化工原理计算
化工原理公式
化工原理公式
1. 质量守恒公式：
在化学反应中，质量守恒是一个基本的原理。
它可以用如下公式表示：
质量物质的总量 = 当前的质量物质的总量 + 生成的物质的质量 - 消失的物质的质量
2. 摩尔质量计算公式：
摩尔质量是指一个物质的摩尔质量与其质量之间的关系。
它可以用如下公式表示：
摩尔质量 = 质量 / 物质的摩尔数
3. 反应物比例公式：
反应物比例可以通过计算摩尔比来确定。
反应物比例为生成物比例的化学计量关系。
它可以用如下公式表示：
摩尔比 = 摩尔数 / 最小摩尔数
4. 摩尔分数公式：
摩尔分数是指一个化合物在混合物中所占的比例。
它可以用如下公式表示：
摩尔分数 = 摩尔数 / 总摩尔数
5. 离子浓度公式：
离子浓度可以用来描述溶液中离子的浓度。
它可以用如下公式表示：
离子浓度 = 离子的摩尔数 / 溶液的体积
请注意，这些公式仅为化工原理中的一部分，还有很多其他的公式和原理没有包括在内。
同时，这些公式可能会依赖于具体的实验条件和问题的要求，因此在使用时需谨慎。
化工原理计算题
流体流动、流体输送机械习题主要计算公式：1、流体静力学根本方程式：ghp p ρ+=0或2、流体的速度、体积流量、质量流量 及质量流速之间的关系：uAq v =圆管：24d q u vπ=ρρuA q q v m ==ρρu A q A q G v m ===3、稳定流动时的连续性方程： 对任一截面：常数==m q uA ρ对不可压缩流体：常数=uA4、柏努利方程：2211221222u p u p gz gz ρρ++=++不可压缩、有外功参加的实际流体柏努利方程：∑+++=+++fe h p u gz w p u gz ρρ2222121122或∑+∆+∆+∆=fe h pu z g w ρ225、流体通过直管的摩擦阻力：22u d l h f λ=6、摩擦因数〔系数〕λ层流〔2000≤e R 〕：ρμλdu R e 6464==层流时直管摩擦阻力：p g z ρ+=常数232d g lu h f ρμ=湍流〔5310~103⨯=e R 〕，且在光滑管内流动时：25.03164.0eR =λ柏拉修斯〔Blasius 〕式7、局部阻力计算〔1〕当量长度法22u d l h e f λ=〔2〕阻力系数法2u 2ξ=f h8、流体输送设备消耗的功率ηW q ηH ρgq ηP P em v e a ===Hρgq P v e =9、并联管路321V V V V ++=BfA f f f h h h h -∆=∆=∆=∆32110、分支管路21V V V +=1f01210200h ρP 2u gz ρP 2u gz 1-∑+++=++2f0222h ρP 2u gz 2-∑+++=常数=11、毕托管〔皮托管〕 ρρ)2gR(ρu i -=12、孔板流量计：ρρ)2gR(ρA C q i 00v -=13、离心泵的安装高度〔防止汽蚀〕 〔1〕允许吸上真空〔高〕度HS ：是指泵入口处P1可允许到达的最高真空度，其表达式为：ρgP P H 1a S -=HS — 离心泵的允许吸上真空高度， m 液柱；Pa — 大气压，N/m2；ρ—被输送液体的密度，kg/m3如图，以贮槽液面为基准，列出槽面0—0与泵入口那么：fH ∑---=2gu ρg P P H 211a g 〔a 〕fH ∑--=∴2g u H H 21S g 此式用于计算泵的安装高度↓↓→↑→2211u u d↓∑↓→↓↑f H 管件l d〔2〕汽蚀余量h ∆：ρgP )2g u ρg P (Δh v211-+=静压头动压头将此式代入上面的〔a 〕式中，有：h H f ∆-∑--=g P ρg P H va g ρ习题：1、用离心泵将池中水送到高位槽，管路总长100m 〔包括当量长〕，其中压力表后为80m ，管路摩擦系数0.025，管内径0.05m ，当流量为10m3/h 时泵效率为80%，求：〔1〕泵的轴功率；〔2〕压力表读数。
化工原理质量通量计算公式
化工原理质量通量计算公式
化工原理中的质量通量计算涉及到物质的质量和流动的量。
质量通量可以用于计算多个化学过程和工艺参数，例如物质传递、质量平衡和热平衡等。
下面将介绍两个常用的化工原理质量通量计算公式。
1.每单位时间内的质量通量计算公式：
质量通量是单位时间内通过单位横截面的物质质量。
假设一个物质在单位时间内通过一定的横截面面积的质量为dm，单位时间为dt，那么质量通量F可以表示为：
F = dm/dt
其中，F为质量通量，单位为kg/s或g/s；dm为通过横截面的物质质量，单位为kg或g；dt为单位时间，单位为s。
2.每单位截面面积内的质量通量计算公式：
每单位截面面积内的质量通量可以用于计算通过一定截面面积的物质质量。
假设一个物质在单位时间内通过一定的截面面积的质量为dm，单位时间为dt，截面面积为A，那么质量通量J可以表示为：
J = dm/(A*dt)
