长度法：当量长度法：总阻力：对等径管道：总阻力：对等径管道：22udllhieiif 22ud

6、lhef 非圆形管道非圆形管道Ade44 流体浸润周边长度流体浸润周边长度流通截面积流通截面积71、主要部件，工作原理，、主要部件，工作原理，气缚现象气缚现象，主要性能参数主要性能参数，特特性曲线性曲线，额定流量额定流量；3、气蚀现象气蚀现象产生原因与危害；抗气蚀性能（允许吸上真产生原因与危害；抗气蚀性能（允许吸上真空度与允许气蚀余量）；离心泵空度与允许气蚀余量）；离心泵安装高度安装高度。eVePqgH ePP 第二章流体输送机械第二章流体输送机械离心泵离心泵2、效率与有效功率：、效率与有效功率：4、工作点工作点：管路特性曲线和离心泵特性曲线的交点。：管路特性曲线和离心泵特性曲线的交点。流量调

7、节方法流量调节方法：调节阀门开度；调节泵的转速。：调节阀门开度；调节泵的转速。连续性方程：连续性方程：伯努伯努利方程利方程:摩擦阻力计算式：摩擦阻力计算式：)(dduf Re/64 层流层流:湍流湍流:简单管路的计算：简单管路的计算：等径管路等径管路8fehupgzWupgz 222222211122112 dduuudqV24 ePP eVemegHqWqP 22udllhieiif 9第第 三三 章章 非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化 均相物系和非均相物系均相物系和非均相物系颗粒的特性（单一颗粒，颗粒群）颗粒的特性（单一颗粒，颗粒群）二、沉降分离二、沉降分离1、重力

8、沉降、重力沉降 3)(4stdgu沉降速度表达式值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret的函数。的函数。a)滞流区或托斯克斯滞流区或托斯克斯(stokes)定律区（定律区（10 4Ret1）tRe24182stgdu斯托克斯公式106.0Re5.18t6.0Re27.0tgdust艾伦公式 c)滞流区或牛顿定律区（滞流区或牛顿定律区（Nuton）（）（103Ret 2105）44.0gdust74.1牛顿公式 b)过渡区或艾伦定律区（过渡区或艾伦定律区（Allen）（）（1Ret103）11沉降速度的计算：试差法，摩擦数群法。沉降速度的计算：试差法，摩擦数群法。除

9、尘室除尘室 t为了满足除尘要求 tuHul降尘室使颗粒沉降的条件降尘室使颗粒沉降的条件HbVusssVlHbHbVltsuHVlHbtsbluV 降尘室的生产能力降尘室的生产能力RuduTsr342离心沉降速度离心沉降速度12标准旋风分离器各参数标准旋风分离器各参数 P158iscuNBd9临界粒径的表达式 05027.0iuDd分割粒径的表达式 13二、过滤二、过滤饼层过滤和深床过滤饼层过滤和深床过滤“桥架现象桥架现象”)()1(5223LPauc过滤速度表达式过滤速度表达式)(2eVVrvPAddV过滤速率的一般关系式 )(12esVVrPAddV过滤基本方程式过滤基本方程式14恒压过滤恒

10、压过滤 先恒速后恒压过滤先恒速后恒压过滤)()(22eeKAVV恒压过滤方程式恒压过滤方程式）（）（eeKqq2 15传热基本方式传热基本方式；稳态与非稳态传热。；稳态与非稳态传热。第第 四四 章章 传传 热热1.傅立叶定律：傅立叶定律：不同物质的导热系数与温度的关系不同物质的导热系数与温度的关系dndtAQ （1）单层壁：）单层壁：2.一维稳态热传导一维稳态热传导一基本概念一基本概念二热传导二热传导热阻热阻传热推动力传热推动力 RtAbttQ 21热传递有三种基本方式：热传递有三种基本方式：热传导（导热）、热对流（对流）热传导（导热）、热对流（对流）和热辐射和热辐射导热基本定律，导热基本定律

