传热实验
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实验目的
(1) 掌握空气-水蒸气体系传热膜系数
的测定方法。
(2) 通过实验掌握确定传热准数关联式中的系数A和指数m、n的方法。
(3) 通过实验提高对传热准数关联式的理解，并分析影响传热膜系数的因素，了解工程上强化传热的措施。
(4) 了解Pt电阻测温的原理和使用方法。
实验原理
（1） 流通截面剂：Fi=πdi2/4
（2） 传热有效长度：Li=1.2m；传热面积：
（3） 空气性质确定：（tm 、
、
） 
（4） 空气平均流量：
其中c0=0.65，A0=0.017m
体积流量需进行校正：
； Um=Vm/( Fi·3600)
（5） 壁面与冷流体间温差：
（6） 传热速率：
其中 
（7） 管内传热系数：
（8） 准数计算：
，
， 
（9） 简化关联式：
注意事项
(1) 蒸汽发生器液位一定不要太低，以免烧损加热器。
(2) 风机不要在出口阀关闭下长时间运行。
(3) 不凝气排放阀在实验过程中应始终微开。
(4) 每改变一个流量后，应等到数据稳定后再测取数据。
传热实验流程和设备主要技术数据
⒈ 设备主要技术数据见表1
表1 实验装置结构参数
⒉ 实验流程如图2所示
图2 空气-水蒸气传热综合实验装置流程图
1-液位管;；2-储水罐；3-排水阀；4-蒸汽发生器；5-强化套管蒸汽进口阀;；
6-普通套管蒸汽进口阀；7-普通套管换热器；8-内插有螺旋线圈的强化套管换热器;9-普通套管蒸汽出口；10-强化套管蒸汽出口;11-普通套管空气进口阀；12-强化套管空气进口阀、13-孔板流量计；14-空气旁路调节阀；15-旋涡气泵加水口；
计算实例
⒈ 实验数据的计算过程 ( 光滑套管第1列数据为例)
孔板流量计压差计读数 
=1.32 KPa，空气进口温度
＝26.7 ℃
出口温度
＝63.5 ℃，传热管壁面温度
=100.0 ℃
(1)传热管内径
及流通截面积
＝20.00(ｍｍ),＝0.0200 (ｍ);
＝3.142×(0.0200) 2／4＝0.0003142（m2).
(2)传热管有效长度 
及传热面积
＝1.20ｍ 
＝3.142×0.02×1.20＝0.07541(m2).
(3)空气平均物性常数的确定
先算出空气的定性温度
， 
= 45.10（℃）
在此温度下空气物性数据如下：
平均密度 ρm ＝1.12(kg/m3)； 平均比热 Cpm＝1005 (J／Kg·k)；
平均导热系数 λm＝0.0278(Ｗ／ｍ·K)； 平均粘度 μm＝0.0000193 (
)；
⑷ 空气流过换热器内管时平均体积流量
和平均流速的计算
板流量计体积流量：
=0.65*3.14*0.0172*3600/4*
=16.99（m3/h）
传热管内平均体积流量:
=18.04（m3/h）
平均流速
:
=15.95（m/s）
⑸ 壁面和冷流体间的平均温度差
的计算:
= 100.0－45.10 = 54.90（℃）
⑹ 传热速率
207（W）
⑺ 管内传热系数
61（W/m2·℃）
⑻ 各准数
44
=18502
其它组数据处理方法同上，数据结果见表2。
⑼ 求关联式
中的常数项
以
为纵坐标，
为横坐标，在对数坐标系上标绘～关系，见图3中直线Ⅱ。由图线回归出如下结果： y = 0.025x0.77
即 
⑽ 强化套管换热器数据
重复上面步骤，同样可以得到强化套管换热器的实验数据，数据结果见表3。
（11）第一套套管换热器实验准数关联图见图3
图3 ～关系曲线
第二篇：化工原理总结
201406 教育心理学“建构主义”学习理论渗透于化工原理课程教学的要点总结
一、在各个化工单元操作教学中，突出相关基础知识“环境”的创设，简要阐述相关的科学理论知识基础，激活学生已有的相关基础知识，按照逻辑逐步地展现利用突出相关基础科学理论“建构” 各个化工单元操作的工程理论的教学进程。
二、在各个化工单元操作教学中，遵循了“先综合—后分析—再综合”的认识发展进程，进行教案的内容层次结构设计。
