化工原理公式整理
1atm=1.013x10^5=760mmHg=10.33mH2O=1.033at=1.033kgf/cm2
1at=1kgf/cm2=10mH2O=735.6mmHg=9.81x10^4pa
液体黏度μ：1NS/m2=10P=1000cP体积流量 V m3/s 点流速 v m/s 平均流速 u m/s u=V/A ε管壁粗糙度ξ局部阻力系数
质量流量 W kg/s W=ρV 质量流速 G Kg/(s.m2) G=W/A=ρu 海根
层流 Re=duρ/μ=4vρ/πdμ=dG/μ摩擦阻力λ=64/Re
湍流光滑管λ=
（
范宁公式适用湍流和层流（也适用湍流，定值）
泵
扬程He 有效功率Ne=ρVgHe=ρVWs
管路特性: H e′= (z2-z1) + (p2-p1)/(ρg) + ΣH f，（ΣH f =）
轴功率Na η=Ne/Na
转速改变
过滤
恒速过程 q12＋q e q1=(K/2)τ 1
恒压过程 (q2－q12)＋2q e(q－q1)=K(τ－τ1)
过滤常数K= q=V/A
生产力G=时效率最高
换热
多层圆筒壁导热
热导率λ
努塞尔特准数Nu=普兰特Pr，传热系数α= Cp比热容无相变时，流体在管内作强制对流
湍流1) Re〉10000，0.7〈Pr〈120，L/Di〉50 μ小于同温2倍水Nu=α=流体被加热时n=0.1,反之n=0.3
2) Re〉10000，0.7〈Pr〈1670，L/Di〉50 流体为高黏度时
Nu=α=：壁温时的
层流Re〈2300，0.6〈Pr〈6700，L/Di〉10
Nu=α=
过渡流2300〈Re〈10000
去=α=
套管 12000 = 传热系数 K W/(m2?℃) ,，中间一项为壁阻视情况忽略 当传热面为平壁或圆筒壁时，可简化 污垢 Q= 强制湍流流速改变’ （’） 第二章 该图在什么情况下测定？n=2900r/min 常压 20℃的水 该泵的额定流量，额定压头和额定轴功率是？高效范围 离心泵在一定转速下有效率最高点，该点称为设计点，设计点的流量、压头、轴功率成为额定、、、 一般将最高效率值的90%的范围称为泵的高效区,泵应尽量在该范围内操作。离心泵流量范围大，物料适应广，维护成本高，不能自吸 往复泵比较：压头高，流量均匀,维护费用低，能自吸流量不大，流 量调节相对不便。 气体流量计，风机和旋风分离器等设备，标定性能所用的工质是空 气，状态为 1atm，20℃，对应密度为1.2Kg/m3 当离心泵出口阀门开大时，流量变大，泵出口压力变小 离心泵的流量常用阀门调节。扬程比正常值下降3%时为气蚀状态 第三章 1.颗粒的球形度（形状系数）的定义式为：ψ＝π(dev)2/s 颗粒的比表面积的定义式为; a=s/v=6/dp=ψdev 颗粒的等体积当量直径定义： d e= 2.滤饼过滤中颗粒被滤饼截留，过滤推动力一般是指两侧压差 过滤基本方程来源于柯士尼方程，后者是基于一维模型的范宁 方程。 真空度和转速对真空回转过滤机生产能力的影响？转速越快滤机生 产力越高，真空度越高，滤机生产力越高 3.什么是自由沉降速度？在达到衡算后，介质与颗粒的相对速度 颗粒直径，粘度和密度分别对沉降有什么影响颗粒直径，密度增大， 沉降速度越快；流体密度粘度增大沉降速度越慢、 降尘室的分离能力与降尘室高度，底面积的关系？只与沉降面积有 关与高度无关 4.什么是离心沉降的分离因数?K=（u2/R）/g 即颗粒受到的离心惯 性力是其重力的多少倍 旋风分离器的主要性能参数有 1临界粒2分离效率3压强降其性能 标定气体物性为：Ps dp Ui及C 升高有利分离旋风分离的进气 口速宜为10-25,m/s 第四章 传热速率（热流量）Q：单位时间内通过一台换热器的传热面或指定 传热面的热量。单位W 热通量（热流密度）q：单位面积的传热速率 W/m2 单层平壁导热通量q=（, λ==（） 稳态过程与非稳态过程的区别是？主要区别是是否随时间的改变而 改变.稳态过程,各点温度均不随时间而变；非稳态过程各点温度随 时间变 换热器的传热速率是指_在单位时间所具有的换热能力，单位为W。 圆筒壁面的平均导热面积如何计算？ 圆管壁导热式中是以内，外壁的面积的对数平均值Am代替平壁导热 中的A 导热系数（热导率λ=λ0（1+at））与相态，温度的关系？ 纯金属固体 >金属合金>液态金属>非金属固体>废金属液体>绝热材 料>气体 对于液体来说，绝大多数液体导热系数随温度升高而降低。水的导 热系数随温度升高而降低甘油则略有升高 由多层串联传热时，各层传热量越大。壁面越窄导热系数越小其热 阻就愈大，该层两侧的温度差愈大。 壁面与流体间的传热称为对流传热? 如何计算对流给热？Q=αA 无相变对流给热的热阻主要在哪里？流体种类和物性的影响；流体 流动的原因：强制对流：主要是受外力引起的流体速度的影响。自 然对流：主要是受温差引起的浮升力的影响。；流动状态的影响： RE>10000 高度湍流α较大，随Re增加较快 Re<2000 层流α较小； 传热面积条件的影响。 空气流速为6m/s的α1，空气流速为25m/s的α2，水流速为1.2m/s 的α3，水流速为2.5m/s的α4，蒸汽膜状冷凝的α5，自大到小的 顺序为：α 5 > α4 >α3 >α2 >α1 流体间壁传热历程？1，热流体通过给热将热量传给固体壁2，固体 壁内以热传导方式将热量从热侧传到冷侧 3.热量通过即热从壁面 传给冷流体 总传热速率方程是？其中各项的意义？ dQ=Ki（T-t）dAi=Ko（T-t）dAo K表示分别为基于管表面积Ai和Ao 的传热系数 T和t分别是该截面处的热冷流体平均速度 dQ为通过该 微元传热面积的传热速率 换热器中如何选择合适的流速？列管换热器常用的流速范围：液体， 气体？ 控制换热器壳程和管程留宿的主要因素是阻力降和传热系数，所以 应在满足阻力降的情况下尽量增大流量，以提高传热系数，因此每 程的管数尽量要少，折流板间距不能太大。 第一章 静止连续的流体内，必满足势能守恒， 静止连续的均匀液体处于同一水平面等压 实际流体在管道内流动时产生阻力的原因是具有黏性（存在剪力）。 