1、华东理工大学华东理工大学网络网络教育学院教育学院化工原理化工原理课程课程考考前前复习复习2011年年5月月化工原理化工原理复习复习:第一章第一章 基本概念：基本概念：连续性假定连续性假定 质点质点 定态流动定态流动 粘性的物理本质粘性的物理本质总势能总势能 理想流体与实际流体的区别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牛顿流体与非牛顿流体的区别平均流速平均流速 均匀分布均匀分布 层流与湍流的本质区别层流与湍流的本质区别稳定性与定态性稳定性与定态性 量纲量纲 雷诺数的物理意义雷诺数的物理意义量纲分析实验研究方法的主要步骤量纲
2、分析实验研究方法的主要步骤 摩擦系数摩擦系数完全湍流粗糙管完全湍流粗糙管 驻点压强驻点压强孔板流量计、转子流量计的特点孔板流量计、转子流量计的特点重要公式：重要公式：牛顿粘性定律牛顿粘性定律 静力学方程静力学方程 机械能守恒式机械能守恒式 雷诺数雷诺数 阻力损失阻力损失 ，层流层流 或或 局部阻力局部阻力 当量直径当量直径 dydu gzpgzp2211 fehugzphugzp 2222222111 dGdu Re22udlhf?dqduhVf Re64 232dulhf 22uhf Ade4孔板流量计孔板流量计 ，P 200ACqVgRi)(P第二章第二章 基本概念：基本概念：管路特性方程
3、管路特性方程 输送机械的压头或扬程输送机械的压头或扬程叶片后弯原因叶片后弯原因 气缚现象气缚现象 离心泵特性曲线离心泵特性曲线 离心泵工作点离心泵工作点 离心泵的调节手段离心泵的调节手段汽蚀现象汽蚀现象 必需汽蚀余量必需汽蚀余量(NPSH)r离心泵的选型离心泵的选型(类型、型号类型、型号)正位移特性正位移特性往复泵的调节手段往复泵的调节手段离心泵与往复泵的比较离心泵与往复泵的比较(流量、压头流量、压头)通风机的全压、动风压通风机的全压、动风压 真空泵的主要性能参数真空泵的主要性能参数重要公式：重要公式：管路特性管路特性 泵的有效功率泵的有效功率 泵效率泵效率 最大允许安装高度最大允许安装高度
4、风机全压换算风机全压换算 242)(8VeqgddlzgpH eVeHgqP aePP 5.0)(100 rfVgNPSHHgpgpH TTpp 第四章第四章 基本概念：基本概念：颗粒群平均直径的基准颗粒群平均直径的基准数学模型法的主要步骤数学模型法的主要步骤 过滤速率基本方程过滤速率基本方程过滤常数及影响因素过滤常数及影响因素 opt叶滤机叶滤机 板框压滤机板框压滤机 回转真空过滤机回转真空过滤机加快过滤速率的途径加快过滤速率的途径第五章第五章基本概念：基本概念：斯托克斯区斯托克斯区 牛顿区牛顿区 (自由自由)沉降速度沉降速度 离心分离因数离心分离因数 旋风分离器主要评价指标旋风分离器主要评
5、价指标总效率总效率 粒级效率粒级效率 分割直径分割直径dpc流化床的特点流化床的特点(混合、压降混合、压降)两种流化现象两种流化现象 聚式流化的两种极端情况聚式流化的两种极端情况起始流化速度起始流化速度 带出速度带出速度第六章第六章 基本概念：基本概念：热阻热阻 推动力推动力 强制对流强制对流 自然对流自然对流Nu=0.023Re0.8Prb的定性尺寸、定性温度，的定性尺寸、定性温度，b值值液体沸腾的两个必要条件液体沸腾的两个必要条件 核状沸腾核状沸腾 膜状沸腾膜状沸腾 临界点临界点 蒸汽冷凝的两种形式蒸汽冷凝的两种形式 排放不凝性气体排放不凝性气体传热过程的控制步骤传热过程的控制步骤 K与与
