化學工程基礎（第二版）複習資料武漢大學
第二章流體流動與輸送
1、連續性假定：化學工程中所研究的液體流動規律，不論是液體分子的微觀運動，還是流體在生產裝置內的整體機械運動，它都是由無數流體質點所組成的連續介質，因此可以取大量流體分子組成的微團為流體運動質點，並以這樣的質點為研究物件。
2、理想流體：無黏性、在流動中不產生摩擦阻力的流體。
3、相對密度：物質密度與4℃純水密度之比，用符號d表示，量綱為一。
4、平均密度：各組分密度與其相對體積分數乘積之和。
5、流體靜力學方程應用：u形管壓強計、微差壓強計、液位計、液封。u形管壓差計：
,若被測流體為氣體，則簡化為：；微差壓強計：；液位計：
玻璃管液位與裝置內液位登高；液封：。
6、流量：單位時間內通過導管任意橫截面積的流體量為流量，單位：kg·s-1。質量流量與體積流量的關係：。
7、流速：單位時間內流體在導管內流過的距離稱為流速，單位：m·s-1。流速與體積流量：；流速與質量流量：。
8、流速的選擇：建設投資費用和執行操作費用綜合考慮經濟流速。
9、穩態流動：在流體流動系統內，任一空間位置上的流量、流速、壓力和密度等物理引數，只隨空間位置的改變而改變，而不隨時間變化的流動。在連續操作中，流體的流動大多為穩態流動。
10、層流：管中流動流體的質點只沿管軸方向平行流動，而不作垂直於管軸的徑向擾動。（或稱滯留），。
11、湍流：管中流動流體的質點相互擾混，使六題質點的流動速率和方向呈現不規則變化，甚至形成渦流，（或稱紊流）
12、流型的判斷——雷諾數：實驗證明，流體的流動型態除與流速u的的大小有關外，還與管道的直徑d、流體的密度和流體的黏度有關，即：。
13、黏性：流體流動時，往往產生阻礙流體流動的內摩擦力的流動特性。
14、黏度：一般由實驗測定，與壓強關係不大，但受溫度影響。液體的黏度隨溫度的公升高而減小，氣體的黏度隨溫度的公升高而增大。
單位1p=100cp=0.1pa·s=0.1n·s·m-2。
15、牛頓流體：服從牛頓黏性定律的流體，如水、空氣，一般氣體和低分子質量溶液等。
16、運動黏度：流體黏度μ與密度ρ之比，符號用ν表示，單位m2·s-1
17、邊界層：壁面附近流速變化較大的區域，u=0-99%u0，流動阻力主要集中在此區域。
18、主流區：流速基本不變化，u≥98%u0，流動阻力可忽略。
19、穩定段長度l0：流體流動從管道入口開始形成邊界層起直到發展到邊界層在管道中心匯合為止的長度，與流體流動的雷諾數有關。
20、邊界層分離：當流體通過曲面（圓柱體表面、球面等）流動時，則出現邊界層脫離固體壁面的流動現象。還通常發生在管道截面突然收縮或擴大，突然改變流動方向，以及流動過程中遇到障礙物等處。
21、形體阻力:由於固體表面的形狀致使流體流動時產生漩渦而導致的能量損失。
22、流速分布：一半管中心處的流速最大，越靠近管壁流速越小，緊靠管壁的流速等於零。平均流速為最大流速的一半，圓管內流體做穩態層流流動時的流速呈拋物線分布。
23、不可壓縮流體：密度在流體流動中不發生變化，可視為常數。
24、直管阻力：又稱沿程阻力，是流體沿直管流動時因摩擦而產生的能量損失。
25、區域性阻力：流體通過管路中的管件、閥門時，由於變徑、變向等區域性障礙，導致邊界層分離產生漩渦而造成的能量損失。流體流動阻力的大小與流體的性質、流動型態、管路的特性和長度等因素有關。
26、摩擦係數：1n流體在管道中流經一段與管道直徑相等的距離所造成的壓頭損失與其所具有的動壓頭之比，與剪應力有關，是流體物理性質和流動形態的函式。
27、相對粗糙度：ε/d為管壁絕對粗糙度ε和管徑d之比。量綱為一。粗糙度的大小並未改變層流的速度分布和內摩擦規律。
28、當量直徑：①非圓形管道:流道橫截面積的4倍除以流體浸潤周邊的長度，；②套管環隙：外管內徑與內管外徑之差，。③當量直徑越大，阻力損失越小；圓管阻力損失小於方管。
29、流體流量的測量：孔板流量計、轉子流量計。前者阻力損失較大。
30、流體流動連續方程：，適用於穩態流動流體。在圓管中有：。
31、流體流動系統的能量衡算：（1）位能：流體在重力作用下，因其距離基準面有一定高度而具有的能量，稱為位能，表示式為：