其中，J为每单位截面面积内的质量通量，单位为kg/(m^2*s)或
g/(cm^2*s)；dm为通过截面面积的物质质量，单位为kg或g；dt为单位时间，单位为s；A为截面面积，单位为m^2或cm^2
以上是两个常用的化工原理质量通量计算公式。
在实际应用中，根据具体的情况选择合适的公式进行计算。
同时，还需注意单位的统一和数据的准确性以确保计算结果的可靠性。
(化工原理)第四节 传热计算
平均温度差法-11
平均温度差法-12
平均温度差法-13
平均温度差法-14
平均温度差法-15
平均温度差法-16
对于1-2型（单壳程双管程）换热器， 可用下式计算
对于1-2n型,也可近似使用
平均温度差法-17
（三）流向的选择
在两流体进、出口温度各自相同的条件下，逆流时的平均温度 差最大，并流时最小，其它流向介于两者之间。逆流优于并流 和其它流型。当换热器的传热量Q及总传热系数一定时，采用 逆流流动，所需的换热器的传热面积最小
选择的传热面积不同，总传热系数不同 dQ=Ki(T-t)dSi=KO(T-t)dS0=Km(T-t)dSm
K面i、积的KO总、传K热m—系—数基，于W管/(m内2•表℃面)；积、外表面积和内外表面平均 S面i 、积S,m0、2。Sm——换热器管内表面积、外表面积和内外侧的平均
dQ及（T-t）和选择的基准面积无关,故
dQ=K(T-t)dS=KΔtdS
平均温度差法-7
（3）总传热系数K为常量,即K值不随换热器的管长而变化；
平均温度差法-8
平均温度差Δtm等于换热器两端处温度 差的对数平均值
当 Δt2/Δt1≤2时,可以用算术平均温度差代替对 数平均温度差,
并流流动, 该式是计算逆流和并流时的 平均温度差Δtm的通式。
d均i、直d径o、,mdm——管内径、外径和内外径的平
总传热速率微分方程和总传热系 数-4
二、总传热系数
（一）、总传热系数的数值范围
总传热系数K值主要取决于流体的物性、传 热过程的操作条件及换热器的类型
总传热速率微分方程和总传热系 数-6
（二）、总传热系数的计算式
通过管壁之任一截面的热传导速率
化工原理化工计算所有公式总结
化工原理化工计算所有公式总结化工原理是化工工程的基础课程之一，主要讲解化工过程中的原理和计算方法。
在化工原理中，有许多重要的公式用于描述和计算各种物质在化学反应和物质转化过程中的性质和行为。
以下是一些常见的化工原理公式总结。
1.物质的组成和结构：-相对分子质量（M）=相对原子质量之和-摩尔质量（Mm）=相对分子质量/摩尔质量单位中的质量-摩尔质量（Mm）=密度（ρ）/摩尔体积（Vm）-摩尔体积（Vm）=分子体积（V）/物质的摩尔数（n）2.物质的平衡和转化：-反应的反应物摩尔数（ν）=反应的生成物摩尔数（ν）-反应的摩尔质量平衡：νAMA+νBMB=νCMC+νDMD-反应过程中的物质的转化率：X=(nA0-nA)/nA03.物质的热力学性质：-焓变（ΔH）=H2-H1-反应的热力学平衡常数：Kp=(pC)^νC(pD)^νD/(pA)^νA(pB)^νB -熵变（ΔS）=S2-S14.流体流动：-流体的流速（v）=流体的体积流量（Q）/流经的横截面积（A）-流体的质量流速（W）=流体的质量流量（m）/流经的横截面积（A）-流体的雷诺数（Re）=(流体的密度（ρ）*流速（v）*相对粘度（μ）)/动力粘度（ν）5.化学反应速率：- 化学反应速率（r）=dC/dt = -1/νA * d[A]/dt = 1/νB *d[B]/dt = 1/νC * d[C]/dt = 1/νD * d[D]/dt-化学反应速率常数（k）=r/C6.热传导：-热传导的传热速率（Q）=热传导系数（k）*温度梯度（ΔT）*传热面积（A）-热传导系数（k）=导热系数（λ）/导热物质的厚度（Δx）以上只是一部分化工原理中的公式总结，化工原理涉及的内容非常广泛，包括物质的传质、传热、物相平衡、反应工程、流体力学等方面。
通过掌握这些公式，可以更好地理解和分析化工过程中的各种物质行为和性质，并进行相应的计算和设计。
化工原理
Y1 − Y2 ⎛L⎞ 解： = φ A m = 0 .95 × 1200 = 1140 （1） ⎜ ⎟ = * X1 − X 2 ⎝ V ⎠ min
L ⎛L⎞ = 1.6⎜ ⎟ = 1.6 × 1140 = 1824 V ⎝ V ⎠ min
V总 = 300m3/h = 12.27kmol/h V=12.27*(1-0.06)=11.5338kmol/h L = 22380.48 kmol/h
Y2
T
Y*=f(X)
Y*1
B* T*
X2 X1
(Y − Y ∗)m
= Y1 − Y2
Y*2
O
传质单元的物理意义
如果气体流经一段填料层后,其 浓度变化（Y1′-Y2′）恰好等于该层 内的平均推动力ΔYm′, 则该段填料 层为一个传质单元。其高度为传质 单元高度。符合这样意义的单元有 几个，即为传质单元数。
Y2 T O X 2
X1′
X