粘度随温度的变化？液体：温度上升黏度下降，气体相反 层流与湍流的本质区别是？ 运动状态不同，层流有规则运动，无质点扩散，无漩涡产生；湍流 流体质点作不规则运动（脉动） 当Re小于 2000时，在圆形直管中为滞流流动时，其速度分布是抛 物线型曲线，其管中心处最大流速为平均流速的 2 倍 摩擦系数如何计算？一般的变化规律？（层流公式应能写出） 写出局部阻力计算公式？ Hf=ξ特殊情况： 进口ξ=1和出口ξ=0.5 转子流量计恒流速，变截面 孔板流量计恒截面，变流速 测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将增加， 用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将减小。 毕托管,为指示液，工作流体 转子流量计工 标 工标 工标 孔板流量计, 第一章流 1. 2. 3. 流体静力学基本方程：p2= p0?「gh 双液位u型压差计的指示：p1 - p2 =Rg(「- J)) 1 2 p 2 u2 1 2 p1 伯努力方程：吧?产1 = ^z2g 4. 实际流体机械能衡算方程：z1 g 1 2 -u1 2 p 1 yg P 2a P2W 5. 雷诺数：R^^^^64 6. 范宁公式：Wf「: u2_32Tu 2 一廿 ? ：Pf -p~ 7. 哈根-泊谡叶方程：厶P f 32血d2 8. 局部阻力计算：流道突然扩大: 2 A1 ——流产突然缩小: A2 -=0.5 1 A1 一I A2 XvA XvB __ +___ + 「 9.混合液体密度的计算： Kg/m 3,x--液体混合物中各组分的质量分数。 10。表压强=绝对压强-大气压强 X wn + '冷 P液体混合物中个组分得密度, 真空度=大气压强-绝对压强 11.体积流量和质量流量的关系: 整个管横截面上的平均流速: 3 W s=v s P m /s kg/s .1 =Vs A A--与流动方向垂直管道的横截面积, 流量与流速的关系： W s G - 质量流量：A 2 的单位为：kg/(m .s) 12. 一般圆形管道内径: ' 4 v s 13.管 )2A2‘2 二....-A =常数 表示在定态流动系统中，流体流经各截面的质量流量不变，而流速 密度p而变化。 u随管道截面积A及流体的 ..一.du 14. 牛顿黏性定律表达式：.一 jy 卩为液体的黏度 1Pa.s=1000cP 15平板上边界层的厚度可用下式进行评估： 19.r H 水力半径的定义是流体在管道里的流通截面 形管子d=4r H 20对于流体流经直径不变的管路时，如果把局部阻力都按照当量长度的概念来表示，则管路的 _ 2 ~hf _ ■ l 丄 l e U 总能量损失为：—h f d 2 h f 的单位J/kg ,A1 -、'2A 2=...=.4 = 常数 体积流量一定时流速与管径的平方成反比： 鳥 2 对于滞留边界层 4.64 0.5 Re x d_ 湍流边界层 x 式中Re x 为以距平板前缘距离 x 作为几何尺寸的雷诺数，即 0.376 0.2 Re x Da _usxp 16对于滞留流动，稳定段长度 x 。与圆管直径d 及雷诺数 式中 Re 二蛰,u 为管截面的平均流速。 Re 的关系: ZE 17.流体在光滑管中做湍流流动，滞留内层厚度可用下式估算，即: 二 b d' 61.5 式中系数在不同的文献中会有所不同，主要是因公式推导过程中, 中心最大流速U m ax 的比值不同而引起的。当 7 Re 8 所假设截面平均流速 u 与管 = 0.81时，系数为61.5. max 18.湍流时，在不同的 Re 值 范围内，对不同的管材， 入的表达式不相同： 光滑管： A :柏拉修斯公式: '=0.3164 适用范围 Re=3000~100000 Re B:顾毓珍等公式: ■ =0.0056 - °.500 适用范围 Re=3000~1*10A 6 Re . 粗糙管 A:柯尔不鲁克公式: d d 1 - -2lg d 1.14—2lg(1 9.35 — )上式适用于 ’：：°.°0 5 Re 「 Re 「 B :尼库拉则与卡门公式: —L =2lg d - 1.14 上式适用于 0.005 ￡ Re J 扎 A 与润湿边长n 之比，即；宀 A I 丨对于圆 对于不可压缩流体的连续性方程: 《化工原理》重要公式 第一章 流体流动 牛顿粘性定律 dy du μτ= 静力学方程 g z p g z p 2211 +=+ρ ρ 机械能守恒式 f e h u g z p h u g z p +++=+++2222222111 ρρ 动量守恒 )(12X X m X u u q F -=∑ 雷诺数 μμρ dG du ==Re 阻力损失 22 u d l h f λ= ????d q d u h V f ∞∞ 层流 Re 64=λ 或 2 32d ul h f ρμ= 局部阻力 2 2 u h f ζ= 当量直径 ∏ =A d e 4 孔板流量计 ρP ?=20 0A C q V ， g R i )(ρρ-=?P 第二章 流体输送机械 管路特性 242)(8V e q g d d l z g p H πζλ ρ+∑+?+?= 泵的有效功率 e V e H gq P ρ= 泵效率 a e P P =η 最大允许安装高度 100][-∑--=f V g H g p g p H ρρ]5.0)[(+-r NPSH 风机全压换算 ρ ρ''T T p p = 第四章 流体通过颗粒层的流动 物料衡算： 三个去向： 滤液V ，滤饼中固体） （饼ε-1V ，滤饼中液体ε饼V 过滤速率基本方程 )(22 e V V KA d dV +=τ ， 其中 φμ 012r K S -?=P 恒速过滤 τ22 2 KA VV V e =+ 恒压过滤 τ222KA VV V e =+ 生产能力 τ ∑=V Q 回转真空过滤 e e q q n K q -+=2? 