，單位：j·s-1或w；（2）動能：流體運動具有的能量，表示式為：
，單位：j·s-1或w；（3）壓力能：具有流動系統的流體應具有能克服該壓強做功所需要的能量，表示式為：
；（4）熱力學能：；（5）輸送機械獲得能量：w；（6）摩擦能量損失：
e失。32、實際流體伯努利方程：，其中，為有效壓頭，即揚程，；為壓頭損失，。
33、流體動力學方程：，理想流體：w=0，e失=0。
34、流體靜力學方程：或，w=0，hf=0，u1=u2=0，不可壓縮流體。
35、范寧公式：或，適用於不可壓縮流體的穩態流動，既可用層流，有可用湍流，層流時，，。
36、離心幫浦由葉輪和幫浦殼組成。
37、離心幫浦工作原理：先將液體注滿幫浦殼，葉輪逆時針高速旋轉，將液體甩向葉輪邊緣，產生高的動壓頭，由於幫浦殼液體通道設計成介面擴大的形狀，高速流體逐漸減速，由動壓頭變為靜壓頭，所以液體流出幫浦殼時具有高壓。在液體被甩向葉輪邊緣的同時，葉輪中心液體減少，出現負壓，則常壓下液體不斷補充至葉輪中心處，於是，離心幫浦葉輪源源不斷輸送液體。
38、氣縛：離心幫浦啟動時必須先使幫浦內充滿液體，這一操作過程稱為灌幫浦。如果不進行灌幫浦，幫浦內充滿空氣，則由於空氣密度太小，造成的壓差或幫浦吸收入口的真空度很小而不能將液體吸入幫浦內的現象。
39、避免氣縛：①吸入管應不漏入空氣②在吸入管底口安裝底閥，不能使停電時幫浦內液體流出③不用於輸送因抽吸而沸騰汽化的低沸點液體或高溫液體。
40、揚程：幫浦對每牛頓重力的液體提供的能量，也稱壓頭。單位m。
41、流量：幫浦在單位時間內輸送液體的體積，又稱送液能力。即為體積流量，單位m3·s-1。
42、軸功率：電動機或其它原動機直接傳遞給幫浦軸的功率，用p表示。軸功率大於有效功率pe。
離心幫浦的效率一般在50%-70%之間，有些大型幫浦可以超過80%。為幫浦選電動機時，考慮幫浦在超負荷運轉以及機械傳動功率，而計入適當的安全係數，配用電動機功率應大於軸功率。（軸功率越小，安全係數越大）
43、離心幫浦特性曲線：①流量增加，幫浦的揚程減小②流量增加，軸功率增大③隨著流量的增加，離心幫浦效率先增加，達到峰值後反而下降。
44、高效區：由於輸送條件的種種限制，往往不能保證幫浦在最高效率點下工作，於是將最高效率的92%區域規定為幫浦的高效區。
45、氣蝕：提高幫浦的安裝位置，葉輪進口的壓強（離心幫浦的入口壓強稍微大於輸送液體在該溫度下的飽和蒸氣壓）可能降至輸送液體的飽和蒸氣壓，引起液體部分汽化，含氣泡的液體進入葉輪後，因壓強公升高，氣泡立即聚集，氣泡的消失產生區域性真空，周圍液體以高速湧向氣泡中心，造成衝擊和振動。尤其當氣泡的聚集發生在葉片表面附近時，眾多液體質點猶如細小的高頻水錘撞擊著葉片；另外，氣泡中心可能帶有些氧氣等對金屬材料發生化學腐蝕作用。
幫浦在這種狀態下長期運轉將導致葉片過早損壞的現象稱為氣蝕。
46、離心幫浦在產生氣蝕條件下運轉，幫浦體振動並發出雜訊，流量、揚程和效率都將明顯下降，嚴重時，吸不上液體。為避免氣蝕現象，幫浦的安裝高度不應太高，以保證葉輪中各處壓強高於液體的飽和蒸氣壓 。
47、幫浦的安裝高度：其中hs稱為允許吸上真空高度，用表示，也就是所謂的最大安裝高度。第二項為吸入管路上的流體動壓頭，當較小時，hg較大，故吸入管管徑常大於壓出管管徑，其目的就是為了減小吸入管路中的流體動壓頭。
第三項為吸入管路的阻力損失，為了減小阻力損失以增加幫浦的安裝高度，在吸入管路上應儘量減少管件和閥門的個數。輸送液體溫度越高，允許吸上真空高度就越低。
48、幫浦的效能判定：①揚程②送液能力（體積流量）。
49、離心幫浦的型別：水幫浦（b型、d型、sh型）、耐腐蝕幫浦（f型)、油幫浦（y型）、泥漿幫浦（p型）。離心幫浦的流量調節通過關閉出口閥門的方式調節。
50、往復幫浦：主要由汽缸、活塞、排氣閥和吸氣閥組成，排氣閥和吸氣閥均為單向閥（膨脹體積過大）。分為單動和雙動往復幫浦以及三聯幫浦等。其流量調節方式為旁路加閥。
51、往復幫浦的壓頭與流量無關，它只受幫浦體和輸液管路承壓能力的限制，適用於輸送壓頭高且流量比較大的液體；對於輸送高黏性液體，其效果也比離心幫浦好，但不宜輸送腐蝕性液體和夾有固體顆粒的懸浮液。
