2019化工原理上主要知識(shí)點(diǎn)

1、化工原理（上）各章主要知識(shí)點(diǎn)三個(gè)傳遞：動(dòng)雖傳遞、熱雖:傳遞和質(zhì)址傳遞1大守恒定律：質(zhì)址守嚴(yán)定律一一物料衡算：能雖守恒定律一一能雖衡算：動(dòng)址守恒定律一一動(dòng)址衡算第一章流動(dòng)流體第一節(jié)流體靜止的基本方程一. 密度1. 氣體密度：p = =-一V RT2. 液體均相混合物密度：=+ - +- + （Qj混合液體的密度.。一各組分質(zhì)址分?jǐn)?shù)，幾一各組分密度）Pm P Pl Pn3. 氣體混合物密度：P、“=（P P5P2ifPn（“” 一混合氣體的密度，0各組分體枳分?jǐn)?shù)）4. 壓力或溫度改變時(shí).密度隨之改變很小的流體成為不可壓縮流體（液體）：若有戢肴的改變則稱為可壓縮流體（氣體）。二. 壓力表示方法常見斥

2、力單位及其換算關(guān)系：2、壓力的兩種基準(zhǔn)表示：絕斥（以絕對真空為基準(zhǔn)入表壓（真空度（以、耳地大氣壓為基準(zhǔn),由壓力表或真空表測出） 表壓=絕圧一當(dāng)?shù)卮髿鈮赫婵斩?當(dāng)?shù)卮髿鈮阂唤^斥三. 流體靜力學(xué)方程lx靜止流體內(nèi)部任一點(diǎn)的斥力，稱為該點(diǎn)的經(jīng)壓力，其特點(diǎn)為：（1）從各方向作用于某點(diǎn)上的靜壓力相等：（2）靜圧力的方向垂直于任一通過該點(diǎn)的作用平面：（3）在重力場中.同一水平面而上各點(diǎn)的靜斥力相等，商度不同的水平而的經(jīng)壓力歲位宜的商低而變化。2、流體靜力學(xué)方程（適用于車力場中靜止的、連續(xù)的不可壓縮流體P（容器內(nèi)盛液體，上部與大氣相通.p!ps -靜壓頭，“頭”一液位高度.J 位壓頭Pg1或位頭）上式表明：

3、靜止流體內(nèi)部某一水平面上的圧力與其位置及流體密度有關(guān).所在位迓與低則壓力愈大。四、流體靜力學(xué)方程的應(yīng)用1、u形管壓差計(jì)指示液要與被測流體不互溶.且其密度比被測流體的大。測址液體：p - p2 = （Qo _Q）g/? + Qg（Z2 _勺）測量氣體：P-P2=PogR2、雙液體U形管壓差i|人一卩2=（卩2- PjgR第二節(jié)流體流動(dòng)的基本方程一. 基本概念1、體積流址（流雖匕）：流體單位時(shí)間內(nèi)流過管路任總流量截面（管路橫截面）的體積。單位為2、質(zhì)雖流址（ms ）：爪位時(shí)間內(nèi)流過任總流通截面枳的質(zhì)址。尬位為kgsV,in流速u = 質(zhì)址流速G = -G = piiAA3、黏性流體所具有的一種拽流

4、體相對運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。（1）氣體的黏性力或內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的原因是速度不等的流體層之間動(dòng)雖傳遞的結(jié)果。（2）液體黏性力主要由分之間的吸引力所產(chǎn)生。4、牛頓黏性定律：兩相鄰流體層之間做位血積上的內(nèi)摩擦力r （內(nèi)摩擦應(yīng)力或剪應(yīng)力）與兩流體層間的速度梯度成du正比，即r = /（GU方向相同時(shí)取正號(hào)，否則取負(fù)號(hào)）dy服從此定律的流體稱為牛頓型流休。黏度“的單位為Pa s常見流體用mPa s（1）流體的黏度隨溫度而變，溫度升拓.氣體的黏度増大，液體的黏度減小。原因：溫度升商時(shí)，氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速度 増大，兩相鄰氣體層間分子交換的速度加快 I対而內(nèi)摩擦力和黏度隨之減小。對于液體，溫度升商時(shí)液體體積膨脹，分之間