板框压滤机洗涤时间(0=e q ,0=S ) τμμτV V W W W W 8P P ??= 第五章 颗粒的沉降和流态化 斯托克斯沉降公式 μρρ18)(2 g d u p p t -=， 2R e 第一章 流体流动与输送机械 1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=02 2. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p ) 3. 伯努力方程：ρ ρ222212112121p u g z p u g z ++=++ 4. 实际流体机械能衡算方程：f W p u g z p u g z ∑+++=++ ρ ρ2 22212112121+ 5. 雷诺数： μ ρ du = Re 6. 范宁公式：ρρμλf p d lu u d l Wf ?= =??=2 2322 7. 哈根-泊谡叶方程：2 32d lu p f μ= ? 8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2 211?? ? ?? -=A A ξ流产突然缩小：??? ??- =2115.0A A ξ 第二章 非均相物系分离 1. 恒压过滤方程：t KA V V V e 2 22=+ 令A V q /=，A Ve q e /=则此方程为：kt q q q e =+22 第三章 传热 1. 傅立叶定律：n t dA dQ ??λ-=，dx dt A Q λ-= 2. 热导率与温度的线性关系：)1(0t αλλ+= 3. 单层壁的定态热导率：b t t A Q 21-=λ，或m A b t Q λ?= 4. 单层圆筒壁的定态热传导方程： )ln 1(21 2 21r r t t l Q λπ-= 或m A b t t Q λ21-= 5. 单层圆筒壁内的温度分布方程：C r l Q t +- =ln 2λ π（由公式4推导） 6. 三层圆筒壁定态热传导方程：3 4 12321214 1ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-= 7. 牛顿冷却定律：)(t t A Q w -=α，)(T T A Q w -=α 8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λ μ Cp =Pr 格拉晓夫数2 23μρβtl g Gr ?= 9. 流体在圆形管内做强制对流： 10000Re >，1600Pr 6.0<<，50/>d l k Nu Pr Re 023.08.0=，或k Cp du d ??? ? ????? ??=λμμρλα8 .0023.0，其中当加热时，k=，冷却时k= 10. 热平衡方程：)()]([1222211t t c q T T c r q Q p m s p m -=-+= 无相变时：)()(12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=，若为饱和蒸气冷凝：)(12221t t c q r q Q p m m -== 11. 总传热系数： 2 1 211111d d d d b K m ?+?+=αλα 12. 考虑热阻的总传热系数方程： 2 12121 211111d d R R d d d d b K s s m ?++?+?+=αλα 13. 总传热速率方程：t KA Q ?= 14. 两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程：???? ??-=--22111112211ln p m p m p m c q c q c q KA t T t T 15. 两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程：??? ? ??+=--2 2111122111ln p m p m p m c q c q c q KA t T t T 16. 两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程：2 221ln p m c q KA t T t T = -- 第四章 蒸发 1. 蒸发水量的计算：110)(Lx x W F Fx =-= 2. 水的蒸发量：)1(1 x x F W - = 3. 完成时的溶液浓度：W F F x -= 4. 单位蒸气消耗量： r r D W ' =，此时原料液由预热器加热至沸点后进料，且不计热损失，r 为加热时的蒸气汽化潜热r ’为二次蒸气的汽化潜热 化工原理公式总结 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】 第一章 流体流动与输送机械 1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=02 2. 双液位U 型压差计的指示:)21(21ρρ-=-Rg p p ) 3. 伯努力方程：ρ ρ2 22212112121p u g z p u g z + +=++ 4. 实际流体机械能衡算方程：f W p u g z p u g z ∑+++=++ρ ρ2 22 212112121+ 5. 雷诺数：λ μ ρ64 Re = =du 6. 范宁公式：ρρμλf p d lu u d l Wf ?==??=2 2322 7. 哈根-泊谡叶方程：2 32d lu p f μ=? 8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2211??? ??-=A A ξ流产突然缩小：??? ? ? -=2115.0A A ξ 9. 混合液体密度的计算：n wn B wB A wA m x x x ρρρρ+ ++=....1ρ液体混合物中个组分得密度， 10. Kg/m 3,x--液体混合物中各组分的质量分数。 10。