11、，与牛顿黏性定律类比与牛顿黏性定律类比16（2）多层壁：）多层壁：而对圆筒壁：而对圆筒壁：321321:RRRttt 温差与热阻的关系：温差与热阻的关系：1212lnAAAAAm 1212ln)(2rrrrl 对圆筒壁，式中对圆筒壁，式中A用用Am代入：代入：对平壁：对平壁：nqqqq 21nQQQQ 21nqqq 21 niiniiinRtAbttQ1111 nQQQQ 21171基本方程：基本方程：牛顿冷却定律牛顿冷却定律(1)经验公式：应用范围，定性温度，特征尺寸。经验公式：应用范围，定性温度，特征尺寸。(2)Nu,Re,Pr,Gr等等特征数的意义特征数的意义。ttq1 AttAQ1 三

12、对流传热三对流传热1、黑体，镜体，透热体，灰体；黑度；、黑体，镜体，透热体，灰体；黑度；2、辐射能力与温度的关系；、辐射能力与温度的关系；2对流表面传热系数对流表面传热系数 p226 单位单位W/m2.四辐射传热四辐射传热 P2683有相变时的有相变时的 ：蒸气冷凝、液体沸腾：蒸气冷凝、液体沸腾 3克希霍夫定律：克希霍夫定律：4100)(TCTfEAEbb 181传热速率方程传热速率方程 五传热过程计算五传热过程计算(1)无相变：无相变：(2)有相变：有相变：)()(12,21,ttcWttcWQcpchphmtKAQ(3)2热量衡算热量衡算)()(12,21,ttcWTTcrWQcpchph

13、 dSTKQ)t(d总传热速率微分方程总传热速率微分方程mdSbTQ)t(dww圆管热传导速率圆管热传导速率190011dddbdKimiii 传热平均温差传热平均温差 P236（只要求并、逆流）（只要求并、逆流）3.总传热系数总传热系数 2121mttttt ln 4总传热速率方程总传热速率方程m2121lntKSttttKSQ换热器总传热速率方程换热器总传热速率方程202021ccdtptW ctLn dKTt12hhdTpTW cTLn dKTt换热器的换热管长度基本计算公式换热器的换热管长度基本计算公式cc()LHNTUhh()LHNTU传热单元长度传热单元数传热单元长度传热单元数第第

14、 六六 章章 蒸馏蒸馏1相对挥发度相对挥发度：一气液相平衡一气液相平衡三精馏原理，三精馏原理，理论板概念，恒摩尔流假设，连续稳定理论板概念，恒摩尔流假设，连续稳定精馏流程。精馏流程。二简单蒸馏与平衡蒸馏：二简单蒸馏与平衡蒸馏：操作流程；特点。操作流程；特点。对理想溶液对理想溶液:2相平衡方程：相平衡方程：xy11 x()BApp 21四双组分连续精馏的计算：四双组分连续精馏的计算：1全塔物料衡算全塔物料衡算 饱和液体：饱和蒸汽：2不同加料状态的不同加料状态的q值值n Ln DqRq,n Vn DqR1 q,()3全塔气液流量全塔气液流量 精馏段精馏段提馏段提馏段1 q0 qWn,Dn,n,Fq

15、qq WWnDDnFFnxqxqxq,FnLnLnqqqq,FnVnVnqqqq,1 224理论板数的求算理论板数的求算（3）图解法：做相平衡曲线）图解法：做相平衡曲线y-x，并做对角线；做精馏段操，并做对角线；做精馏段操作线：作线：；做；做q线：线：；作提；作提馏段操作线；在平衡线和操作线间作直角梯级。馏段操作线；在平衡线和操作线间作直角梯级。跨过两操作线交点所在梯级即代表跨过两操作线交点所在梯级即代表适宜加料位置适宜加料位置；q值对加料位置的影响：一定物系，分离要求一定，值对加料位置的影响：一定物系，分离要求一定，q值越值越大加料位置越高。大加料位置越高。（1）逐板计算法；（）逐板计算法；

