化工原理上复习要点.docx
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化工原理上复习要点
第一章
一重要公式
1连续性方程
2柏努力方程
3阻力计算
（与U型差压计相关）
4阻力计算
（范宁公式）
二相关概念
1、连续介质模型
2、流体力学
3、压强及表示方法（表压、真空度）
4、修正压强及应用条件
5、牛顿粘性定律τ=±μdu/dy适用层流
6、层流与湍流分类、本质
本质区别：
湍流有径向脉动
7、粘度1Pa·s=10P（泊）=1000cP（厘泊）
8、Re=ρud/μ
9、平均速度u=umax/2（管中心，层流）
10、边界层及分离
11因次分析法
12、局部阻力
Re<2000（层流）
>4000（湍流）
13、de=4rhrh=流道面积/润湿周边长
14、管道突然扩大、缩小
15、并联特点：
∑hf相等
16、测量—
（1）点速度毕托管;
（2）流量:
孔板文丘里
de=d2-d1
转子a）特点：
恒u，恒△Pm，变截面；
b）标定：
例题
1常温的自来水从高位槽A经φ57mm×3.5mm钢
管送入密闭的容器B内，容器B上方压强表读数为
5.08×104Pa。
高位槽和容器的液面恒定，两者间
的垂直距离为15m，已知直管长度与全部当量长度
之和为83m。
试求该管路最大输水量为多少？
取水
的密度ρ＝1000kg/m3、粘度μ＝1cP、ε＝0.2mm。
解：
依题意画图，见后一页。
以高位槽A的1－1与B容器的2－2间列B.E
第二章
一重要公式
1有效功，效率
2串，并联复合
3比例，切割
4安装高度
二相关概念
1、离心泵结构
①泵壳②泵轴③叶轮④轴封
2、工作原理
旋转叶轮————————
离心力————————
局部负压————————
中心吸入——————
边缘压出
3、欧拉方程
HT=a－bV
He=a－bV2
4、泵的性能曲线三条:
①扬程—V（He~V）②Na~V
③η~V
5、泵的效率分析:
①容积②水力③机械
6、离心泵叶片类型:
①后弯β2<90o②径向β2=90o
③前弯β2>90o
7、工作点：
泵、管路曲线交点；管路特性曲线方
程：
He’=H0+KV2
或者
He’=A+BV2
8、工作点调节方法：
①切割D②比例n③阀门
9、对泵特性影响：
ρ对H无影响,对η无影响,但对
Na~V有影响
10、现象①气缚②气蚀
11、泵选型原则①据液体种类选泵类型；②据V、
He选型号：
（He、V）泵≥（He、V）计算③Na校核
例题
1.水流量为12m3/h，泵的出口处的压力表读数为
1.9at（表），泵的入口处的真空表读数为140mmHg，
轴功率为1.2kW，电动机的转数为2900转/分，压力
表和真空表的距离为0.7m，出口管和入口管直径相
同，求泵的压头H和效率η？
2-20离心泵、往复泵各一台并联操作输水。
两泵“合
成的”性能曲线方程为：
He=72.5－0.00188（V-22）2，
V指总流量。
阀全开时管路特性曲线方程为：
He’=
51+KV2,（两式中：
He、He’--mH2O，V--L/s）。
现停开
往复泵，仅离心泵操作，阀全开时流量为53.8L/s。
试
求管路特性曲线方程中的K值。
解：
只开离心泵时He=72.5-0.00188V2
V=53.8L/s时He=72.5-0.00188V2=72.5－
0.00188⨯53.82=67.06m
He’=51+KV2=51+K⨯53.82
∵He=He’∴K=0.00555m/（L/s）2
3.用离心油泵从贮槽抽液态异丁烷至反应器，贮槽
液面恒定，液面上方压强为660kPa（绝压），泵安装
于贮槽液面以下1.8m处。
吸入管路的压头损失为
1.2m。
输送条件下的异丁烷的密度为530kg/m3，饱