表压强=绝对压强-大气压强真空度=大气压强-绝对压强 11. 体积流量和质量流量的关系：w s =v s ρm 3/skg/s 整个管横截面上的平均流速： A Vs = μA--与流动方向垂直管道的横截面积，m 2 流量与流速的关系： 质量流量：μρ ===A v A w G s s G 的单位为：kg/ 12. 一般圆形管道内径：πμs v d 4= 13. 管内定态流动的连续性方程： 常数 =====ρμρμρμA A A s w (222111) 表示在定态流动系统中，流体流经各截面的质量流量不变，而流速u 随管道截面积A 及流体的密度ρ而变化。 对于不可压缩流体的连续性方程： 常数=====A A A s v μμμ (2211) 体积流量一定时流速与管径的平方成反比：() 2 2 121d d = μμ 14.牛顿黏性定律表达式：dy du μ τ=μ为液体的黏度=1000cP 15平板上边界层的厚度可用下式进行评估： 第一章流体流动与输送机械 流体静力学基本方程： P 2 双液位U 型压差计的指示： 1 2 伯努力方程：zg U 12 2 1. 2. 3. 4. 实际流体机械能衡算方程: 5. 雷诺数： Re du 64 6. 范宁公式：Wf 7. 哈根-泊谡叶方程: 8. P f P o P 1 P l Z i g 2 32 局部阻力计算：流道突然扩大: 9. 混合液体密度的计算: P 2 Z 2g gh Rg( 1 1 2 U 2 2 1 2 U 1 2 P l 2)) P 2 Z 2g W f + 32 lu lu d 盯 1 X wA X w B Kg/m 3 ,x--液体混合物中各组分的质量分数。 10. 10。表压强=绝对压强-大气压强 11.体积流量和质量流量的关系: W s =V s p Vs 整个管横截面上的平均流速: 流量与流速的关系: w s W s G 质量流量： A 12. 一般圆形管道内径: 13.管 内 定 P f A 1 A2 2 流产突然缩小: X w n A1 0.5 1 - A2 P 液体混合物中个组分得密 度, 真空度=大气压强-绝对压强 m 3/s kg/s A--与流动方向垂直管道的横截面积, G 的单位为: kg/ m 2 4 v s 动 的 连 续 性 方 1Ai 1 2A 2 A 常数 表示在定态流动系统中，流体流经各截面的质量流量不变，而流速 体的密度P 而变化。 U s xp 式中Re x 为以距平板前缘距离 x 作为几何尺寸的雷诺数， 即 Re x —，u s 为主流区的流 速 16对于滞留流动，稳定段长度 x 。与圆管直径d 及雷诺数Re 的关系： X 0 °.°575Re 式中Re 也，u 为管截面的平均流速 。 17.流体在光滑管中做湍流流动，滞留内层厚度可用下式估算，即: 式中系数在不同的文献中会有所不同，主要是因公式推导过程中，所假设截面平均流速 u 与管中心最大流速 U max 的比值不同而引起的。当 U 0.81时，系数为. U 18.湍流时，在不同的 Re 值 范围内，对不同的管材，入的表达式不相同: 光滑管： A :柏拉修斯公式： 0. 30 64 适用范围 Re=3000~100000 Re . B:顾毓珍等公式： 0.0056 .500 适用范围 Re=3000~1*10A 6 Re . 粗糙管 0.005 对于不可压缩流体的连续性方程： s 1A1 2A2 ...A 体积流量一定时流速与管径的平方成反比： 1 d1 2 2 d2 du 14.牛顿黏性定律表达式： dy □为液体的黏度 =1000cP 15平板上边界层的厚度可用下式进行评估: 常数 对于滞留边界层 4.64 0.376 x Re 0^ 湍流边界层 x R ￡2 u 随管道截面积A 及流 61.5 7 Re 8 A:柯尔不鲁克公式： 上式适用于 泡点（饱和液体）q=1 露点（饱和蒸汽）q=0气液混合0 分配系数选择性系数萃取因子 单级萃取操作线多级错流求理论板BS完全不溶图解解析部分互溶三角形图解 多级逆流解析图解操作线 化工原理知识 绪论 1、单元操作：（Unit Operations）： 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 g QH N e ρ=η/e N N =η ρ/g QH N = 《化工原理》重要概念 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。 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。 第二章流体输送机械 管路特性方程管路对能量的需求，管路所需压头随流量的增加而增加。 输送机械的压头或扬程流体输送机械向单位重量流体所提供的能量 (J/N) 。 离心泵主要构件叶轮和蜗壳。 离心泵理论压头的影响因素离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。 叶片后弯原因使泵的效率高。 气缚现象因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。 离心泵特性曲线离心泵的特性曲线指 H ｅ～ q V ，η～ q V ， P ａ～ q V 。 离心泵工作点管路特性方程和泵的特性方程的交点。 离心泵的调节手段调节出口阀，改变泵的转速。 汽蚀现象液体在泵的最低压强处 ( 叶轮入口 ) 汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和侵蚀的现象。 必需汽蚀余量 (NPSH)r 泵入口处液体具有的动能和压强能之和必须超过饱和蒸汽压强能多少 离心泵的选型 ( 类型、型号 ) ①根据泵的工作条件，确定泵的类型；②根据管路所需的流量、压头，确定泵的型号。 正位移特性流量由泵决定，与管路特性无关。 往复泵的调节手段旁路阀、改变泵的转速、冲程。 离心泵与往复泵的比较 ( 流量、压头 ) 前者流量均匀，随管路特性而变，后者流量不均匀，不随管路特性而变。