16、（2）简捷法：吉利兰图的应用；）简捷法：吉利兰图的应用；5适宜加料位置适宜加料位置11 RxxRRyD11 qxxqqyF236回流比的影响和选择回流比的影响和选择（1）全回流与最小理论板数）全回流与最小理论板数Nmin（2）最小回流比）最小回流比Rmin：对于一定料液，达到一定分离要求所需回流比的最小值。对于一定料液，达到一定分离要求所需回流比的最小值。操作线方程：操作线方程：nnxy 1Rmin的确定：的确定：（正常平衡曲线）（正常平衡曲线）值可图解，或由值可图解，或由解得；解得；（3）适宜回流比：）适宜回流比：min)0.21.1(RR qqqDxyyxR min 11)1(1qxxqq

17、yxxyFqqqqqqqyx，Fqxx Fqxy 泡点进料时，泡点进料时，,露点进料时，露点进料时，24TTNEN100%7塔板效率塔板效率（1）单板效率）单板效率(莫弗里板效率莫弗里板效率)：（2）全塔板效率：）全塔板效率：五、直接蒸汽加热精馏塔：五、直接蒸汽加热精馏塔：应用条件；优点。应用条件；优点。六、间歇精馏：特点，操作流程，六、间歇精馏：特点，操作流程，典型操作方式典型操作方式。七、恒沸精馏和萃取精馏：原理，特点。七、恒沸精馏和萃取精馏：原理，特点。1*1,nnnnVmyyyyE*11,nnnnLmxxxxE 25八板式塔八板式塔1、传质设备的性能指标、传质设备的性能指标2、塔板结构

18、、塔板结构3、塔板上气液接触状态、塔板上气液接触状态4、塔板上的不正常操作、塔板上的不正常操作5、塔高和塔径的计算、塔高和塔径的计算uqDVT 4 TPHNZ)1(26解解：（：（1）F=D+W FxF=DxD+WxW D50kmol/h （2）W50kmol/h精馏段操作线方程为 27例题：某精馏塔用于分离苯例题：某精馏塔用于分离苯-甲苯混合物。进料含苯为甲苯混合物。进料含苯为50（摩（摩尔百分数，以下同），尔百分数，以下同），泡点进料泡点进料，处理量为每小时，处理量为每小时100kmol，要求塔顶产品中含苯不低于要求塔顶产品中含苯不低于0.975，塔底产品中含苯不高于，塔底产品中含苯不高于

19、0.025，操作回流比为，操作回流比为3.5，平均相对挥发度，平均相对挥发度2.4，塔顶采用，塔顶采用全凝器。试求（全凝器。试求（1）塔顶产品量？（）塔顶产品量？（2）塔底产品量？（）塔底产品量？（3）塔）塔顶往下数，离开第二块理论板的气相组成顶往下数，离开第二块理论板的气相组成y2为多少？为多少？28 亨利定律及应用亨利定律及应用：判断过程方向、确定过程极限、：判断过程方向、确定过程极限、计算过程推动力。计算过程推动力。一气液相平衡与吸收过程的关系一气液相平衡与吸收过程的关系第第 五五 章章 吸吸 收收二、传质分离过程二、传质分离过程1、传质分离过程的种类、应用、传质分离过程的种类、应用2、

20、单相中的传质、单相中的传质分子扩散：等子扩散与单向扩散分子扩散：等子扩散与单向扩散涡流扩散，对流扩散涡流扩散，对流扩散，扩散系数，扩散系数3、双膜理论、双膜理论基本论点基本论点表达式：表达式：传质总阻力传质总阻力=气膜阻力气膜阻力+液膜阻力液膜阻力。29三吸收速率方程式三吸收速率方程式1、两大类十二种吸收速率方程式、两大类十二种吸收速率方程式2、各类传质系数之间的关系、各类传质系数之间的关系3、对应推动力下，总传质系数与膜传质系数的关系、对应推动力下，总传质系数与膜传质系数的关系（即：（即：传质总阻力传质总阻力=气膜阻力气膜阻力+液膜阻力液膜阻力）4、气膜控制与液膜控制、气膜控制与液膜控制。三