5、距離 增大，吸引力迅速減小，閃而黏度隨之下降。（2）流體的黏度一般不隨壓力而變化二.質(zhì)量衡算一一連續(xù)性方程設(shè)流體在管路中做連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)，從截面1流入.從截面2-2流出，則 對于不可壓縮流體.P=p?=常數(shù)則/嚴(yán)冬生 對于惻管，A = 7R12 /4 , d為直徑，則Z/jJf = Il2di如果管路有分支，則5=5+1、2三. 機(jī)械能衡算方程管內(nèi)湍涼時(shí)的謹(jǐn)度分布1、埋想流體是抬沒有黏性的流體，即黏度“ =0的流體。2、內(nèi)能（U）,位能（gz）,動(dòng)能（，/2）,壓力能（pip）.熱址（么，吸熱為 正.放熱為負(fù)），外功（,外界提供給流體外功是為正，流體向外界做功時(shí)為負(fù)）2 23、可斥縮理想流體機(jī)械

6、能衡算關(guān)系:+ +VV =2+-12 P2 p1（叫外功）4、lkg不對爪縮理想流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的機(jī)械能衡算式：（伯努利方程）PiPU：p.u;5、不可斥縮實(shí)際流體的機(jī)械能衡算式:gZ.+ + += gz. + +Wf （ Wf 阻力損失）2p2p第三節(jié)流體流動(dòng)現(xiàn)象一、雷諾數(shù)Re1、宙諾數(shù)的址綱為1.故其值不會(huì)因采用的爪位制不同而改變，但數(shù)群中的備個(gè)物理雖必須采用同一單位制C2、流體在圓形直管中流動(dòng).ReW2000時(shí)屈于層流：Re4000時(shí)為湍流：Re在20001000之間時(shí)流動(dòng)處于一種過渡狀態(tài)。二、管內(nèi)流動(dòng)分析1、層流時(shí)的速度分布_ 7TR2體枳流雖 = Pmax故平均速度n = 即層流時(shí)平均

7、速度等于管中心處最大速度的一半。22、層流時(shí)的阻力損失哈根一伯謖葉公式：A/?=呈竺3、湍流時(shí)的速度分布u = 4（1-丄）5與Re大小有關(guān).Re愈大，n值也愈大。）2n2R平均速度=一一 q和（當(dāng)護(hù)7時(shí)滬42 （ +1）（277 + 1）第四節(jié)管內(nèi)流動(dòng)的阻力損失-沿程損失的計(jì)算通式及其用于層流范寧公式：譏位質(zhì)址流體的沿程損失:訛位體積流體的沿程損失:貳位重量流體的沿程損失:g.64久稱為摩擦系數(shù)或摩擦因數(shù)2 =ReA/?z = pit, =廠或Pa）hf = = /li （J-N或加）d 2g（層流時(shí)2與Re成反比）二、量綱分析法（龍定理）三、湍流時(shí)的摩擦系數(shù)（適用范用為Re4000及刃 W

8、）四.非圓形管內(nèi)的沿程損失 一指示液密度.Ru形管壓差計(jì)讀數(shù)）皮托管優(yōu)點(diǎn)：阻力小.適于測雖大直徑氣體管路內(nèi)的流速。缺點(diǎn)：不能直接測出平均速度，且壓差讀數(shù)小，常要放大才能讀得準(zhǔn)確。2、孔板（Co孔扳系數(shù)）體積流量 Vv = u0A() = CA)孔板系數(shù)Co = f Rep孔板安裝位宜：上下游要各有一段等徑直管作為穩(wěn)定段.上游至少10下游至少5-孔扳優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)適簡單，制造與安裝都比較方便：缺點(diǎn)：阻力損失大。3、文丘里管優(yōu)點(diǎn)：阻力損失小，相同壓差讀數(shù)下流雖比孔板大.對測址含有固休顆粒的液體也較孔板適用：缺點(diǎn)：加丄較難，精度要求 高因而適價(jià)高.安裝時(shí)需占去一定管長位宜。二. 變截面流最計(jì)（恒壓頭，變截