6、A的对应的对应逆流逆流 并流并流 冷、热流体流动通道的主要选择原则冷、热流体流动通道的主要选择原则重要公式：重要公式：牛顿冷却定律牛顿冷却定律 努塞尔数努塞尔数 普朗特数普朗特数 圆管内强制湍流圆管内强制湍流 受热受热b=0.4,冷却冷却b=0.3传热系数传热系数 传热基本方程式传热基本方程式)(WTTq dNu pC PrbdPrRe023.08.0 2212111111ddRddRKm mtKAQ 2121lntttttm 热量衡算式热量衡算式 或或 )()(21222111ttCqTTCqQpmpm rqQm1 第八章第八章 基本概念：基本概念：吸收的目的和基本依据吸收的目的和基本依据
7、解吸方法解吸方法相平衡常数及影响因素相平衡常数及影响因素传质阻力控制传质阻力控制 低浓度气体吸收特点低浓度气体吸收特点 最小液气比最小液气比 NOG的计算方法的计算方法 常用设备的常用设备的HOG吸收剂三要素及对吸收结果的影响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化学吸收与物理吸收的区别重要公式：重要公式：亨利定律亨利定律 ，；相平衡；相平衡 对流传质对流传质 总传质系数总传质系数 传质速率方程式传质速率方程式 Expe HCpe mxye)()()()(xxkyykCCkppkNixiyiLigA xyykmkK 11)()(xxKyyKNexeyA 吸收过程基本方程式吸收过
8、程基本方程式 对数平均推动力对数平均推动力 吸收因数法吸收因数法 最小液气比最小液气比 物料衡算式物料衡算式 myyyeyOGOGyyyaKGyydyaKGNHH 211222112211ln)()(mxymxymxymxyym )1ln(112221LmGmxymxyLmGLmGNOG 2121min)(xxyyGLe )()(2121xxLyyG 第九章第九章 基本概念：基本概念：蒸馏的目的及基本依据蒸馏的目的及基本依据 泡点泡点 露点露点总压对相对挥发度的影响总压对相对挥发度的影响 精馏的必要条件精馏的必要条件理论板理论板 板效率板效率 恒摩尔流假设及主要条件恒摩尔流假设及主要条件加料热
9、状态参数加料热状态参数q值的含义及取值范围值的含义及取值范围建立操作线的依据建立操作线的依据 最优加料位置最优加料位置 全回流全回流 最小回流比最小回流比 最适宜回流比最适宜回流比相平衡方程相平衡方程 物料衡算物料衡算 轻组分回收率轻组分回收率 q线方程线方程 塔内气液流率塔内气液流率 精馏段操作方程精馏段操作方程 xxy)1(1 WDF WDfWxDxFx fDAFxDx 11 qxxqqyfqFRDqFLL FqDRFqVV)1()1()1(11 RxxRRyD提馏段操作方程提馏段操作方程 最小回流比最小回流比 VWxxVLyW eeeDxyyxR min第十章第十章基本概念：基本概念：对
10、传质过程最有利的理想流动条件对传质过程最有利的理想流动条件板式塔三种气液接触状态板式塔三种气液接触状态全塔效率全塔效率 操作弹性操作弹性 常用塔板类型常用塔板类型常用填料类型常用填料类型 载点载点 泛点泛点最小喷淋密度最小喷淋密度 等板高度等板高度HETP第十一章第十一章 基本概念：基本概念：萃取的目的及原理萃取的目的及原理 溶剂的必要条件溶剂的必要条件分配系数分配系数 选择性系数选择性系数第十三章第十三章 基本概念：基本概念：过程方向的判据过程方向的判据 tas与与tw在物理含义上的差别在物理含义上的差别重要公式：重要公式：湿度湿度 相对湿度相对湿度 ,当当 ;,当当焓焓 比容比容 湿球温度