三、在各个化工单元操作工程理论的“建构形成”过程中，提炼“工程问题的考察方法”和“工程问题的处理方法”，得到方法论的教育。 “工程问题的考察方法”主要包括：（1）质点考察方法，（2）微元体考察方法，（3）整体考察方法，（4）拟定态考察方法。“工程问题的处理方法” 主要包括：（1）实验研究方法，（2）数学模型方法，（3）过程分解组合（综合）方法，（4）集总参数方法（参数归并方法），（5）极限处理方法，（6）系数校正方法，（7）数学解析方法。
四、在各个化工单元操作工程理论的应用中，将实际工程中的问题分为两大类，即设计型问题和操作型问题。对于各类问题分析命题方式和解决思路及方法，引导灵活思维和创新性思维。
同学们在课程复习中进行这些方面的自我回顾总结。
化工原理课程问题汇总：
一、工程术语解释
1、流体稳态流动 2、流体非稳态流动 3、流体流动的连续性方程 4、理想流体
5、不可压缩性流体 6、可压缩性流体 7、流体输送管路中的外加压头 8、流体流动过程中的压头损失
9、流体的运动粘度 10、雷诺准数 11、层流 12、湍流 13、流体流动过程中的摩擦阻力损失
14、阻力平房区 15、高阻管路 低阻管路 16、离心泵的气缚现象 17、离心泵的工作点
18、离心泵的扬程 19、离心式风机的全风压 20、颗粒沉降的终端速度 21、颗粒的自由沉降
22、重力降尘室中的临界粒径
23、重力降尘室中的临界沉降速度
24、离心分离因数
25、滤饼过滤 26、深层过滤 27、对流传热 28、热辐射 29、间壁式换热器 30、稳态传热
31、膜状冷凝 32、滴状冷凝 33、核状沸腾 34、膜状沸腾 35、热辐射中的黑体 36、热辐射中的灰体
二、简述题
1、流体在管路中流动时，流体的机械能形式有哪几种？以
为单位，写出各机械能形式的表达式。
2、牛顿粘性定律
，写出该式中各符号的含义。
3、湍流流体流入管口内，描述边界层形成的原因和过程。
4、分别描述流体在管内层流流动和湍流流动时，在管的横截面上流速的分布状态，并说明掌握流速的分布状态有何实际意义。
5、流体流经管件时产生局部阻力损失，原因是什么？
6、流体在管内层流流动时，影响机械能损失的因素有哪些？
7、流体在管内湍流流动时，影响机械能损失的因素有哪些？
8、根据哪两个准数确定管内流体流动的摩擦系数
的数值？根据准数可以利用哪些方法确定的数值？
9、根据并联管路中阻力损失的特点，如果实际生产中某一条管路中输送流体的阻力损失过大，可以提供闲置的管子，说明可以如何进行管路改装？
10、简述离心泵内的“汽蚀现象”。说明在实际工程中如何避免该现象的发生？
11、简述如何通过离心泵流体输送实验，在合适的部位安装各相关的仪表测取数据，通过整理数据计算得到离心泵在一定转速下和一定流量下的有效压头、有效功率、效率。
12、离心泵（在一定的转速下）有哪几条特性曲线，定性绘出各特性曲线。并说明掌握离心泵各特性曲线的实际意义。
13、管路的特性曲线方程式是如何得到的？管路的特性曲线反映了流体流量与流体所需压头之间是何种关系？
14、如何确定离心泵的工作点？调节工作点的具体措施有哪些？
15、影响离心泵最大允许安装高度的因素有哪些？如何影响？
16、往复泵的流量由什么决定？往复泵的工作点如何确定？
17、对于离心泵和往复泵在构造、工作原理、启动时注意事项、流量、压头、适用场合等方面进行比较，说明各自的特点。
18、固体颗粒在流体中沉降，反映沉降运动状态的雷诺准数是如何定义的？
19、某重力降尘室的长L（m）、宽B（m）、高H（m），含尘气体的流量为qV（m3 /s）。假设在水平方向上灰尘颗粒的速度与气体相同。利用该重力降尘室分离含尘气体中的尘粒，从尘粒随同气流在降尘室中的停留时间和尘粒沉降到底面上所需的沉降时间来考虑，说明尘粒可得以分离的条件是什么？写出：（1）灰尘颗粒随同气体流在降尘室内水平方向上的速度
的表达式；（2）灰尘颗粒随同气体流在降尘室内最长的停留时间
的表达式。
20、利用该重力降尘室分离含尘气体中的尘粒，当临界粒径及其临界沉降速度一定时，说明含尘气体的体积流量
与降尘室的底面积有什么关系？与降尘室的高度有什么关系？
21、离心沉降与重力沉降有何不同？一般情况下哪种沉降分离能力更大？有哪几种分离设备用到离心沉降原理？
22、在过滤操作中要想提高过滤速率，工程上可以采取哪些措施？
23、恒压过滤的过滤常熟K与哪些因素有关系？并分析之。
24、简述间壁式换热器中的传热步骤，并说明各步骤中的主要传热方式。
