化工原理題庫(kù)(化工原理基本知識(shí)點(diǎn))
1.化工原理基本知識(shí)點(diǎn)
物理化學(xué)變化的單個(gè)操作過(guò)程，如過(guò)濾、蒸餾、萃取。
四個(gè)基本概念：物料衡算、能量衡算、平衡關(guān)系、過(guò)程速率。
牛頓黏性定律：F=±τA=±μAdu/dy,(F：剪應(yīng)力；A：面積；μ：粘度；du/dy：速度梯度)。
兩種流動(dòng)形態(tài)：層流和湍流。流動(dòng)形態(tài)的判據(jù)雷諾數(shù)Re=duρ/μ；層流—2000—過(guò)渡—4000—湍流。當(dāng)流體層流時(shí)，其平均速度是最大流速的1/2。
連續(xù)性方程：A1u1=A2u2；伯努力方程：gz+p/ρ+1/2u2=C。
2.求化工原理知識(shí)點(diǎn)提要
一、流體力學(xué)及其輸送1.單元操作：物理化學(xué)變化的單個(gè)操作過(guò)程，如過(guò)濾、蒸餾、萃取。
2.四個(gè)基本概念：物料衡算、能量衡算、平衡關(guān)系、過(guò)程速率。3.牛頓粘性定律：F=±τA=±μAdu/dy,(F：剪應(yīng)力；A：面積；μ：粘度；du/dy：速度梯度)。
4.兩種流動(dòng)形態(tài)：層流和湍流。流動(dòng)形態(tài)的判據(jù)雷諾數(shù)Re=duρ/μ；層流—2000—過(guò)渡—4000—湍流。
5.連續(xù)性方程：A1u1=A2u2；伯努力方程：gz+p/ρ+1/2u2=C。6.流體阻力=沿程阻力+局部阻力；范寧公式：沿程壓降：Δpf=λlρu2/2d，沿程阻力：Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg（λ：摩擦系數(shù)）；層流時(shí)λ=64/Re，湍流時(shí)λ=F(Re，ε/d)，（ε：管壁粗糙度）；局部阻力hf=ξu2/2g，（ξ：局部阻力系數(shù)，情況不同計(jì)算方法不同）7.流量計(jì)：變壓頭流量計(jì)（測(cè)速管、孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)）；變截面流量計(jì)。
8.離心泵主要參數(shù)：流量、壓頭、效率、軸功率；工作點(diǎn)（提供與所需水頭一致）；安裝高度（氣蝕現(xiàn)象，氣蝕余量）；泵的型號(hào)（泵口直徑和揚(yáng)程）；氣體輸送機(jī)械：通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵。二、非均相機(jī)械分離1.顆粒的沉降：層流沉降速度Vt=（ρp-ρ）gdp2/18μ，（ρp-ρ：顆粒與流體密度差，μ：流體粘度）；重力沉降（沉降室，H/v=L/u，多層；增稠器，以得到稠漿為目的的沉淀）；離心沉降（旋風(fēng)分離器）。
2.過(guò)濾：深層過(guò)濾和濾餅過(guò)濾（常用，助濾劑增加濾餅剛性和空隙率）；分類：壓濾、離心過(guò)濾，間歇、連續(xù)；濾速的康采尼方程：u=（Δp/Lμ）ε3/5a2(1-ε)2，（ε：濾餅空隙率；a：顆粒比表面積；L：層厚）。三、傳熱1.傳熱方式：熱傳導(dǎo)（傅立葉定律）、對(duì)流傳熱（牛頓冷卻定律）、輻射傳熱（四次方定律）；熱交換方式：間壁式傳熱、混合式傳熱、蓄熱體傳熱（對(duì)蓄熱體的周期性加熱、冷卻）。
2.傅立葉定律：dQ= -λdA ,(Q：熱傳導(dǎo)速率；A：等溫面積；λ：比例系數(shù)； ：溫度梯度)；λ與溫度的關(guān)系：λ=λ0(1+at),(a：溫度系數(shù))。3.不同情況下的熱傳導(dǎo)：?jiǎn)螌悠奖冢篞=(t1-t2)/[b/(CmA)]=溫差/熱阻，（b：壁厚；Cm=（λ1-λ2）/2）；多層平壁：Q=(t1-tn+1)/ [bi /（λiA）]；單層圓筒：Q=(t1-t2)/[b/（λAm）],(A：圓筒側(cè)面積，C= (A2-A1)/ln(A2/A1)）；多層圓筒：Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。