L = 1.5 × 0.113 = 0.17 V
PV 106.7 × 850 气体总摩尔流量 = = = 36.3624kmol / h RT 8.314 × 300
V = 36.3624 × (1 − 0.02 ) = 35.64kmol / h
L = 6.06kmol / h
1 1 1 1 1 = + = + 解： −5 1.48 × 6.86 × 10 2.56 × 10 − 7 K G Hk L k G
= 3.92 × 10 6 ( m 2 ⋅ s ⋅ kPa ) / kmol
1 −7 2 KG = = 2 . 55 × 10 kmol /( m ⋅ s ⋅ kPa ) 6 3.92 × 10 1 1 6 2 = = 3 . 906 × 10 m ⋅ s ⋅ kPa kmol 气膜阻力： −7 k G 2.56 × 10 1 1 3 2 = = 9 . 848 × 10 m ⋅ s ⋅ kPa kmol 液膜阻力： −5 Hk L 1.48 × 6.86 × 10
化工原理轴功率计算公式
化工原理轴功率计算公式
化工原理中，轴功率是指在旋转设备（如搅拌器、搅拌机、离
心机等）上所需的功率。
轴功率的计算取决于设备的几何形状、流
体的性质、流体的速度分布以及设备的运行条件等因素。
一般来说，轴功率的计算公式可以根据具体的设备和流体特性来确定，以下是
一些常见的轴功率计算公式：
1. 对于搅拌器的轴功率计算公式：
P = Np ρ n^3 D^5。
其中，P表示轴功率，Np为功率数，ρ为流体密度，n为搅拌器的转速，D为搅拌器的直径。
2. 对于离心机的轴功率计算公式：
P = (π^2 D^3 ρ (ωr)^2) / (2 g)。
其中，P表示轴功率，D为离心机的直径，ρ为流体密度，
ωr为离心机的转速，g为重力加速度。
3. 对于泵的轴功率计算公式：
P = (Q ρ g H) / η。
其中，P表示轴功率，Q为流量，ρ为流体密度，g为重力加速度，H为扬程，η为泵的效率。
这些公式只是一些常见的轴功率计算公式，实际应用中可能会根据具体情况进行修正或调整。
另外，还需要注意单位的统一，例如功率的单位通常为瓦特（W）或者马力（HP），流体密度的单位通常为千克/立方米，直径的单位通常为米等等。
希望这些信息能够帮助到你。
《化工原理》传热计算
Q = W1·Cp1·（T1－T2 ）= W2·Cp2·（t2－ t1） + W2 ·r
若热损失为Q损，则：
Q = W1·Cp1·（T1－T2 ）= W2·Cp2·（t2－ t1） + W2 ·r +Q损
（4）冷热流体均有相变
热流体的放热量 = W1 ·Cp1·（T1－T2 ）+ W1R 冷流体的吸热量 = W2 ·Cp2 ·（t2 － t1） + W2 ·r
1 1 1
K
i
o
设 1 10;2 1000 则
K 1
1
10
1 1 1 1
1 2 10 1000
现提高 α2 10000
则
K
1 11
1 2
1
1
1
10 10000
10
若提高 α1 100
K
1
1
1
1
1
1
100
则
1 2 100 1000
若 i o 则 K o
管壁外侧对流传热控制
四、平均温度差的计算
1、恒温差传热
壁面两侧进行热交换的冷热流体，其温度不 随时间及位置而变化。
2、变温差传热
采用对数平均值计算平均温度差（传热平均推 动力）。
(1) 并流
冷热流体流动方向相同。
tm并
t1 t2 ln t1
T1
t1 T2 t2
ln T1 t1
t2
T2 t2
(2) 逆流
Q热
T
TW 1
α1 S1
Q壁
TW
b
tw
λ Sm
Q冷
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1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。
已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。
解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。
120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29y y ==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为 10.09030.099310.0903Y ==- 20.00340.003410.0034Y ==-由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。