傳熱第三章熱量傳遞
1、傳熱分類：包括穩態傳熱與非穩態傳熱。在傳熱進行時，物體各點溫度不隨時間而變、僅隨位置變化的傳熱過程稱為穩態傳熱。傳熱過程中，溫度總是由溫度高的物料傳至溫度低的物料。
2、傳熱的基本方式：按傳熱機理劃分為熱傳導、熱對流和熱輻射。熱傳導是依靠物體內部自由電子運動或分子振動來傳遞熱量。
熱對流是指流體各部分質點發生相對位移而引起的熱量傳遞，只能發生在流體中。只要物體的溫度高於絕對零度，物質的原子和分子就會振動而向外發射各種波長的電磁波，當波長為0.4~40um的電磁波被投射到另一物體上，能夠被該物體吸收變成熱能，故把這一波長範圍內的電磁波稱為熱射線，由於熱的原因而發出輻射能的現象稱為熱輻射。
（黑體）
3、傳熱過程：將熱量由壁面一側通過壁面傳到壁面另一側的過程稱為傳熱過程。
4、間壁式傳熱的三個步驟： 熱流體對壁面的對流傳熱、間壁的熱傳導、壁面對冷流體的對流傳熱。也就是「對流-傳導-對流」串聯的復合傳導方式。
5、面積熱流量q：表示通過固體單位傳熱表面積熱流量的大小，也稱熱流量密度。定義為：。
6、熱流量：在數值上與傳熱量相等。但意義不同。熱流量與傳熱面積和兩流體的平均溫度差成正比。
7、熱流量計算公式為，傳熱量的計算公式。k為總傳熱系數，或；為兩流體的平均溫度差；q為面積熱流量，。前者適用於流體，後者適用於固體表面。
8、等溫面;指某一瞬間溫度場中具有相同溫度值的點組成的面，是平面或曲面。
9、溫度梯度：溫度隨距離的變化率以沿與等面垂直的方向為最大，這一最大變化率的極限值稱為溫度梯度。
10、熱平衡方程：換熱其中兩流體無相變時，；有相變化時，。為換熱器的傳熱量，w；、為熱、冷流體的質量流量，kg·s-1；、為熱、冷流體的比定壓熱容，kj·kg-1·k-1；t1、t2為熱流體的進、出口溫度，、為冷流體的進、出口溫度，k；r為飽和蒸汽的冷凝潛熱，kj·kg-1。
11、傅利葉定律：，q為面積熱流量，λ為導熱係數（），為溫度梯度。負號表示熱流方向和溫度梯度方向相反。
12、導熱係數：，導熱係數在數值上等於單位時間內，溫度梯度為1k·m-1時，經過單位導熱面積所傳遞的熱量。它是物質導熱能力的標誌，數值越大，表示物質導熱能力越強。
①氣體導熱係數最小，液體居中，固體（絕緣材料除外）導熱係數最大②在固體材料中金屬材料導熱係數最大10-100，建築材料次之0.1-1，絕緣材料最小0.01-0.
1。13、固體的導熱係數不僅與物質的種類有關，還與物質的結構、密度、溫度、濕度等因素有關。除水、甘油的導熱係數歲溫度公升高而增加外，其它液體導熱係數都隨溫度公升高而減小。氣體導熱係數在很大壓力變化範圍之內變化很小，可以忽略，但隨溫度公升高而增大。
靜止的氣體導熱系數值很小，其導熱性能差，但對保溫很有利。
化學工程基礎複習總結
第2章 流體流動與輸送 1 連續性假定 化學工程中所研究的液體流動規律，不論是液體分子的微觀運動，還是流涕在生產裝置內的整體機械運動，它都是由無數流體質點所組成的連續介質，因此可以取大量流體分子組成的微團為流體運動質點，並以這樣的質點為研究物件。2 理想流體 無黏性 在流動中不產生摩擦阻力的流體。3...
化學工程基礎實驗心得
豐收後離開大學化學工程基礎實驗心得 以前的化學實驗相比，化學工程基礎實驗注重原理與實踐的結合，著重於培養我們的實踐操作和能力嚴謹的工作作風思考問題能力和團隊合作精神。為將來我們從事化學研究工作奠定了良好的基礎。本學期我們做了七個實驗，這些實驗分別對應著化學工程基礎課程的不同章節，這無形中在實驗的同時...
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化學與生物農學系 化學工程基礎 實驗指導書 陳紅亮編寫 適用專業 化學 安順學院 二oo 九年八月 前言化工基礎實驗作為理科化工基礎課程教學的重要組成部分，屬於工程實驗的範疇，面對的是複雜的工程問題，涉及諸多變數和大小各異的裝置與流程，是一門工程技術實驗課程。開設化工基礎實驗課程，可以對學生進行工程...