化工复习答案

　　南京大学化工原理的复习资料

　　绪论

　　1、单元操作的三个类型：

　　流体流动过程（流体输送、搅拌、沉降、过滤）

　　传热过程（热交换、蒸发）

　　传质过程（吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥、结晶、膜分离）

　　2、单元操作中常用的基本概念：

　　物料衡算：依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程的物料质量之差，等于该过程积累的物料质量（输入量-输出量=积累量）。对于连续操作的过程，处于稳定状态时，过程不应有物料的积累，则输入量=输出量

　　能量衡算：一句时能量守恒定律

　　物系的平衡关系：平衡关系用来判断能否进行以及进行的方向和限度

　　传递速率（=推动力/阻力）

　　经济核算

　　第一章 流体流动

　　1、流体静力学：研究流体在外力作用下静止或者相对静止的规律

　　2、静力学基本方程（也适用于气体）：p=p0+?gh

　　3、表压（工程压力）=绝对压力-大气压力

　　真空度=大气压力-绝对压力

　　4、微差压差计：U行管中放置两种密度不同、互不相溶的指示液，管的上端哟扩张室，扩张室由足够大的截面积，读数变化时，两扩张室液面不致有明显变化。

　　P1-p2=?p=Rg(?a-?b) 故对于一定的压差，密度之差越小则读数越大，应该使用两种密度接近的指示剂

　　5、伯努利方程（单位质量流体能量守恒方程式）：gz+p/?+u2/2=常数

　　实际的流体机械能衡算式：z1g+p1/?+u12/2+W=z2g+p2/?+u22/2+?hf

　　牛顿粘性定律：量流体层之间单位面积上的内摩擦力与垂直与流动方向的速度梯度成正比，即?=?du/dy

　　6、牛顿型流体：在流动中形成的剪应力与速度梯度的关系完全符合牛顿粘性定律的流体（水、空气）

　　7、层流（滞流）：流体流动时，其质点始终沿着与管轴平行的方向作直线运动，充满整个管的流体就如一层层的同心圆筒在平行地流动。

　　8、湍流（紊流）：流体在管内流动时，流体质点除了沿着管路向前流动外，个质点的运动速度大小和方向都会随时发生变化，质点之间相互碰撞混合。

　　9、Re：小等于2000，层流；大等于4000，湍流；在2000~4000范围内可能是层流或湍流，与外界干扰有关，称为过渡区。

　　10、层流底层：靠近管壁处属于层流层，沿半径方向的速度梯度大，附在管壁上的一层流体的流速为零。由于液体有粘性，临近管壁处的流体受管壁处流体曾的约束作用，其流速不打，仍然保持一层作层流流动的薄层，其厚度岁Re的增大而减小

　　11、自来水的常用流速：1~1.5m/s

　　南京大学化工原理的复习资料

　　一般气体（常压）：10~20m/s

　　12、摩擦阻力系数与d、?、u、?有关，与Re成反比

　　13、局部阻力（由阀门和管件产生的）系数?：hf=?u2/2

　　进口阻力系数

　　出口阻力系数

　　14、测速管（皮托管）的构造：由两根完成直角的同心套管组成，内壁无孔，外管壁上近断点处沿管壁的圆周开有若干个测压小孔，两管之间环隙的端点是封闭的。测流速时，测速管的管口正对着流体的流动方向，U型管差计的两端分别与测速管的内管和套管环隙相连。 内管测量的能量是静压能p1/?和动能u12/2之和，外观测的是静压能p1/?

