化工原理课程期中复习概念部分绪论1.合成氨223+32N H NH ←−−−−−−→高温、高压、催化剂(1) 原料气制备：将煤、天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气；(2) 净化：对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质；(3) 氨合成：将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。

※2.对物料进行大规模的物理或化学加工的过程称为化学工业生产过程， 简称化工过程。

3.尽管用不同原料生产不同的产品的化工过程相差很大，但它们都是由若干个简单过程（单元操作）按一定 的顺序和方式组合而成的。

单元操作：指在各种化工过程中，遵守同一基本原理，所用设备相似，作用相同，仅发生物理变化过程的那些操作，称为单元操作。

包括两个方面：过程与设备。

化工原理的目的：满足工艺要求。

4.单元操作特点：(1) 都是物理加工过程。

(2) 都是化工生产过程中的共有操作。

(3) 用于不同化工生产过程的同一单元操作，其原理相同，设备通用。

5.单元操作主要分类动能传递：流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、固体流化态等 热量传递：加热、冷却、蒸发质量传递蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离6.重要基本概念(1)物料衡算——质量守恒定律稳定过程中：进入的物料量=排出的物料量(2)能量衡水——能量守恒定律稳定过程中；进入的能力=排出的能量(3)平衡关系——说明过程进行的方向和所能达到的极限在一定的T、P下，相平衡的两浓度有着确定的关系反应能否进行以及方向和极限(4)过程速率——快慢程度，关系到生产过程设备的大小过程速率=过程推动力/过程阻力推动力：压差、温差、浓差(5)经济核算第一章流体流动和输送机制1.连续性假定：把流体视为由无数个流体质点（或流体微团）所组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。

2.质点：宏观上足够小，尺寸远小于设备尺寸；微观上足够大，比分子平均自由程大得多。

3.体积力：作用于每个质点，与质量成正比，又称质量力。

重力、离心力等非接触性力。

vs表面力：（法向力、切向力）与表面积成正比。

4.概念区分：系统与外界没有质量交换（拉格朗日），而控制体有（欧拉）。

5.定态与非定态：特定空间内物理量是否随时间变化而变化。

黏性：流体运动时，流体有一种抗拒内在向前运动的特性，此种特性称为称为黏性。

由于黏性而产生阻碍流体向前运动的力，称为流体的内摩擦力6.压力一般不影响。

服从牛顿黏性定律的流体称为牛顿型流体7.静力学方程适用条件：连通的同种连续的不可压缩静止流体。

压强测定：单管压力计、U型压力计；U型压差计、微差压差计8.帕努利方程位能：流体因处于地球重力场内而具有的能量=mgZ动能：流体以一定速度运动时而具有的能量=mu2/2静压能：流体处在一定的压强下所具有的能量=mp/ρ适用条件：重力场、不可压缩、理想流体、定态流动9.雷诺数：Re数是一个没有单位的数群，将其称为无量纲数群（或无因次准数）层流与湍流2000、400010.边界层：紧贴壁面非常薄的一层，该薄层内速度梯度很大，这一薄层称为边界层。

边界层以外的流动区域，称为主体区或外流区。

该区域内流体速度变化很小，故这一区域的流体流动可近似看成是理想流体流动。

11.临界距离：由层流边界层开始转变为湍流边界层的距离。

临界雷诺数：12.流动阻力（直管：克服流体的内摩擦而消耗的能量；局部：流体流过弯头、阀门等管件时，因流体的流速和方向发生改变而损失的能量）见本子13.流速和流量测量皮托管加工注意事项：尺寸不能过大，严格垂直。

缺点是无法直接读出平均速度，而且压差示数小，要放大才能读准。

14.孔板流量计孔流系数的影响因素：A0/A1，雷诺数、取压位置、孔口形状、加工精度。

管路特性曲线。

在孔板一定时，只与前两者有关。

15.管路设计：设计型（给定输送任务，要求设计出经济、合理的管路系统，主要指定d）、操作型（管路系统已定，要求核算出在操作条件改变时管路系统的输送能力或某项技术指标。

）16.离心泵（参数、安装、调节等）(1)工作原理：利用高速旋转的叶轮使流体获得动能并转变为静压能。

(2)离心泵的结构：其主要部件为叶轮（电能→动能）、泵壳（动能→静压能）和轴封装置。

(3)根据有效压头（扬程）大小将离心泵分为低压＜20、中压20-100、高压＞100(4)离心泵的性能参数：转速、流量、有效压头、容许汽蚀余量、轴功率和效率(5)管路特性曲线——输送流体所需的能量（计算见纸张）(6)(7)能量损失：容积损失（泄漏）、水力损失（阻力）、机械损失（摩擦）(8)影响离心泵特性的因素：①液体的性质A.液体的密度液体的密度对离心泵的扬程、流量和效率没有影响，轴功率随所输送的液体密度增加而增大，成正比关系。

B.液体的粘度液体粘度的增大，泵的流量、扬程和效率均减小，②离心泵的转速③叶轮的直径(9)离心泵的流量调节①改变管路特性曲线法最简捷的方法是改变离心泵出口阀门的开启度。

②改变泵的特性曲线改变泵的转速和叶轮的直径均能达到调节流量的目的(10)离心泵的安装高度汽蚀现象：（泵扬程较正常值下降3％为标志）当pk＝pv时，K处发生部分汽化现象。

结果：叶片蜂窝状腐蚀、噪音震动、流量压头效率下降、严重时吸不上液体。

为了避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，即存在最大安装高度H g,max。

气缚现象：离心泵启动时，若泵壳与吸入管路内没充满液体而存有空气，叶轮旋转时所产生的离心力很小，叶轮进口中心处所形成的低压不足以将液体吸入泵内，即不能达到输送液体的目的，此种现象称为“气缚”。