11、湿球温度 绝热饱和温度绝热饱和温度水水汽汽水水汽汽水水汽汽水水汽汽空空气气水水ppppppMMH 622.0Spp水汽水汽 ppS pp水汽水汽 ppS HtHI2500)88.101.1(273273)184.22294.22(tHvH)(HHrkttWWHW )(HHCrttaSHaSaS 路易斯规则路易斯规则 空气空气-水系统水系统 WaStt 第十四章第十四章 基本概念：基本概念：物料去湿的常用方法物料去湿的常用方法 对流干燥过程的特点对流干燥过程的特点td,tW,t 的大小关系的大小关系改变湿空气温度、湿度的工程措施改变湿空气温度、湿度的工程措施平衡蒸汽压曲线平衡蒸汽压曲线 结合水与
12、非结合水结合水与非结合水平衡含水量平衡含水量 自由含水量自由含水量恒速干燥阶段物料表面温度恒速干燥阶段物料表面温度临界含水量及其影响因素临界含水量及其影响因素 热效率热效率重要公式：重要公式：干燥速率干燥速率 恒速段速率恒速段速率连续干燥连续干燥 物料衡算物料衡算 预热器预热器 理想干燥理想干燥 热效率热效率 ddXAGNCA )()(WWWHAttrHHkN )()(1221HHVXXGWC )(01IIVQ 12II 0121tttt 复习迎考：复习迎考：一、概念题：一、概念题：2530%形式：填空、是非、选择、简答形式：填空、是非、选择、简答二、计算题：二、计算题：7075%主要内容：主
13、要内容：(带泵带泵)输送管路、传热计算、输送管路、传热计算、吸收、精馏吸收、精馏 干燥干燥(比例较小比例较小)典型试卷分析典型试卷分析一、填空（一、填空（2525分）分）1 1、对于气体，温度升高，粘度、对于气体，温度升高，粘度 ；对于液体，温度降低，粘度对于液体，温度降低，粘度 。水在管道。水在管道中的常用流速范围是中的常用流速范围是 m/s m/s；低压气体在；低压气体在管道中的常用流速范围是管道中的常用流速范围是 m/sm/s。2 2、湍 流 与 层 流 的 根 本 区 别 在、湍 流 与 层 流 的 根 本 区 别 在于于 。在圆形直。在圆形直管内，如管内，如Re=1600Re=160
14、0，则，则=，管内的平均流，管内的平均流速是管中心流速的速是管中心流速的 倍。倍。3 3、流体以一定的质量流量在水平直管内作、流体以一定的质量流量在水平直管内作层流流动时，层流流动时，Re Re 值随管径增加而值随管径增加而 ，随流，随流体密度增加而体密度增加而 ；压降随管子相对粗糙度增；压降随管子相对粗糙度增加而加而 。（增大、减小、不变、不确定）。（增大、减小、不变、不确定）一、一、1增大，增大，增大，增大，13，8152流体质点是否存在着脉动性，流体质点是否存在着脉动性，0.04，0.53降低，不变，不变降低，不变，不变4属于正位移泵形式，除往复泵外，还有属于正位移泵形式，除往复泵外，还
15、有 ，等型式。等型式。5往复泵的流量调节方法有往复泵的流量调节方法有 和和 。6启动离心泵前，应先启动离心泵前，应先 和和 。7、吸收操作的依据是、吸收操作的依据是_；精馏操作的依据是精馏操作的依据是_。8、精馏操作中，若、精馏操作中，若 上升，而回流量上升，而回流量L和进料状和进料状态（态（F，xf，q）均保持不变，则）均保持不变，则 R_，xD_，xW_,_。(变大，变小，不变，不确定变大，变小，不变，不确定)9吸收、解吸操作时，低温对吸收、解吸操作时，低温对_有利；有利；低压对低压对_有利。有利。VL/V一、一、4齿轮泵，螺杆泵齿轮泵，螺杆泵5旁路阀，改变转速旁路阀，改变转速6灌泵，排气
16、灌泵，排气7气体各组分溶解度的不同，气体各组分溶解度的不同，液体混合物各组分挥发度的不同液体混合物各组分挥发度的不同8变小，变小，变小，变小变小，变小，变小，变小9吸收，解吸吸收，解吸10恒摩尔流的主要前提是恒摩尔流的主要前提是_。连续精馏塔设计时，如将原来的泡点回流改为冷连续精馏塔设计时，如将原来的泡点回流改为冷回流，其他设计条件不变，则所需理论板数回流，其他设计条件不变，则所需理论板数_（增加、减少）。（增加、减少）。11、在常压下，常温不饱和湿空气经预热器间接、在常压下，常温不饱和湿空气经预热器间接加热后，该空气的下列状态参数有何变化？湿度加热后，该空气的下列状态参数有何变化？湿度H_，