25、傅里叶定律（Fourier’s law）
，写出该式中各符号的含义。
26、对流传热速率方程（牛顿冷却公式）
，写出该式中各符号的含义。并且说明影响
的主要因素有哪些？
27、根据对流传热（达到湍流状态）系数
，分析在实际工程中影响的主要因素有哪些？
28、根据常压下水的沸腾曲线，说明，随着加热温度差
的增大，水的汽化逐步呈现什么状态？实际工程中在什么状态下操作最好？为什么？
30、选用计算对流传热系数的关联式时，应注意哪些主要事项？
31、列管式换热器
。 从主要到次要，分析影响其总传热系数的因素。
32、有一换热任务，需要将热流体进行冷却（即给定了
、
、
、
值），提供了可供利用的冷却剂（即给定了
、
值）。根据拟进行换热器选型的初步思路和传热理论方法，说明应逐步进行哪些选定或者计算的步骤？
1.在化工生产中，表压的定义是________________________________________________；真空度的定义是_____________________________________________________________________。
2.流体静力学方程
仅适用于①_____________、②____________的流体。
3.根据流体静力学方程，在一贮存着某种液体的贮槽中，液体内距离液面愈近，压强愈____________。（大、小）
4.流体的稳定流动是指_________________________________________________________。
5.下图为流体稳定流动，已知d1=2d2, u2=4 m/s, 则u1等于 。
A. 1 m/s B. 0.5 m/s C. 2 m/s
6.当流体在管内处于层流流动时，摩擦系数λ的计算式为_____________；当流体在管内处于湍流流动时，摩擦系数λ需要根据①___________、②____________确定之。
7.流体在管内流动时，管内_____________处的流速最大。当流体在管内处于层流流动时，最大是其平均流速的_____________。
A. 1 B. 0.5 C. 2 D. 0.8
8.当流体在管内处于层流流动时，摩擦阻力损失（机械能损失）与流速的①_________次方成正比；当流体在管内处于高度湍流流动时，摩擦阻力损失与流速的②_________次方成正比。
9.根据离心泵特性曲线中的P－qv的曲线，将离心泵灌泵后启动时，应将泵出口管上的流量调节阀 ，以减小启动时电机的功率，待泵转动正常后再进行流量调节。
10.根据管路的特性方程式，随着管路中流量的增加，流体所需要的有效压头 。
A. 增加 B. 减小 C. 不变
11.安装于管路中的离心泵，其工作点由① 、
② 所决定。
12.重力降尘室的生产能力与其① 成正比，而与其② 尺寸无关。
13.旋风分离器除尘的临界颗粒粒径
主要与① 、② 有关。
14.影响悬浮液过滤速率的主要因素有① 、② 和③ 。
15.热量传递的基本方式有① 、② 和③ 。
16.在气体吸收中，某一溶解物系的亨利系数E=1.2 KPa ，操作压强P=1.5KPa ，则相
平衡常数m值为 。
17.在气体吸收或者解吸中，每种形式的传质速率表达式可以被分为两部分，传质速率
表达式是这两部分的乘积，这两部分①被称为 、②被称为 。
18.在气体吸收或者解吸中，根据传质过程的阻力表达式
，当该式中
的两项呈现① 关系时，称为气膜阻力控制。易溶物系（如氨在
水中的溶解）一般呈现② 控制。
19.在气体吸收或者解吸中，根据传质过程的阻力表达式
当该式中的两项呈现① 关系时，称为液膜阻力控制。难溶物系（如氧气在水中的溶解）一般呈现② 控制。
20.吸收分离气体混合物的依据是 。
21.精馏分离液体混合物的依据是 。
22.在连续稳定操作的填料塔中，操作线方程反映了 的关系。该操作线方程通过 得到。
23.在连续稳定操作的板式塔中，操作线方程反映了 的关系。该操作线方程通过 得到。
24.在吸收塔的操作中，保持其他条件不变，适当增大吸收液的流量
，则传质的推动力①_____________，可以使得被吸组分的回收率②_____________。
A.增大 B.减小 C.不变 D.不确定
25.在精馏设计中，为了求得最小回流比，需要先确定夹紧点坐标（