前者不易达到高压头，后者可达高压头。前者流量调节用泵出口阀，无自吸作用，启动时关出口阀；后者流量调节用旁路阀，有自吸作用，启动时开足管路阀门。 通风机的全压、动风压通风机给每立方米气体加入的能量为全压 (Pa=J/m 3 ) ，其中动能部分为动风压。 第一章流体流动 1.牛顿粘性定律： 2.静力学基本方程： 3. 4.流速与流量的关系： 5.连续性方程：对于不可压缩流体： 6.伯努力方程： 7.雷诺数平板：直圆管： 8.圆管层流的速度分布 9.圆管湍流的速度分布 (n通常取1/7) 10.动能校正系数注： 层流时：湍流时： 11.圆管湍流时的平均速度： 12.哈根—泊谡叶方程： 13.阻力损失其中层流时：湍流时：查图 14.非圆形直管的当量直径 16.局部阻力损失 17.伯努力方程（机械能衡算） 18.流速和流量的测定 皮托管：孔板流量计：文丘里流量计： 转子流量计： 转子流量计的刻度换算： 第二章流体流动机械 1.离心泵的功率 2.离心泵的轴功率 3.影响因素：密度： 粘度： 转速： 叶轮直径： 4.汽蚀余量： 5.最大安装高度： 第三章液体的搅拌 1.功率特征常数： 2.搅拌雷诺数： 3. 4.搅拌器的放大 原则：几何相似（Re）、运动相似（Fr）、动力相似（We）、热相似 ○1.○2. ○3. ○4.○5.○6. 第四章流体通过颗粒层的流动 1.床层空隙率： 2.床层比表面积： 3.床层当量直径： 4.床层压降： 5.床层雷诺数： 6. 7.(Re’=0.17~420)欧根方程： 当Re’<3时，等式右方第二项可以略去 当Re’>100时，右方第一项可以略去 8.过滤速度： 9.滤饼厚度：其中体积分数 10.过滤速度：令 11.过滤基本方程：，其中 12.恒速过滤： 13.恒压过滤： 14.先恒速后恒压： 15.洗涤时间： 16.板框压滤机的洗涤时间： 17.间歇式过滤机的生产能力： 18.回转真空过滤机： 第五章颗粒的沉降与流态化 1. 2. 3. 4. 5.当颗粒直径较小时，位于Stocks区 当颗粒直径较大时，位于Newton区 6.K判值法： Stocks区：K<2.62(3.3) Newton区:K<4.36(69.12) 7.降尘室的生产能力： 8.离心沉降：将重力沉降中的g改为 第六章传热 一、热传导（无内热源） 一、流体力学及其输送 1.单元操作：物理化学变化的单个操作过程，如过滤、蒸馏、萃取。 2.四个基本概念：物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。 3.牛顿粘性定律：F=±τA=±μAdu/dy ，(F ：剪应力；A ：面积；μ：粘度；du/dy ：速度梯度)。 4.两种流动形态：层流和湍流。流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ；层流—2000—过渡—4000—湍流。当流体层流时，其平均速度是最大流速的1/2。 5.连续性方程：A1u1=A2u2；伯努力方程：gz+p/ρ+1/2u2=C 。 6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力；范宁公式：沿程压降：Δpf=λlρu2/2d ，沿程阻力：Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ：摩擦系数)；层流时λ=64/Re ，湍流时λ=F(Re ，ε/d)，(ε：管壁粗糙度)；局部阻力hf=ξu2/2g ，(ξ：局部阻力系数，情况不同计算方法不同) 7.流量计：变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计)；变截面流量计。孔板流量计的特点；结构简单，制造容易，安装方便，得到广泛的使用。其不足之处在于局部阻力较大，孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损，因此要定期进行校正，同时流量较小时难以测定。 转子流量计的特点——恒压差、变截面。 8.离心泵主要参数：流量、压头、效率（容积效率?v ：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率?H ：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率?m ：考虑轴承、密封填料和轮盘的摩擦损失。）、轴功率；工作点(提供与所需水头一致)；安装高度(气蚀现象，气蚀余量)；泵的型号(泵口直径和扬程)；气体输送机械：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。 9. 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度1.29 kg/m3 1atm =101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg （1）被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压－大气压 （2）被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压－绝压= －表压 10. 管路总阻力损失的计算 11. 离心泵的构件: 叶轮、泵壳（蜗壳形）和 轴封装置 离心泵的叶轮闭式效率最高，适用于输送洁净的液体。半闭式和开式效率较低，常用于输送浆料或悬浮液。 气缚现象：贮槽内的液体没有吸入泵内。汽蚀现象：泵的安装位置太高，叶轮中各处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压。原因（①安装高度太高②被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；③吸入管路阻力或压头损失太高）各种泵：耐腐蚀泵:输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体 12. 