21、吸收塔的计算三吸收塔的计算1物料衡算与操作线方程物料衡算与操作线方程 适宜液气比适宜液气比平衡关系为直线平衡关系为直线 ：2吸收剂用量与最小液气比吸收剂用量与最小液气比 2121XXYYGL 2121XmYYYGL /minmin).(GL0221GLmXY *30OGOGHHN3.填料层高度的计算：填料层高度的计算：（1）填料层高度：）填料层高度：（2）传质单元数的计算：）传质单元数的计算：平衡关系为直线时平衡关系为直线时：对数平均推动力法：对数平均推动力法：脱吸因数法：脱吸因数法：脱吸因数脱吸因数S:aKGHYOG m21OGYYYN )ln(*SYYYYS1S11N2221OG *ln)

22、()(22112211mYYYYYYYYY LmGS 12*YYOGYYdYN3132四填料塔四填料塔1、填料类型、填料类型2、填料性能、填料性能3、空塔气速，液泛气速、空塔气速，液泛气速4、塔高和塔径计算、塔高和塔径计算33第七章第七章 液液-液萃取液萃取三元体系的液三元体系的液-液相平衡液相平衡 三角形相图三角形相图 读数读数溶解度曲线、联结线、临界混溶点、溶解度曲线、联结线、临界混溶点、分配系数和选择性系数分配系数和选择性系数 P201xACABSDCMxAMxADxSCxSMxSDCMDMDC/CDDMMC/CDCMMD/xyk）中的组成在萃余相（溶质）中的组成在萃取相（溶质RAEAA

23、在萃余相中的质量分率在萃余相中的质量分率在萃取相中的质量分率在萃取相中的质量分率BABA34ABSRRFEEMEmEm联结线斜率越大，联结线斜率越大，萃余液浓度越小。萃余液浓度越小。相切时萃取液浓度最高相切时萃取液浓度最高温度越高，溶解度大，温度越高，溶解度大，两相区缩小两相区缩小（有时温度（有时温度变化会引起物系的变化，变化会引起物系的变化，如如p202图图4-9）萃取分离效果影响因素萃取分离效果影响因素Em35单级萃取、多级逆流萃取、多级错流萃取单级萃取、多级逆流萃取、多级错流萃取萃取液萃取液R、E的计算：的计算：R+E=F+SR/E=ME/MR萃余液萃余液R、E组成计算：组成计算：E+R

24、=F E/R=FR/FE稀释剂稀释剂S用量的计算：用量的计算：S=F（MF/MS）SABRRFEEMEmEm图图13-8 单级萃取的正三角形图解单级萃取的正三角形图解36 在单级萃取器中，纯溶剂S 100kg从 A、B混合液中提取溶质A。原料液处理量F=100kg，料液中含组分A 40kg。已知萃余液组分xA=0.18,选择性系数=10，试求萃取液组成yA及E。1/1:AAAAxxyy分配系数：解18.0118.0/110AAyy带入：687.0yA求得：kg39.4318.0687.018.04.0100AAAFxyxxFE又由于：37第八章第八章 结晶和膜分离结晶和膜分离一、结晶一、结晶1、结晶过程原理、结晶过程原理2、晶体特性：自范性、均匀性、各向异性、晶体特性：自范性、均匀性、各向异性3、7个晶系个晶系4、结晶推动力：、结晶推动力：溶液的过饱和度溶液的过饱和度5、结晶过程动力学：成核、晶体的生长、结晶过程动力学：成核、晶体的生长 晶体成长扩散学说晶体成长扩散学说 扩散过程、表面反应过程、传热过程扩散过程、表面反应过程、传热过程二二 膜分离膜分离 膜材料、膜组件膜材料、膜组件38