），
通常是利用①_______________方程 和② _________________方程来求得。
26.在液体精馏操作中，全回流时，操作线方程式为____________________________。
27.液体精馏中，理论塔板的定义是 。
28.在液体精馏塔设计中，对于处理一定的原料达到一定组成的产品来说，塔顶回流比R适当取得值愈大，则设计结果所需要的理论塔板数 。
A. 愈多 B. 愈少 C. 同样多
29.在二元液体混合物精馏分离中，在操作条件下，物系的平均相对挥发度为2.5 ，则该物系的相平衡关系（用yA与xA的关系来表示）可表示为 。
1、离心通风机的性能曲线是以_____________为工质，在_____________oC ，____________Pa条件下测得的。
2、一定流量的液体在圆管内作层流流动，若保持其他条件不变，将管径减小为原来的0.5倍，则流体流动的能量损失为原来的________________倍。若一定流量的液体在圆管内作湍流流动，保持其他条件不变，将管径减小为原来的0.5倍，则流体流动的能量损失为原来的________________倍。
3、以微差压差计测定压差，两种指示液分别为水和油，U形管中油和水交界面读数的高度差为R ，则所测得的压差（表达式）为______________________Pa 。
4、某一种固体颗粒，分别令其在水和空气中作自由（层流）沉降，如果沉降距离相等，则在水中的沉降时间比在空气中的沉降时间________________。
5、用一汽蚀余量为3m 的离心泵输送沸腾状态的塔底油，若吸入管段的阻力损失为1.5m液柱，则泵应安装在距塔底油液面_____________________________的位置。
6、已知某重力降尘室在操作条件下的气体流量为2500m3/h ，降尘室的长、宽、高分别为5m、3m、2m ，则能够100%除去的最小颗粒的粒径为__________________。（层流沉降）。若气体流量增加一倍，则能够100%除去的最小颗粒的粒径变化为__________________。（层流沉降）。
7、倾斜圆管中流体流动，P2=P1 , 流动的方向是____________________________。
2
1 2
1
8、离心风机送风，夏季平均空气温度为30oC ，冬季平均空气温度为10oC，设风机的效率相等，则风机在冬季所消耗的功率是夏季所消耗功率的________________________倍。
9、离心力场中，旋转角速度一定时，颗粒的旋转半径愈大，其离心沉降速度愈_______；切线速度一定时，颗粒的离心沉降速度随旋转半径的增大而___________。
10、重力降尘室，将气体处理量减少50% ，保持其他条件不变，能够完全除去的最小颗粒的沉降速度是原来的________________倍；该颗粒粒径是原来的_____________倍。
12、旋风分离器，能够100%被分离的颗粒粒径的表达式为 ，该表达式中各符号的含义为 。
如果需要旋风分离器气体处理量大，而分离的要求又高，应取 （大、小）直径的多个旋风分离器进行 （串联、并联）操作。
13、旋风分离器压降的表达式为 ，该表达式中各符号的含义为 。其中旋风分离器的阻力系数与其________（有、无）关系，而与其________（有、无）关系。
16、恒压过滤方程式为_____________________，式中Ve是什么含义？影响式中K的因素有哪些？
17、重力降尘室，气体处理量一定时，能够完全除去的最小颗粒的粒径是50 微米，现气体处理量保持不变，生产要求将粒径为35微米以上的颗粒完全除去，则降尘室的底面积应变为原来的_____________倍。
18、定常态吸收中，操作线方程式反映了____________与__________的关系。定常态精馏中，操作线方程式反映了____________与__________的关系。
19、精馏中，进料线方程式是将_________________方程式与_________________方程式进行组合而得到。