往复泵的流量调节 （1）正位移泵 流量只与泵的几何尺寸和转速有关，与管路特性无关，压头与流量无关，受管路的承压能力所限制，这种特性称为正位移性，这种泵称为正位移泵。 往复泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用出口阀门来调节流量，否则流量急剧上升，导致示损坏。 （2）往复泵的流量调节 第一，旁路调节，如图2-28所示，采用旁路阀调节主管流量，但泵的流量是不变的。 第二，改变曲柄转速和活塞行程。使用变速电机或变速装置改变曲柄转速，达到调 节流量，使用蒸汽机则更为方便。改变活塞行程则不方便。 13.流体输送机械分类 14.离心泵特性曲线： 222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ??? ? ??++=???? ??+=??? ??+=+=∑∑∑∑∑∑ζλλζλ 化工原理化工计算所有公式总 结 第一章 流体流动与输送机械 1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=02 2. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p ) 3. 伯努力方程：ρ ρ2 2221 211212 1 p u g z p u g z ++=+ + 4. 实际流体机械能衡算方程：f W p u g z p u g z ∑+++=+ +ρ ρ2 2221 211212 1 + 5. 雷诺数：μ ρ du = Re 6. 范宁公式：ρρμλf p d lu u d l Wf ?==??=2 2322 7. 哈根-泊谡叶方程：2 32d lu p f μ= ? 8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2 211?? ? ?? -=A A ξ流产突然缩小：??? ??-=2115.0A A ξ 第二章 非均相物系分离 1. 恒压过滤方程：t KA V V V e 222=+ 令A V q /=，A Ve q e /=则此方程为：kt q q q e =+22 第三章 传热 1. 傅立叶定律：n t dA dQ ??λ-=，dx dt A Q λ-= 2. 热导率与温度的线性关系：)1(0t αλλ+= 3. 单层壁的定态热导率：b t t A Q 21-=λ，或m A b t Q λ?= 4. 单层圆筒壁的定态热传导方程： )ln 1(21 2 21r r t t l Q λπ-= 或m A b t t Q λ21-= 5. 单层圆筒壁内的温度分布方程：C r l Q t +- =ln 2λ π（由公式4推导） 6. 三层圆筒壁定态热传导方程：3 4 12321214 1ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-= 7. 牛顿冷却定律：)(t t A Q w -=α，)(T T A Q w -=α 8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λ μ Cp =Pr 格拉晓夫数223μρβtl g Gr ?= 9. 流体在圆形管内做强制对流： 10000Re >，1600Pr 6.0<<，50/>d l k Nu Pr Re 023.08.0=，或k Cp du d ??? ? ????? ??=λμμρλα8 .0023.0，其中当加热时，k=0.4，冷却时 第一章、流体流动 一、流体静力学 二、流体动力学 三、流体流动现象 四、流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）- 大气压强（力）真空度＝大气压强- 绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式p2 p1 g( z1 z2 ) 备注： 1) 在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式p1 z1 g p2 z2 g 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。应用： U型压差计p1p2( 0) gR 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 m kg/s m=Vρ 质量流量 S SS 体积流量S 3 m S=GA= π /4d2G V m /s V S=uA= π /4d2u 质量流速G kg/m 2s (平均)流速u m/s G=uρ 连续性方程及重要引论： u2( d1) 2 u1d2 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/kg z1 g 2 u1 W e z2 g 2 u2 W f 以单位重量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/N=m z1 2g u1 g H e z2 2g u2 g h f 输送机械的有效功率：N e m s W e 输送机械的轴功率：N N e （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、作图与确定衡算范围: 指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： 流体流动类型及雷诺准数： （ 1）层流区Re<2000 （2）过渡区2000< Re<4000 （ 3）湍流区Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。 由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧 加大。 