　　15、文丘里流量计使得流体从收缩到扩大都有一定搞得型面引导，产生的涡流区更小，机械能量损失也更小，故测得的流量系数比孔板流量计大

　　第二章流体输送机械

　　离心泵的工作原理：启动前，先将泵壳内灌满被输送的液体。启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口处被甩到叶轮外围，以很高的流速流入泵壳，液体留到蜗形通道后，由于洁面逐渐增加，大部分动能转变为静压能。液体以较高的压力产品能够亚出口进入到排出管，输送到需要的场所。

　　2、气蚀现象：当叶轮入口处最低压力点处的压力降到液体在该处温度下的饱和蒸气压p时，液体将有部分气化，还有溶解于液体的气体解析出来，生成定量小气泡。这些气泡随液体流动到叶轮内压力高于p区域时，会突然破裂，其中的整齐迅速凝结，周围的液体高速冲向刚小时的气泡中心，带来很高的局部冲击压力，冲击叶轮，发生噪声，引起震动。金属表面受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学服饰等，是叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。

　　3、特性曲线（H、P、?与qv之间的关系）：数值是额定转速和标定状况（一个大气压，20℃清水）下的数值

　　①H-qv（单调减）

　　平坦：流量变化较大而压头变化不大

　　陡降：流量变动很小时扬程变化很大

　　②P-qv（单调增）：启东市先管壁出口阀

　　③?-qv（先增后减）：最高效率点即为泵的设计工况点，该点对应的扬程和流量下操作最经济

　　4、离心泵工作点的选择：离心泵特性曲线与管路特征曲线焦点的流量与压头，该点的流量与压头既是管路系统所要求，又是离心泵能提供的。

　　若对应效率是在最高效率趣，则该工作点是适宜的。

　　5、随着安装高度增高，有效气蚀余量减小，当减至与必需气蚀余量相等时，是开始发生气蚀的临界情况，此时对应的是最大高度。对于某一型号的离心泵，若流量确定，则必需气蚀余量为定值。

　　最大允许安装高度：允许气蚀余量对应的安装高度

　　6、离心泵型号：清水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂质泵??

　　确定输送系统的流量和压头?选择泵的类型和型号?校核特性参数

　　南京大学化工原理的复习资料

　　第四章传热

　　1、牛顿冷却定律（对流传热速率方程）Q（对流传热效率）=?A?t

　　?对流传热系数（膜系数）；A传热面积；?t对流传热温度差

　　2、影响对流传热系数的因素：流体的物理性质（密度、黏度、比热容、热导率、体积膨胀系数）；流体对流起因；流体流动状态；流体的相态变化；传热面的形状、相对位置 尺寸

　　3、对流传热特征数

　　Nu：对流传热系数的特征数。对于低黏度流体，Nu=0.023Re0.8Prn

　　Re：流体的流动状态和湍东成都对对流传热的影响

　　Pr：流体物性对对流传热的影响

　　Gr：自然对流对对流传热的影响

　　4、蒸汽在垂直管外膜状冷凝的对流传热系数和高度关系示意图：P137

　　5、常压下水沸腾时对流传热系数与过热度之间的关系示意图：P140

　　6、热管式换热器（在长方形课题中安装许多热管，壳体中间有隔板，是高温气体和低温气体隔开）的工作原理：工作液在在蒸发端从高温气体得到热量而蒸发为蒸汽，在蒸汽压力差的作用下流向冷凝端向低温气体放出热量而冷凝为液体。此冷凝液在吸液网的毛细管作用下流回蒸发端，再次受热而汽化。不断循环，将热量从蒸发端传到冷凝端。

　　7、列管式换热器低黏度液体的流速范围：管程（0.5-3），壳程（0.2-1.5）

　　折流挡板切口大小与间距对流动的影响：太大或太小都会产生流动“死区”，不利于传热，增加流体阻力（过小则检修不方便，流体阻力大；过大则不能保证流体垂直流过管束，是对流传热系数降低）

　　8、强化换热器：增大传热平均温度差，增大单位体积的传热面积，增大总传热系数

　　第五章吸收

　　1、亨利定律：一定温度下，稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与液相中溶质的摩尔分数成正比（*pA=Ex） E-亨利系数（KPa）

　　2、选择吸收剂需要考虑的因素：对被吸收的组分有较大溶解度，较好选择性；较低的蒸气压；化学稳定性；腐蚀性；粘度要低；比热要小；不易燃；易于再生；价廉。

　　3、组分A通过静止组分B的扩散模型（有A、B双组份气体混合物与液体溶剂接触，组分A溶解与液相，组分B不溶于液相，吸收过程是A 通过静止组分B的单方向扩散） 漂流因子（移动因子）p/pBm在传质速