要先灌泵。

其他类型泵：正位移式（往复式、旋转式）利用活塞或转子的周期性挤压使流体获得静压能与动能。

(11)往复泵①工作原理：用容积的变化给流体加静压能。

②往复泵的特点：能自己吸液体，不用灌泵；安装高度也有限制，流量与压头无关，与几何尺寸与转速有关系，输液不均匀不连续。

调节方法：旁路调节、改变活塞行程和往复次数。

受泵的部件机械强度和电机功率的限制，扬程不可能无限增大，压头越大，漏损约严重。

③ 特性曲线④⑤ 适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体.(12) 气体压送机械① 气体压送机械一般特点：①动力消耗大，流速比液体要大得多，阻力损失约为液体的10倍②体积庞大③参数改变：气体的可压缩性，气体输送机械需要根据出口压力来加以分类。

② 分类：通风机（压缩比1-1.15）、鼓风机（＜4）、压缩机（>4）、真空机（减压抽吸）③ 离心通风机④ 风量：以进口状态计⑤ 风压pt ：每m³气体通过风机所获得的能量J/m³。

⑥ 功率Nηηρt t Qp gQH N ==⑦ 效率η第二章 传热一、热传导：依靠物体中微观粒子的热运动，如固体中的传热；1.机理气体：分子的不规则热运动液体和不良导体的固体：原子、分子的振动金属固体：自由电子的迁移2.傅里叶定律热流密度的物理含义：单位温度梯度下的热通量大小。

λ越大，导热性能越好。

一般地，导热性能（或λ）：导电固体＞非导电固体＞液体＞气体，T↑，λ气体&λ水↑，λ其他液体和λ固体↓。

3.单层平壁定态传导输入热量速率=输出热量速率=常数（用于求中间界面温度）=dt Q qA A dxλ==-常数积分 → 12t t Q qA A δλ-===推动力热阻 若λ为常数，则：12t t dt dx δ-==常数（均质导热，温度直线分布） 4.多层平壁定态传导：Q=c ，q=c 。

2334121431122331=()i i i Q qA t t t t t t t t A A A A λδδλδδ==----=====∑推动力热阻总推动力总热阻5.单层圆筒壁定态传导12122m m t t t t Q L r A δπλλδ--==对数平均半径2121ln 2m m mr r r r r A Lr π-==6.多层圆筒壁定态传导：Q=c ，q≠c 。

233412*********1431=()m m m i i mi i Q qA t t t t t t A A A t t A λδδδλλλδ==---===-==∑推动力热阻总推动力总热阻（求热量损失、每米热量损失） 接触热阻（看一下课本……貌似不是重点）2131121C t t Q A A A λαδλδ-=++ 二、热对流：流体质点（微团）发生宏观相对位移而引起的传热现象，对流传热只能发生在流体中，通常把传热表面与接触流体的传热也称为对流传热；引起流动的原因：强制对流（流动的流体有外界的传热）、自然对流（静止流体与外界的传热）主要热阻：界面层1.牛顿冷却定律：()2/w Q A t t W m K αα=-对流传热系数影响α的因素：引起流动的原因、流动形态、流体性质、传热面的形状大小未知、有无相变。

()tg u l r c f p ∆=βλμρα或，，，或，，※2.无相变-流体在光滑圆形直管内作强制湍流 两个经验公式分别适用于不同流态的流体。

注意：应用范围、特性尺寸、定性温度有相变的对流给热：蒸汽冷凝、沸腾给热3.有相变时-沸腾给热：大容积沸腾(池内沸腾)：加热面浸在有无强制对流的液体中所发生的沸腾，液体运动由自然对流和汽泡扰动引起。

※管内沸腾 (强制对流沸腾)：液体在管内流动过程中受热沸腾。

产生的汽泡不能自由升浮，而是受迫随液体一起流动，形成汽-液两相流动，沿途吸热，直至全部汽化。

产生沸腾现象的必要条件：液体过热 小气泡生成的必要条件、汽化核心表面粗糙度等因素。

4.液体沸腾传热的影响因素(1) 液体性质。

通常，有利于气泡生成和脱离的因素均有助于强化沸腾传热。

(2) 导热系数λ↑，ρ↑，α↑；μ↑，σ↑，α↓。

(3) 温度差。

()n k t α=∆(4) 操作压力的影响-提高液体饱和温度，降低表面张力和黏度，有利于气泡生成和脱离。

(5) 加热壁面的影响（材质与粗糙度）清洁而粗糙的加热避免传热系数较高。

（例题！如何应用流体强制在管内湍流的方程-适用条件→适用公式）5.冷凝给热：膜状冷凝、滴状冷凝膜滴αα>影响冷凝给热的因素① 不凝性气体的影响（疏水器）② 蒸气流速和流向的影响③ 蒸气过热的影响④ 冷凝壁面的形状及位置的影响三、热辐射：高温物体以电磁波的形式进行的一种传热现象。

热辐射不需要任何介质作媒介。

在高温情况下，辐射传热成为主要传热方式。

典型的换热设备：直接混合式传热、间壁式换热（传热过程&给热过程 列管式换热器）、蓄热式换热（气体）1.基本概念1) 辐射：物体以电磁波的方式传递能量的过程。

2) 辐射能：以辐射的形式所传递的能量。

3) 热辐射：因热的原因引起的电磁波辐射。

4) 辐射传热：不同物体间相互辐射和吸收的综合结果。

当物体发射的辐射能投射到另一物体的表面上时，一部分被物体吸收(Q A ),一部分被反射 (Q R ), 一部分透过物体(Q D )。