《化工原理》基本概念、主要公式第一章基本概念：连续性假定质点拉格朗日法欧拉法定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稳定性与定态性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：牛顿粘性定律dyduμτ=静力学方程gzpgzp2211+=+ρρ机械能守恒式fehugzphugzp+++=+++2222222111ρρ动量守恒)(12XXmXuuqF−=Σ雷诺数μμρdGdu==Re阻力损失22udlfλ=h ????dqduhVf∞∞层流Re64=λ或232dulhfρμ=局部阻力22ufζ=h当量直径Π=Ae4d孔板流量计ρPΔ=200ACqV ，gRi)(ρρ−=ΔP第二章基本概念：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必需汽蚀余量(NPSH)r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：管路特性242)(8VeqgddlzgpHπζλρ+Σ+Δ+Δ= 泵的有效功率eVeHgqPρ=1泵效率aePP=η最大允许安装高度100]−Σ−−=fVgHgpgpHρρ[]5.0)[(+−rNPSH 风机全压换算ρρ''TTpp=第三章基本概念：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旋浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、大叶片低转速搅拌器特点及适用范围改善搅拌效果的工程措施(转速、挡板、偏心、导流筒) 搅拌器功率的影响因素搅拌功率的分配搅拌器的放大准则第四章基本概念：非球形颗粒的当量直径形状系数分布函数频率函数颗粒群平均直径的基准床层比表面床层空隙率数学模型法的主要步骤架桥现象过滤速率基本方程过滤常数及影响因素洗涤速率过滤机的生产能力τopt叶滤机板框压滤机回转真空过滤机加快过滤速率的途径重要公式：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)(22eVVKAddV+=τ，其中φμ012rKS−Δ=P 恒速过滤τ222KAVVe=+V恒压过滤V τ222KAVVe=+生产能力τΣ=VQ回转真空过滤eeqqnKq−+=2ϕ板框压滤机洗涤时间(,) 0=eq0=SτμμτVVWWWW8PPΔΔ=第五章基本概念：曳力(表面曳力、形体曳力) 曳力系数斯托克斯定律区牛顿区 (自由)沉降速度重力沉降室加隔板离心分离因数旋风分离器主要评价指标总效率粒级效率分割直径dpc 流化床的特点(混合、压降) 两种流化现象聚式流化的两种极端情况起始流化速度带出速度气力输送重要公式：斯托克斯沉降公式μρρ18)(2gdppt−=u，Re2<p重力降尘室生产能力tVuAq底=除尘效率进出进CCC−=η2流化床压降gAmpp)(ρρρ−=ΔP第六章基本概念：传热过程的三种基本方式载热体三种传热机理的物理本质间壁换热传热过程的三个步骤傅里叶定律导热系数热阻推动力流动对传热的贡献牛顿冷却定律强制对流自然对流(加热、冷却面的位置) 关联式Nu=0.023Re0.8Prb的定性尺寸、定性温度，b的取值努塞尔数、普朗特数的物理意义大容积自然对流的自动模化区液体沸腾的两个必要条件核状沸腾膜状沸腾临界点沸腾给热的强化蒸汽冷凝的两种形式膜状冷凝给热系数α排放不凝性气体各种α的相对大小斯蒂芬-波尔兹曼定律黑体黑度灰体克希霍夫定律角系数传热过程的控制步骤传热操作线 K与A的对应对数平均推动力逆流并流冷、热流体流动通道的主要选择原则重要公式：傅立叶定律dndtλ−=q牛顿冷却定律q)(WTT−=α努塞尔数λαlNu=普朗特数λμpC=Pr圆管内强制湍流bd PrRe023.08.0λα= 受热b=0.4,冷却b=0.3传热系数2212111111ddRddRKmαλδα++++=传热基本方程式mtKAQΔ=2121ln tttttmΔΔΔ−Δ=Δ热量衡算式)()(21222111ttCqTTCqQpmpm−=−= 或Qrqm1=第七章基本概念：蒸发操作及其目的蒸发过程的特点二次蒸汽溶液沸点升高疏水器气液两相流的环状流动区域加热蒸汽的经济性蒸发器的生产强度提高生产强度的途径提高液体循环速度的意义节能措施杜林法则多效蒸发的效数在技术经济上的限制重要公式：蒸发水量)1(0wwF−=W热量衡算Q 损QWrttFCDr++−==)(000传热速率Q )(tTKA−=溶液沸点t Δ+=0t第八章基本概念：吸收的目的和基本依据主要操作费解吸方法选择吸收溶剂的主要依据相平衡常数及影响因素费克定律扩散流JA 净物流N 主体流动NM 传递速率NA 漂流因子 (气、液)扩散系数的影响因素3传质机理气液相际物质传递步骤有效膜理论与溶质渗透理论的结果差别传质速率方程式传质阻力控制低浓度气体吸收特点物料衡算式建立操作线方程的依据传质单元数NOG传质单元高度HOG 返混最小液气比 NOG的计算方法 