管截面速度大小分布： 无论是层流或揣流，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。 层流： 1、呈抛物线分布；2、管中心最大速度为平均速度的2倍。 湍流： 1、层流内层； 2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体 湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流动，这－作层流流动的流体薄层称为 层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非 完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流内层的厚度随 Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 u 1 u max 2 湍流时的速度分布u 0.8u max 四、流动阻力、复杂管路、流量计： 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能） 热负荷计算 =-=)T (T c q Q ph m ,h 21 冷却水消耗量 =-=)(12,t t c q pc T c m Q =???-?='?1212ln t t t t t m =--= 1221t t T T R ='?=??m t m t t φ =?=m T t K Q S =?=m T t S Q K 00 p s t i N N F p p p )(21?+?=?∑ ==i c c m i A q ρμ, ==μρμc i i i d Re =i d ε ==?2 21i c i d L p μρλ =??? ? ??=?2322i c p μρ =?+?=?∑p s t i N N F p p p )(21 壳程压降 =--= 1 112t T t t P ()s s N F p p p '2'10?+?=?∑ ()21200' 1μρh B c N n Ff p +=? =-=1z L N B 壳程流通面积 ()=-=00d n D z A c 壳程流速 ==0,0A q h h m ρμ ==h h d μρμ000Re ==-228.000Re 0.5f =??? ??-=?225.32 0' 2μρh B D z N p =?∑0p 核算总传热系数 =i Re ==c c pc i c λμPr ==4.08.0Pr Re 023.0i i i c i d λα =???? ??-='0 2024234d d t d e ππ =??? ? ?-=t d zD A 001 ==0,0A q u h h m ρ =+++=i i i si so d αd d d R R αK 0 0011 《化工原理》基本概念、主要公式 第一、二、三章（流体流动） 基本概念： 连续性假定质点拉格朗日法欧拉法稳态与非稳态流动轨线与流线系统与控制体粘性的物理本质 质量守恒方程静力学方程总势能理想流体与实际流体的区别可压缩流体与不可压缩流体的区别 牛顿流体与非牛顿流体的区别伯努利方程的物理意义动量守恒方程平均流速动能校正因子 均匀分布均匀流段层流与湍流的本质区别边界层边界层分离现象因次 雷诺数的物理意义泊谡叶方程因次分析实验研究方法的主要步骤摩擦系数完全湍流粗糙管 局部阻力当量长度、阻力系数毕托管驻点压强孔板流量计转子流量计的特点 非牛顿流体的特性(塑性、假塑性与涨塑性、触变性与震凝性、粘弹性) 重要公式： )(0ρρ-=?Rg P 质量衡算： N-S 方程 流体输送机械 基本概念： 管路特性方程 输送机械的压头或扬程 离心泵主要构件 离心泵理论压头的影响因素 叶片后弯原因 t m q q out m in m d d ,,=-g u u ρμρ+?+-?=2 D D p t 气缚现象 离心泵特性曲线 离心泵工作点 离心泵的调节手段 汽蚀现象 汽蚀余量 离心泵的选型(类型、型号) 正位移特性 往复泵的调节手段 离心泵与往复泵的比较(流量、压头) 通风机的全压、动风压 真空泵的主要性能参数 重要公式： 泵的有效功率 泵效率 允许安装高度 风机全压换算 离心泵的串联 并联 第六章 基本概念： 搅拌目的 搅拌器按工作原理分类 混合效果 调匀度 分隔尺度 宏观混合 微观混合 搅拌器的两个功能 H L η ?=N N e = =N N e ηN gH Q ρ201,10,1001012f f g p p p p u h H H H z z g g g ν ρρ----=-= --=-?-∑∑允允2222 11 2122 T e u u H h p p ρρρ==-+ - 2 H 2A-2BQ =串串 2 Q H A-B 2?? = ? ?? 并并 化工原理化工计算所有公式总结 第一章 流体流动与输送机械 1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=02 2. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p ) 3. 伯努力方程：ρ ρ222212112121p u g z p u g z ++=++ 4. 实际流体机械能衡算方程：f W p u g z p u g z ∑+++=++ ρρ222212112121+ 5. 雷诺数：μρ du =Re 6. 范宁公式：ρρμλf p d lu u d l Wf ?==??=22322 7. 哈根-泊谡叶方程：232d lu p f μ=? 8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2211??? ? ?-=A A ξ流产突然缩小：??? ??-=2115.0A A ξ 第二章 非均相物系分离 1. 