　　率方程中大于1，因为在单方向扩散时

　　除了有分子扩散还有混合物的整体移

　　动。漂流因子越大表明整体移动在传质

　　中所占分量越大。当气相中组分A的浓

　　度很小时，各处pB接近于1，此时整体

　　移动可以忽略不计，可看作等摩尔逆向

　　扩散。

　　4、两相间传质的双膜理论：

　　①气液两相接触时，

　　在相界面两侧分别

　　南京大学化工原理的复习资料

　　存在这呈层流流动搞得稳定膜层（有效层流膜层）。溶质分子以扩散的方式连续通过这两个膜层，膜层外的气液两相主题中呈湍流状态。膜层的厚度主要随流体流速而变，流速愈大厚度俞小

　　②相界面上气液两相互成平衡，界面上没有传质阻力

　　③在膜层以外的主体内，由于充分的湍懂，溶质的浓度基本上均匀，及主体中没有浓度梯度存在

　　由以上假设把吸收过程简化为气液两膜层的分子扩散，这两薄膜构成了吸收过程的主要阻力，溶质以一定的分压差及浓度差克服两膜层的阻力，膜层以外几乎不存在阻力。

　　5、气膜控制：当溶质的溶解度很大，即其相平衡常数m很小时，液膜传质阻力m/kx比气膜传质阻力小很多，此时传质阻力集中与气膜中，称为气膜（阻力）控制（要提高总传质系数，应加大气相湍动程度）

　　液膜控制：当溶质的溶解度很小，即m值很大时，气膜阻力比液膜阻力小很多，此时传质阻力主要集中在液膜中，称为液膜（阻力）控制（要提高总传质系数，应增大液相湍动程度）

　　6、适宜液气比是最小液气比的1.1~2倍

　　7、填料的性能参数：比表面积（单位体积填料层中所具有填料表面积），空隙率（单位体积填料层中具有的空隙体积），堆积密度（单位体积填料层的密度），干填料因子（比表面积与空隙量组成的符合量），填料因子

　　8、液泛：当填料层几乎充满液体，气体通过填料层的压力降迅速上升，并有剧烈波动，表现为曲线垂直上升，发生液泛。液泛之后，空塔气速稍有增加，液体降受阻而积聚在填料层中，不能向下流动，甚至从塔顶溢出。

　　9、填料塔操作气速是泛点气速的0.5~0.8倍

　　第六章蒸馏

　　1、拉乌尔定律：溶液中溶剂的蒸汽分压等于纯溶剂的蒸气压与气液相组成的乘积

　　pA=????xA

　　2、平衡蒸馏：原料液从加热器留到分离器过程中，压力逐渐减小，绝热蒸发。气液两相充分接触而达到平衡，气液混合物以切线方向闪蒸进入分离器。平衡蒸馏为稳定连续过程，生产能力大，适用于原料的初步分离。

　　3、理论塔板：使气液两相达到平衡的塔板称为一块理论板

　　4、全回流作用：塔顶上升蒸汽冷凝后全部回流至塔内

　　5、进料板上物料衡算：P250

　　6、进料热状态参数（单位进料流量引起的提馏段与精馏断下将液体流量之差值）

　　7、精馏计算：P254

　　8、回流比R增大，R’也增大，对一定分离要求所需要的理论板数减少

　　R一定时，q越大，所需理论塔板数越少

　　R’一定时，q越大，所需理论塔板数越多

　　9、回流比的选择：介于全回流时回流比和最小回流比之间

　　10、最小回流比：当回流比减少到某一数值时，两操作线的交点P将落在平衡曲线上。此时在平衡曲线和操作线之间绘阶梯，小无穷多的阶梯才能到达P点，这时的回流比成为最小回流比

　　11、适宜回流比：最低总费用（设备费用和操作费之和）对应的R即为适宜回流比

　　12、在制定的分离程度条件下，全回流时所需理论塔板数最小——最少理论塔板数