2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c == 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯ 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa < *p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3. 在总压为110.5 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、31.06koml/m c =。
气膜吸收系数k G =5.2×10-6 kmol/(m 2·s ·kPa)，液膜吸收系数k L =1.55×10-4 m/s 。
假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝0.725 kmol/(m 3·kPa)。
（1）试计算以p ∆、c ∆表示的总推动力和相应的总吸收系数；（2）试分析该过程的控制因素。
解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725c p p p p y H ∆=-=-=⨯-=kPa 其对应的总吸收系数为 246G L G 11111()(m s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210K Hk k --=+=+⋅⋅⨯⨯⨯35252(8.89910 1.92310)(m s Pa)/kmol 2.01210(m s Pa)/kmol =⨯+⨯⋅⋅=⨯⋅⋅6G 1097.4-⨯=K kmol/(m 2·s ·kPa)以液相组成差表示的总推动力为33*(110.50.0320.725 1.06)kmol/m 1.504kmol/m c c c pH c ∆=-=-=⨯⨯-= 其对应的总吸收系数为 m/s 10855.6m/s 102.5725.01055.11111664GL L---⨯=⨯+⨯=+=k H k K（2）吸收过程的控制因素气膜阻力占总阻力的百分数为%58.95%100102.51097.4/1/166G G G G =⨯⨯⨯==--k K K k 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。
4. 在101.3 kPa 及25 ℃的条件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。
已知混合气进塔和出塔的组成分别为y 1=0.04、y 2=0.002。
假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为4.13×103 kPa ，吸收剂用量为最小用量的1.45倍。
（1） 试计算吸收液的组成；（2） 若操作压力提高到1013 kPa 而其他条件不变，再求吸收液的组成。
解：（1）1110.040.0417110.04y Y y ===-- 2220.0020.002110.002y Y y ==≈-- 3t 4.131040.77101.3E m p ⨯===吸收剂为清水，所以 02=Xn,L12n,V 12min0.04170.00238.81/0.0417/40.770q Y Y q Y m X ⎛⎫--=== ⎪ ⎪--⎝⎭ 所以操作时的液气比为n,L n,Ln,Vn,V min1.45 1.4538.8156.27q q q q⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭ 吸收液的组成为 ()()n,V 41122n,L10.04170.00207.0541056.27q X Y Y Xq -=-+=⨯-+=⨯ （2） 3t 4.1310 4.0771013E m p ⨯'==='n,L12n,V12min 0.04170.0023.8810.0417/04.077q Y Y q Y m X '⎛⎫--=== ⎪ ⎪'-⎝⎭- n,L n,L n,V n,V min1.45 1.45 3.881 5.627q q q q ''⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()n,V 31122n,L 10.04170.00207.055105.627q X Y Y X q -'⎛⎫'=-+=⨯-+=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭5．在密闭容器中将A 、B 两组分的理想溶液升温至82 ℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为*A p =107.6 kPa 及*B p ＝41.85 kPa ，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为0.95。