17、相对湿度，相对湿度_，湿球温度，湿球温度tw_，露点，露点td_，焓，焓I_。（升高，降低，不变，不确定）。（升高，降低，不变，不确定）一、一、10混合物各组分的摩尔汽化潜热相等，减少混合物各组分的摩尔汽化潜热相等，减少11不变，降低，升高，不变，升高不变，降低，升高，不变，升高二、带泵管路二、带泵管路(18(18分分)图示输水管路，用离心泵将江水输送至常压高位图示输水管路，用离心泵将江水输送至常压高位槽。已知吸入管直径槽。已知吸入管直径70703mm3mm，管长，管长l lABAB=25m=25m，压出管直径压出管直径60603mm3mm，管长，管长l lCDCD=80m=80m（管长均包（
18、管长均包括局部阻力的当量长度），摩擦系数括局部阻力的当量长度），摩擦系数均为均为0.0250.025，Z=11mZ=11m，离心泵特性曲线，离心泵特性曲线为为H He e=30-6=30-610105 5q qV V2 2，式中，式中H He e：m m；q qV V：m m3 3/s/s。试求：。试求：(1)(1)管路流量为多少管路流量为多少m m3 3/h/h，(2)(2)旱季江面下降旱季江面下降2 2m m，与原流量相比，此时流与原流量相比，此时流量下降百分之几？量下降百分之几？解解:(1)(1)管路特性：管路特性：He=Z+p/g+8lHe=Z+p/g+8l1 1q qV V2 2/(
19、/(2 2gdgd1 15 5)+)+8l 8l2 2q qV V2 2/(/(2 2gdgd2 25 5)=11+8=11+80.0250.025(25/0.064(25/0.0645 5+80/0.054+80/0.0545 5)q qV V2 2/(2 29.81)=11+4.089.81)=11+4.0810105 5q qV V2 2泵的特性：泵的特性：He=30He=306 610105 5 q qV V2 2He=He He=He 解得解得q qV V=4.34=4.341010-3-3m m3 3/s=15.6 m/s=15.6 m3 3/h/h(2)(2)当江面下降当江面下降
20、2 2m m时，时，He=13+4.08He=13+4.0810105 5q qV V2 2，He=He He=He 解得解得q qV V=4.11=4.111010-3-3m m3 3/s=14.78 m/s=14.78 m3 3/h/h流量下降流量下降(4.34-4.11)/4.34=5.4%(4.34-4.11)/4.34=5.4%三、传热计算（三、传热计算（2020分）分）在某套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液，苯在在某套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液，苯在54542 mm2 mm的钢管内流动。的钢管内流动。120120的饱和水蒸汽在的饱和水蒸汽在环隙冷凝。已测出苯的进口温度为环隙冷凝。
21、已测出苯的进口温度为3030，出口温，出口温度为度为6060，流量为，流量为4000 kg/h4000 kg/h。苯和水蒸汽的的对。苯和水蒸汽的的对流给热系数分别为流给热系数分别为500500W/mW/m2 2K K和和1000010000W/mW/m2 2K K，管内，管内壁的污垢热阻为壁的污垢热阻为0.00040.0004m m2 2K/WK/W，忽略管壁热阻、，忽略管壁热阻、管外壁的污垢热阻及热损失。已知操作条件下苯管外壁的污垢热阻及热损失。已知操作条件下苯的热容为的热容为1.91.9kJ/kgkJ/kgK K，蒸汽的汽化潜热为，蒸汽的汽化潜热为2204kJ/kg2204kJ/kg，试求