9、面）轉(zhuǎn)子流址計(jì)（簡稱為轉(zhuǎn)子計(jì)）第二章流體輸送機(jī)械第一節(jié)離心泵一. 離心泵的操作原理與構(gòu)造1、操作原理（主要靠商速旋轉(zhuǎn)的葉輪所產(chǎn)生的離心力）（1）開動(dòng)前泵內(nèi)要先灌滿所輸送的液體。離心泵開動(dòng)是如果泵殼內(nèi)和吸入管路內(nèi)沒有充滿液體.它便沒有抽吸液體的能力.這是因?yàn)榭諝獾拿芏缺纫后w小得多，隨著葉 輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力不足以造成吸上液體所需的真空度。像這種伙I泵殼內(nèi)存在氣體而導(dǎo)致吸不上液的現(xiàn)奴.稱為“氣縛S（2）離心泵最基木的部件為葉輪與泵殼。二. 離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭1、圧頭的意義泵向爪位重雖液體提供的機(jī)械能，稱為泵的壓頭（或揚(yáng)程），用符號(hào)H表示，氓位為m對于任一管路輸送系統(tǒng)，所需壓頭九為（攵一升

10、舉高度，/您一一液體靜壓頭的增址，A/2g一動(dòng)圧頭的增址，與其他項(xiàng)相比.可忽略，一 一全管路的壓頭損失）2、理論壓頭（1）葉輪進(jìn)口與出口之間列伯努利方程：2 2理論壓頭：H=厲_從+（? _仃（cpc2一一液體的絕對速度）P8 2g（2）液體從點(diǎn)1運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)2,靜壓頭之所以増加（”2）/怒其原因有二 液體在葉輪內(nèi)受到離心力作用.接受了外功： 相鄰兩葉片所構(gòu)成的通道的截而積自內(nèi)向外逐漸擴(kuò)大.液體通過時(shí)的速度逐漸變小，使得部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。（3）離心泵理論斥頭表達(dá)式（離心泵的基木方程）Hg =乜纟3、勺=負(fù)也（C九一一絕對速度G在周邊切線方向上的分速度）gg（4）理論壓頭與流址的關(guān)系【式中Q一泵

11、的流雖，nr : co葉輪旋轉(zhuǎn)的角速度：r2葉輪的半徑：p2 一一葉片的裝宜角：b2一一葉輪周 邊寬度】與Q呈線性關(guān)系，變化率的正員取決于裝宜角02 半02 0，葉片后彎.丹乂隨Q的增大而減小：當(dāng)02 = 90. cos 02二0,葉片徑向，丹乂不隨Q變化：當(dāng)02 90。，cos/?22xi057?-51時(shí).hT,nT,T3、轉(zhuǎn)速與葉輪尺寸對離心泵的影響（1）轉(zhuǎn)速n的影響、”I角速度e變化不大時(shí)（ 2）=豈亍土 /傳熱效率和傳熱單元數(shù)NTU的關(guān)系（1）逆流換熱器：8 = IyxpDW Cr）Q-expTt/（l-Q）lexpNH/（l + CR）（2）并流換熱器： =UCr一一熱容址之比，Q=

12、（）min/（/Vp）max六.壁溫的計(jì)算對于穩(wěn)定傳熱過程，Q = a/口 _幾）=莘盅（7； _rH.） = 人人一0 =曲九 b4/2,九一熱流體側(cè)傳熱叫枳.冷流體側(cè)傳熱面枳和平均傳熱叫枳：Tw.tw一一熱流體側(cè)和冷流體側(cè)的壁溫：，a2 一一熱流體側(cè)和冷流體側(cè)的給熱系數(shù)。T2 Qf _T _b Qf十1A幾A”a2A2第四節(jié)給熱系數(shù)一.給熱系數(shù)的影響因素和數(shù)值范圍 影響給熱的因素:（1）引起對流的原伙h（2）流體的流動(dòng)形態(tài)：（3）流體的物埋性質(zhì)：（4）傳熱面的幾何因素：（5）流體有無相態(tài)變化。二、給熱系數(shù)與量綱分析 持征數(shù)的符號(hào)和慰義持征數(shù)名稱符號(hào)屈義努塞爾數(shù)表示導(dǎo)熱熱阻與對流熱阻只比雷諾