4.對(duì)流傳熱類型：強(qiáng)制對(duì)流傳熱（外加機(jī)械能）、自然對(duì)流傳熱、（溫差導(dǎo)致）、蒸汽冷凝傳熱（冷壁）、液體沸騰傳熱（熱壁），前兩者無(wú)相變，后兩者有相變；牛頓冷卻定律：dQ=hdAΔt，（Δt>0;h：傳熱系數(shù)）。5.吸收率A+反射率R+透射率D=1；黑體A=1，鏡體R=1，透熱體D=1，灰體A+R=1；總輻射能E=Eλdλ，（Eλ：?jiǎn)紊椛淠?；λ：波長(zhǎng)）；四次方定律：E=C(T/100)4=εC0(T/100)4,(C：灰體輻射常數(shù)；C0：黑體輻射常數(shù)；ε=C/C0：發(fā)射率或黑度)；兩物體輻射傳熱：Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，（φ：角系數(shù)；A：輻射面積；C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)])6.總傳熱速率方程：dQ=KmdA,(dQ：微元傳熱速率；Km：總傳熱系數(shù)；A：傳熱面積)；1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2,(h1,h2：熱、冷流體表面?zhèn)鳠嵯禂?shù))。
7.換熱器：夾套換熱器、蛇管式換熱器、套管式換熱器、列管式換熱器。四、蒸餾1.蒸餾分類：操作方式：連續(xù)蒸餾、間歇蒸餾；對(duì)分離的要求：簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾（閃蒸）、精餾、特殊精餾；壓力：常壓蒸餾、加壓蒸餾、減壓蒸餾；組分：雙組分蒸餾和多組分蒸餾（精餾），常用精餾塔。
2.雙組分溶液氣液相平衡：液態(tài)泡點(diǎn)方程：xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)],(xA：液態(tài)組分A的摩爾分?jǐn)?shù)；p (t)：壓強(qiáng)關(guān)于溫度的函數(shù)）；氣態(tài)露點(diǎn)方程：yA=pA/p=[pA(t)/p]*[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]；平衡常數(shù)KA=yA/xA，理想溶液：KA=p°A/p，即組分飽和蒸氣壓和總壓之比；揮發(fā)度：υA=pA/xA，相對(duì)揮發(fā)度：αAB=υA/υB，最終可導(dǎo)出氣液平衡方程：y=αx/[1+(a-1)x]；氣液平衡相圖：p-x圖（等溫） 、t-x(y)圖（等壓）、x-y圖。3.平衡蒸餾：qn(F),xF加熱至泡點(diǎn)以上tF，減壓氣化，溫度達(dá)到平衡溫度te，兩相平衡qn(D),yD和qn(W),xW；物料衡算：yD=qxW/(q-1)-xF/(q-1)，（液化率：q=qn(W)/qn(F)）；熱量衡算：tF=te+(1-q)γ/Cp,m,(Cp,m：原液的摩爾定壓熱容；γ：原液的摩爾氣化潛熱)；平衡關(guān)系：yD=αxW/[1+（α-1）xW]。
4.簡(jiǎn)單蒸餾：持續(xù)加熱至釜液組成和餾出液組成達(dá)到規(guī)定時(shí)停止；關(guān)系式：ln[n(F)/n(W)]= {ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/（α-1）；總物料衡算：n(F)=n(W)+n(D)；易揮發(fā)組分衡算：n(F)xF =n(W)xW+n(D)xD；推出：xD= [n(F)xF-n(W)xW]/[n(F)-n(W)]。5.精餾：多次部分氣化部分冷凝（連續(xù)、間歇），泡點(diǎn)不同采取不同的壓力操作，塔板數(shù)從上至下記；塔頂易揮發(fā)組分回收率：ηD=qn(D)xD/qn(F)xF*100%，釜中不易揮發(fā)組分回收率：ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]*100%；精餾段總物料衡算：qn(V)=qn(D)+qn(L)；精餾段易揮發(fā)組分衡算：qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn;(V：各層上升蒸汽量；D：塔頂餾出液量；L：各板下降的液量；yn+1：第n+1塊板上升的蒸汽中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)；xn：第n塊板下降的液體中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù))，精餾段操作線方程：yn+1=Rxn/(R+1) +xD/(R+1)，（回流比R= qn(L)/qn(D)）；提餾段段總物料衡算：qn(L')=qn(V')+qn(W)；提餾段易揮發(fā)組分衡算：qn(L')x'm=qn(V')y'm+1 +qn(W)xW ;(W：釜液量)，提餾段操作線方程：y'm。