和蒸汽压为645kPa，输送流量下的汽蚀余量为3.3m
试分析该泵能否正常操作。
[与P75例2－5类似]
4.用离心泵将20℃水由贮槽送出，泵的前后各装有
真空表和压力表。
已知泵的吸入管路总阻力和速度
头之和为2mH2O柱。
允许吸上真空高度为5m，大
气压强为1atm，贮槽液面低于泵的吸入口距离
2m。
试求：
（1）真空表读数为多少mmHg？
（2）当水温由20℃变为60℃时发现真空表与压力
表读数骤然下降，此时出现什么故障？
原因何在？
怎样排除？
（要求定量说明）
第三章
一重要公式
1过滤速率基本方程
恒压
恒速
2过滤常数K
3洗涤时间
洗涤速率（板框）
4生产能力G
（板框）
5曳力公式
6Stokes公式
二相关概念
1．颗粒的当量直径：
dev
2．筛分分析：
①频率函数②分布函数曲线
3．柯士尼公式：
4．滤液流速dV/dτ,过滤速率dV/（A.dτ）
5．单位面积上的滤液量：
q=V/A
6．过滤操作过程：
①过滤τF；②洗涤τw；
③清理和组装τR
7．最大生产能力的条件：
τF＋τw＝τR
8.当qe≈0,板框：
叶滤：
9.助滤剂:
（SiO2）硅藻土，珍珠岩，石棉粉，炭粉。
10.自由沉降:
11.重力沉降室：
τ沉≤τ停
12.分离效率：
η
13.分离因素：
K=（uT2/R）/g
14.流态化:
聚式（G-S）、散式（L-S）流化
压降～速度图
△p＝L（1－ε）（ρs－ρ）g
例题
1.某板框压滤机，过滤面积0.1m2，在规定压差
下恒压过滤某悬浮液，得出下列方程式：
（q＋10）2=250（τ＋0.4）
式中单位：
q－－L/m2，τ――min
（1）求过滤249.6min所获得的滤液量为多少？
（2）若先恒速过滤5min，使压差达到规定值后便恒
压过滤，试问：
当总过滤时间仍为249.6min，总共
可得多少滤液？
（3）如果操作压差增大一倍，设滤饼不可压缩，
过滤时间仍为249.6min，总共可得多少滤液？
解:
（1）（q＋10）2=250（τ＋0.4）qe＝10
（q＋10）2=250（249.6＋0.4）q=240L/m2
V=Aq=240×0.1＝24L
:
（2）恒速过滤τ1＝5min得滤液量q1：
q12＋q1qe＝（1/2）Kτ1
q12＋10q1＝（1/2）×250×5q1=20.5L/m2
恒压：
（q2－q12）＋2qe（q－q1）＝K（τ－τ1）
（q2-20.52）＋2×10×（q-20.5）＝K（249.6－5）
q=239.2L/m2
V=Aq=239.2×0.1＝23.9L
（3）操作压差增大1倍，过滤常数增大1倍K’＝500
（q＋10）2=500（249.6＋0.4）q=343.5L/m2
V=Aq=343.5×0.1＝34.35L
2.用某板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液，要求经
过2小时得滤液4m3,不计滤布阻力,若已知过滤常
数K＝1.634×10-3m2/h，试求:
（1）若框的尺寸为1000mm×1000mm×35mm，则
需要滤框和滤板各多少块？
（2）过滤终了用水进行洗涤，洗涤水的粘度和滤液
相同，洗涤压力和过滤压力相同，若洗涤水用量
为0.4m3，试求洗涤时间？
（3）若辅助时间为0.4h，求该压滤机的生产能力？
解:
（1）过滤面积A=2×1×1×n＝2n
不计滤布阻力，恒压过滤方程为V2=KA2τ
所以A＝V/（Kτ）0.5
＝4/（1.634×10-3×2）0.5=70m2
则框数n＝70/2＝35（个）
板数n＋1＝36块
（2）洗涤时间为τW＝8Jτ=8×\u65288X0.4/4）×2＝1.6h
（3）压滤机的生产能力为：
G＝V/（τ+τW+τR）