22、：，试求：1 1、饱和水蒸汽的消耗量；、饱和水蒸汽的消耗量；2 2、套管的长度。、套管的长度。解：解：1 1）2 2）=73.99=73.99 )3060(190036004000)(1222 ttCqrqQpmmW41033.6 hkgskgrQqm/4.103/0287.01022041033.6341 24/5.371)0004.05001(50541011mWK 6012030120ln3060ln2112 tTtTtttm99.735.3711033.64 mtKQA计计230.2m 054.014.330.2 外外dAL m58.13 四、吸收计算（四、吸收计算（17分）分）某填料
23、吸收塔，用清水逆流吸收混合气中的某填料吸收塔，用清水逆流吸收混合气中的可溶组分可溶组分A。入塔气体中。入塔气体中A组分浓度组分浓度 y1=0.05（摩（摩尔分数，下同），相平衡尔分数，下同），相平衡 y=0.4x，回收率要求，回收率要求95%，操作液气比为最小液气比的，操作液气比为最小液气比的1.4倍。填料的倍。填料的传质单元高度为传质单元高度为0.2m。1、所需的填料层高度为多少？、所需的填料层高度为多少？2、在上述塔高下进行操作，现入塔气体中、在上述塔高下进行操作，现入塔气体中A组分浓度上升为组分浓度上升为 y1=0.06，则出塔气体浓度将为，则出塔气体浓度将为多少？多少？解：解：1）x2
24、=0,=7.02 0025.005.0)95.01(2 y38.095.04.00/)(121min mmyyyGL532.038.04.1)(4.1min GLGL752.0532.04.0 LmG11)1ln(11LmGLmGLmGNOG 752.095.011)752.01ln(752.011 H=HOGNOG=0.27.02=1.40m 2）H不变，不变，NOG不变，不变，得得y2=0.003 22212221mxymxymxymxy 06.00025.005.02y 五、精馏计算（五、精馏计算（20分）分）用板式精馏塔在常压下分离苯用板式精馏塔在常压下分离苯甲苯溶液，甲苯溶液，塔顶设
25、全凝器，塔釜间接加热，苯对甲苯的平均塔顶设全凝器，塔釜间接加热，苯对甲苯的平均相对挥发度为相对挥发度为=2.47。进料为。进料为150 kmol/h、含苯、含苯0.4（摩尔分数，下同）的饱和蒸汽。要求塔顶馏（摩尔分数，下同）的饱和蒸汽。要求塔顶馏出液组成出液组成xD=0.97，塔釜残液组成，塔釜残液组成xW=0.02。所用。所用回流比为最小回流比的回流比为最小回流比的1.5倍。试求：倍。试求：1、塔顶产品量、塔顶产品量D和塔底产品量和塔底产品量W；2、精馏段操作线方程；、精馏段操作线方程；3、操作时，全凝器冷凝液组成为、操作时，全凝器冷凝液组成为0.97，求由，求由塔顶往下第二块理论板上升的汽相组成。塔顶往下第二块理论板上升的汽相组成。解：解：1）xF=0.4,=60kmol/h W=F-D=90kmol/h2）q=0,ye=xF=0.4,R=1.5Rm=4.56精馏段精馏段 =0.820 x+0.1745WDWFxxxxFD )(02.097.0)02.04.0(150 213.04.047.147.24.0 ex04.3213.04.04.097.0 eeeDmxyyxR56.597.056.556.4 xy3）y1=xD=0.97,得得y2=0.8200.929+0.1745=0.936 929.097.047.147.297.047.147.2111 yyx