13、數(shù)反映流體的流動(dòng)形態(tài)和湍流程度普朗特?cái)?shù)反映與傳熱有關(guān)的流體性質(zhì)氣體Prl格拉曉夫數(shù)反映由于溫差而引起的自然對流的強(qiáng)度 相對于自然對流時(shí)的“宙諾數(shù)”0流體的膨脹系數(shù)l/r： Ar流體內(nèi)的溫度差c 0g/流體由于溫度差而產(chǎn)生的浮升力，Nkgj三.流體做強(qiáng)制對流時(shí)的給熱系數(shù)1、流體在圓形直管內(nèi)做強(qiáng)制湍流（1） 壁溫和流體平均溫度相差不大時(shí).適用范圍：Re10000. Pr = i60.管長和管徑之比50定型尺寸/規(guī)定為管內(nèi)徑：定性溫度為流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。肖流體被加熱時(shí)= 0.4： X流體被冷卻時(shí)，川=0.3,空氣或其他對稱雙原子氣體，Pr0.7（2）半壁溫和流體平均溫度相差較大時(shí)，應(yīng)用范

14、憫：Re 10000, Pr = -16700, /J 60特征尺寸：管內(nèi)徑定性溫度：取壁溫作定性溫度，其他物理性質(zhì)均為流體進(jìn).出口溫度的算術(shù)平均值。2、流體在圓形直管內(nèi)做強(qiáng)制層流適用范用：RePr0.6. RePr（/J）103、彎曲管道內(nèi)的給熱系數(shù)a； a一一圓管、直管中的給熱系數(shù)：d一一管內(nèi)徑 m：R一一彎管軸的曲率半徑，m4. 非圓形直管中的給熱系數(shù)將管內(nèi)徑改為半量直徑df5、流體在管外強(qiáng)制對流流體在管束外橫向流過時(shí)的給熱系數(shù)：Nil = CC2 Re/r Pr046. 提商給熱系數(shù)的途徑不論管內(nèi)或管外，提商流速都能増大給熱系數(shù)四、流體做自然對流時(shí)的給熱系數(shù)五、蒸汽冷凝時(shí)的給熱系數(shù)膜狀

15、冷凝:片飽和蒸氣與低干飽和溫度的壁面接觸時(shí).蒸汽將放出潛熱并冷凝成液體。若冷凝液能潤濕壁血.并形成一層完 整的液膜向下流動(dòng).則稱為膜狀冷凝c滴狀冷凝:若冷凝壁面上存在一層油狀物質(zhì)，或者蒸氣中混有油類或脂質(zhì)物質(zhì).冷凝液不能潤濕壁面.結(jié)成滴狀小液滴，從 壁面落下，重又露出冷凝面則稱為滴狀冷凝。六、液體沸騰時(shí)的給熱系數(shù)1、匸業(yè)上液體沸騰可分為：大容枳內(nèi)沸騰和管內(nèi)沸騰。2、沸騰現(xiàn)象（1）沸騰給熱過程最主婆的特征是液體內(nèi)部有氣泡生成。（2）氣泡生成依賴兩個(gè)條件：液體必須過熱：加熱壁面上應(yīng)存在汽化核心。第五節(jié)輻射傳熱一、基本概念lx絕對黑休（黑體：能全部吸收輻射能的 li卩吸收率A=1的物體。2、絕對白體（鏡體）：能全部反射輻射能的，即反射率R=1的物體。3、透熱體：能透過全部輻射能的.即透過率D=1的物體。二、物體的發(fā)射能力與斯