HOG的含义常用设备的HOG值 HOG值测定吸收剂三要素及对吸收结果的影响化学吸收与物理吸收的区别增强因子容积过程表面过程重要公式：亨利定律，Expe=HCpe=；相平衡mxye=费克定律dzdCDJAABA−=传递速率；AAANxJN+=)(21AABmMACCCCDN−=δ1212ln BBBBBmCCCCC−=对流传质)()()()(xxkyykCCkppkNixiyiLigA−=−=−=−=总传质系数xyykmkK+=11传质速率方程式)()(xxKyyKNexeyA−=−=吸收过程基本方程式myyyeyOGOGyyyaKGyydyaKGNHHΔ−=−==∫2112 对数平均推动力22112211ln)()(mxymxymxymxyym−−−−−=Δ吸收因数法])1ln[(112221LmGmxymxyLmGLmGNOG+−−−−=最小液气比2121min)xxyyGLe−−=(物料衡算式G )()(2121xxLyy−=−第九章基本概念：蒸馏的目的及基本依据主要操作费用双组份汽液平衡自由度泡点露点非理想物系总压对相对挥发度的影响平衡蒸馏简单蒸馏连续精馏间歇精馏特殊精馏实现精馏的必要条件理论板板效率恒摩尔流假设及主要条件回流比加料热状态参数q值的含义及取值范围建立操作线的依据操作线为直线的条件最优加料位置挟点恒浓区的特征全回流芬斯克方程最小回流比最适宜回流比灵敏板间歇精馏的特点恒沸精馏与萃取精馏的主要异同点多组分精馏流程方案选择关键组分清晰分割法全回流近似法捷算法步骤重要公式：相平衡常数AAAxyK=相平衡方程xxy)1(1−+=αα物料衡算F WD+= WDfWxDxFx+=4轻组分回收率fDAFxDx=η默弗里板效率11*++−−=nnnnmVyyyyEq线方程11−−−=qxxqqyf塔内气液流率qFRDqFLL+=+=FqDRFqV)1()1()1(−−+=−−=V精馏段操作方程11+++=RxxRRyD提馏段操作方程VWxxVLyW−=最小回流比eeeDxyyxR−−=min芬斯克方程αln)11ln(min WWDDxxxxN−−=第十章基本概念：板式塔的设计意图对传质过程最有利的理想流动条件三种气液接触状态转相点板式塔内主要的非理想流动板式塔的不正常操作现象筛板塔负荷性能图湿板效率全塔效率操作弹性常用塔板类型板效率、全塔效率的测定填料的主要特性参数常用填料类型载点泛点最小喷淋密度等板高度HETP 等板高度的测定填料塔与板式塔的比较重要公式：全塔效率实际不含釜NNETT)(=填料塔高度HETPNHT=第十一章基本概念：萃取的目的及原理溶剂的必要条件临界混溶点和点差点分配曲线分配系数萃取相萃余相萃取液萃余液选择性系数操作温度对萃取的影响单级萃取图解法错流萃取完全不互溶物系的逆流萃取最小溶剂比分配系数AAAxy=k选择性系数)1/()1/(//0000AAAABBAAxxyyxyxy−−==β单级萃取ERSF+=+；AAAfAEyRxSzFx+=+；SSSEyRxSz+=第十二章基本概念：溶液结晶操作的基本原理造成过饱和度方法晶习溶解度曲线超溶解度曲线溶液结晶的两个阶段晶核的生成方式再结晶现象过饱和度对结晶速率的影响吸附现象物理吸附与化学吸附的区别吸附分离的基本原理常用的吸附解吸循环常用吸附剂吸附等温线传质内扩散的四种类型负荷曲线浓度波透过曲线透过点饱和点固定床吸附床高计算膜分离基本原理膜分离过程分离过程对膜的基本要求膜分离推动力浓差极化阴膜阳膜气体混合物膜分离机理重要公式：5总物料衡算式)()5.0()(21021xxLLccuBB−−=−ρτ传质区计算式∫−==SBCCeBfofofccdcaKuNHL0第十三章基本概念：过程方向的判据传质方向或传热方向逆转的原因过程极限的新特点tas与tw在物理含义上的差别重要公式：湿度水汽水汽水汽水汽空气水ppppppMMH−=−=622.0相对湿度Spp水汽=ϕ当; ppS<pp水汽=ϕ当ppS>焓HtHI2500)88.101.1(++=比容273273)184.22294.22(++=tHHv湿球温度)(HHrkttWWHW−−=α绝热饱和温度)(HHCrttaSHaSaS−−=路易斯规则空气-水系统kgkJkH/09.1=α℃pHc≈，WaStt≈第十四章基本概念：物料去湿的常用方法对流干燥过程的特点主要操作费用t的大小关系ttWd,,改变湿空气温度、湿度的工程措施平衡蒸汽压曲线结合水与非结合水平衡含水量自由含水量恒速干燥阶段及物料表面温度降速干燥阶段临界含水量及其影响因素干燥速率对产品性质的影响连续干燥过程的特点热效率理想干燥过程的条件提高热效率的措施干燥器选型重要公式：干燥速率τddXAGNCA−=恒速段速率)()(WWWHAttrHHkN−=−=α间隙干燥恒速段时间：ACCANXXG)(11−=τ降速段时间：**ln22XXXXAKGCXC−−=τ (近似处理*)(XXKNXA−=)连续干燥物料衡算W)()(1221HHVXXGC−=−=热量衡算损补QQQQQQ+++=+321；预热器Q)(01IIV−=；理想干燥12II= 热效率补QQQQ++=21η；当00==损补，QQ时0121tttt−−=η。