试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。
解：本题可用露点及泡点方程求解。
()()()()95.085.416.10785.416.107总总*B*A 总*B 总*A A 总*AA =-=--==p p p p p p p p x p p y － 解得 76.99＝总p kPa8808.085.416.10785.4176.99*B*A *B =--=--=p p p p x 总本题也可通过相对挥发度求解571.285.416.107*B *A ===p p α由气液平衡方程得()()8808.095.01571.295.095.01=-+=-+=y y y x α()()[]kPa 76.99kPa 8808.0185.418808.06.1071A *BA *A =-+⨯=-+x p x p p ＝总6．在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯—甲苯混合液，其流量为100 kmol/h 。
已知馏出液组成为0.95，釜液组成为0.05，试求（1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95不变，馏出液最大可能的流量。
解：（1）馏出液的流量和苯的收率h kmol 50h kmol 05.095.005.05.0100W D W F Fn,D n,=--⨯=--=x x x x q q%95%1005.010095.050%100F F n,D D n,A =⨯⨯⨯=⨯=x q x q η（2）馏出液的最大可能流量当ηA =100%时，获得最大可能流量，即kmol/h 52.63 kmol/h 95.05.0100DF F n,Dmax n,=⨯==x x q q 7．在连续精馏塔中分离A 、B 两组分溶液。
原料液的处理量为100 kmol/h ，其组成为0.45（易挥发组分A 的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96％，釜液的组成为0.033。
试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。
解：（1）馏出液的流量和组成 由全塔物料衡算，可得kmol/h 43.2kmol/h 45.010096.096.0F F n,D D n,=⨯⨯==x q x q ()kmol/h1.8kmol/h 45.010096.01W W n,=⨯⨯-=x qn,W 1.80.033q =kmol/h=54.55 kmol/h ()n,D n,F n,W 10054.55q q q =-=-kmol/h=45.45 kmol/h 9505.045.452.43D ==x （2）精馏段操作线方程2604.0726.065.39505.065.365.211D +=+=+++=x x R x x R R y （3）提馏段的液相负荷，饱和进料，q 液化率=1()kmol/h 4.202kmol/h 10045.4565.2F n,D n,F n,L n,L n,=+⨯=+=+='q Rq qq q q8．在常压连续精馏塔中分离A 、B 两组分理想溶液。
进料量为60 kmol/h ，其组成为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同），原料液的泡点为92 ℃。
要求馏出液的组成为0.96，釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。
试求如下三种进料热状态的q 值和提馏段的气相负荷。
（1）40 ℃冷液进料； （2）饱和液体进料； （3）饱和蒸气进料。
已知：原料液的汽化热为371 kJ/kg ，比热容为1.82 kJ/(kg ·℃)。
解：由题给数据，可得kmol/h .3972kmol/h 04.096.004.046.060W D W F Fn,D n,=--⨯=--=x x x x q q()kmol/h 32.61kmol/h 39.2760W n,=-=q（1）40 ℃冷液进料 q 值可由定义式计算，即()()255.1371409282.111F b P =-+=-+=r t t c q ()()()()[]h 119.4kmol/ kmol/h 60255.1139.2718.211D n,=⨯--⨯+=--+='F q q R V（2）饱和液体进料 此时 q = 1().1kmol/h 041kmol/h 39.278.31D n,=⨯=+=='q R V V（3）饱和蒸气进料 q = 0().1kmol/h 44kmol/h 601.104F n,=-=-='q V V三种进料热状态下，由于q 的不同，提馏段的气相负荷（即再沸器的热负荷）有明显差异。
饱和蒸气进料V ′最小。