=4/（2+1.6+0.4）=1m3（滤液）/h
第四章
一重要公式
1传热速率方程
2热量衡算
3K
4圆直管湍流
二相关概念
1．传热的三种方式：
①热传导，②对流，③辐射。
2．热交换方式：
①直接②间接。
3．热传导速率①Fourier：
②
4牛顿冷却定律
（1）流体被冷却时，T=T－TW;
（2）流体被加热时，T=TW－T
5．四个准数
（1）Nu＝L/λ，努塞尔特准数（Nusselt），表示对流
传热系数的准数；
（2）Re＝ρLd/μ，雷诺准数（Reynolds）,表示流动状
态影响的准数；
（3）Pr＝Cpμ/λ，普兰特准数（Prandtl）,表示物性影
响的准数；
（4）Gr=L3ρ2βg
t/μ2，格拉斯霍夫准数（Grashof）,
表示自然对流影响的准数
6．=
7.蒸汽冷凝：
（1）竖管（壁）层流：
（2）水平管外（因：
d小，总处于－层流）
8．大容积饱和沸腾曲线：
自然对流、泡（核）状沸腾、膜状沸腾
9．自动模化区:
与设备尺寸无关
10．强化手段：
例题
1.在研究污垢对传热的影响时，采用φ28×1mm
之铜管,水在管内流动，水蒸气在管外冷凝。
传热
系数K在很宽的水的流速范围内,对清洁管和污垢管
可用如下方程表示:
1/K=0.00020+1/（500u0.8）清洁管
1/K=0.00070+1/（500u0.8）污垢管
式中:
K--传热系数,kcaL/（m2·h·℃）
u--水的流速,m/s
=1/（500u0.8）--水的对流给热热阻，（m·h·℃）/kcal
试求污垢热阻和蒸汽冷凝给热系数。
已知:
铜的导
热率λ=330kcal/（m·h·℃）
解:
因铜管管壁很薄,内外管径比近似为1,则传热系
数K的表达式:
1/K=1/1+/λ+Rs+1/2
因题给条件,清洁管经验式中的数值0.00020应是管
壁及蒸汽冷凝给热热阻,故两方程相减得污垢热阻
Rs=0.00050[（m·h·℃）/kcal]
铜的导热率λ=330[kcal/（m·h·℃）]
管壁热阻
/λ=0.001/330=0.000003[（m2·h·℃）/kcal]
可以略去不计，故:
1/1=0.00020
所以蒸汽冷凝给热系数
1=1/0.00020=5000[kcaL/（m2
2.有一列管式换热器,装有φ25×2.5mm钢管300
根,管长为2m。
要求将质量流量为8000kg/h的常压
空气于管程由20℃加热到85℃,选用108℃饱和蒸
汽于壳程冷凝加热之。
若水蒸气的冷凝给热系数
为ao=104W/（m2·K）,管壁及两侧污垢的热阻均忽略
不计,而且不计热损失。
已知空气在平均温度下的
物性常数为cpc=1kJ/（kg·K）,λ=2.85×10-2W/（m·K）,
μ=1.98×10-5（Pa·s）,Pr=0.7。
试求:
（1）空气在管内的对流给热系数;
（2）求换热器的总传热系数（以管子外表面为基准）;
（3）通过计算说明该换器能否满足需要?
（4）计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。
2.解:
（1）di=25-2.5×2＝20cm＝0.02m，G=W/A
G=8000/（3600×0.785×0.022×300）=23.59kg/（s.m2）
Re=diuρ/μ=diG/μ=0.02×23.59/（1.98×10-5）
=2.38×104>104
Pr=0.7L/di=2/0.025=80
∴i=0.023（λ/di）Re0.8Pr0.4
=0.023×（2.85×10-2/0.02）×（2.38×104）0.8×0.70.4
=90.1W/（m2·℃）
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