恒压过滤方程：t KA V V V e 222=+ 令A V q /=，A Ve q e /=则此方程为：kt q q q e =+22 第三章 传热 1. 傅立叶定律：n t dA dQ ??λ-=，dx dt A Q λ-= 2. 热导率与温度的线性关系：)1(0t αλλ+= 3. 单层壁的定态热导率：b t t A Q 21-=λ，或m A b t Q λ?= 4. 单层圆筒壁的定态热传导方程： )ln 1(21 221r r t t l Q λπ-=或m A b t t Q λ21-= 5. 单层圆筒壁内的温度分布方程：C r l Q t +- =ln 2λπ（由公式4推导） 6. 三层圆筒壁定态热传导方程：3 4123212141ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-= 7. 牛顿冷却定律：)(t t A Q w -=α，)(T T A Q w -=α 8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λμCp =Pr 格拉晓夫数22 3μ ρβtl g Gr ?= 9. 流体在圆形管内做强制对流： 10000Re >，1600Pr 6.0<<，50/>d l k Nu Pr Re 023.08.0=，或k Cp du d ??? ? ????? ??=λμμρλα8.0023.0，其中当加热时，k=0.4，冷却时k=0.3 10. 热平衡方程：)()]([1222211t t c q T T c r q Q p m s p m -=-+= 无相变时：)()(12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=，若为饱和蒸气冷凝：)(12221t t c q r q Q p m m -== 11. 总传热系数：2 1211111d d d d b K m ?+?+=αλα 12. 考虑热阻的总传热系数方程： 212121211111d d R R d d d d b K s s m ?++?+?+=αλα 13. 总传热速率方程：t KA Q ?= 14. 两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程：???? ??-=--2 2111112211ln p m p m p m c q c q c q KA t T t T 15. 两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程：???? ??+=--2 2111122111ln p m p m p m c q c q c q KA t T t T 16. 两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程：2 221ln p m c q KA t T t T =-- 第四章 蒸发 1. 蒸发水量的计算：110)(Lx x W F Fx =-= 2. 水的蒸发量：)1(1 0x x F W -= 3. 完成时的溶液浓度：W F F x -= 0 4. 单位蒸气消耗量：r r D W '=，此时原料液由预热器加热至沸点后进料，且不计热损失，r 为加热时的蒸气汽化潜热r ’为二次蒸气的汽化潜热 化工原理公式总结 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】 第一章 流体流动与输送机械 1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=02 2. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p ) 3. 伯努力方程：ρ ρ2 22212112121p u g z p u g z + +=++ 4. 实际流体机械能衡算方程：f W p u g z p u g z ∑+++=++ρ ρ2 22212112121+ 5. 雷诺数：μ ρ du =Re 6. 范宁公式：ρρμλf p d lu u d l Wf ?==??=2 2322 7. 哈根-泊谡叶方程：2 32d lu p f μ=? 8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2 211?? ? ?? -=A A ξ流产突然缩小：??? ??- =2115.0A A ξ 第二章 非均相物系分离 1. 恒压过滤方程：t KA V V V e 222=+ 令A V q /=，A Ve q e /=则此方程为：kt q q q e =+22 第三章 传热 1. 傅立叶定律：n t dA dQ ??λ-=，dx dt A Q λ-= 2. 热导率与温度的线性关系：)1(0t αλλ+= 3. 单层壁的定态热导率：b t t A Q 21-=λ，或m A b t Q λ?= 4. 单层圆筒壁的定态热传导方程： )ln 1(212 21r r t t l Q λπ-=或m A b t t Q λ21-= 5. 单层圆筒壁内的温度分布方程：C r l Q t +- =ln 2λ π（由公式4推导） 6. 三层圆筒壁定态热传导方程：3 4 12321214 1ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-= 7. 牛顿冷却定律：)(t t A Q w -=α，)(T T A Q w -=α 8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λμ Cp =Pr 格拉晓夫数2 23μ ρβtl g Gr ?= 9. 流体在圆形管内做强制对流： 10000Re >，1600Pr 6.0<<，50/>d l《化工原理》公式总结
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