20、填料塔的等板高度HETP的含义是_____________________________________________。若某待精馏分离的物系需要6块理论塔板（包括塔釜），现拟用填料塔，选取了某种等板高度HETP=0.5m的填料，计算塔内装填该填料层的高度____________m 。
21、在精馏塔内任一块理论板上，经过充分传热及传质之后，液相的泡点温度______（小于、等于、大于）汽相的露点温度。
22、亨利定律的表达形式为
或
，式中
与
的关系为___________。
23、精馏中，精馏段操作线方程式根据______________________________________而得出的。提馏段操作线方程式根据______________________________________而得出的。
24、精馏中，提馏段内的液相流率
与精馏段内的液相流率
的关系式为___________，提馏段内的汽相流率
与精馏段内的汽相流率
的关系式为_______________ 。
25、在进行精馏塔设计时，根据精馏装置的热量平衡来分析，若保持塔釜蒸汽的汽化速率一定，若进料的q值减小，则意味着_____________________和___________________（a、增加；b、减小）。
26、精馏中，理论塔板的定义是______________________________________________，根据默费里板效率的定义，理论塔板的板效率等于_________。
27、在气体吸收中，吸收因数的定义是__________________________________________________。
28、已知吸收操作的L/G=1.5 ，入塔吸收剂的浓度为0.005（摩尔分率），吸收的相平衡关系为y=1.2x ，若填料层无限高，则气体出塔的最低浓度为_________________________。
29、在进行精馏塔设计时，处理物系的相对挥发度值愈小，达到指定分离要求所需的理论板数愈__________；若分离要求高，则达到指定分离要求所需的理论板数愈___________。
30、从不同的时间上考虑，在降尘室中，颗粒能够被沉降分离的条件是_______________________。
31、某单层重力降尘室处理含尘气体，现均匀地加入了 n块隔板，要求除去的临界颗粒粒径仍然不变，则该多层降尘室的处理含尘气体的体积流量为单层降尘室的__________倍。
32对于板框式过滤机的操作，在忽略过滤介质阻力的情况下，为了获得最大的生产能力，过滤时间
、洗涤时间
和操作时间
三者之间应满足_____________的关系。
33、圆管内流体强制湍流，若流体的流量增大50%，保持其他条件不变，则对流给热系数变为原来的__________倍。
34、板框过滤机采用横穿流洗法，洗涤面积是过滤面积的_______倍，洗涤水所穿过的滤饼厚是过滤终了时滤液所穿过滤饼厚的_______倍。总面积上的洗涤速率是过滤终了时总面积上过滤速率的____________倍。
38、离心泵的压头与所输送流体的密度__________（有、无）关系；离心泵的功率与所输送流体的密度__________（有、无）关系。通风机的全风压与所输送流体的密度__________（有、无）关系。
43、在液体精馏中第
块塔板默费里板效率
的表达式为 。
二、选择填空题举例
1．湍流与层流的本质区别是（ ）。
A．湍流的流速大于层流的 B．湍流的Re值大于层流的
C．层流无径向脉动，湍流有径向脉动 D．湍流时边界层较薄
2．离心泵的工作点是指（ ）。
A．与泵最高效率时对应的点 B．由泵的特性曲线所决定的点
C．由管路特性所决定的点 D．泵的特性曲线与管路特性曲线的交点
3．在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素无关的是（ ）。
A．颗粒的几何尺寸 B．颗粒与流体的密度 C．流体的水平流速 D．颗粒的形状
4．吸收操作的用途是分离（ ）。
A．气体混合物 B．液体均相混合物 C．气液混合物 D．部分互溶的液体混合物
5．在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成差表示）为（ ）。
A．X*-X B．X-X* C．Xi-X D．X-Xi
6．精馏操作时，增大回流比R，其他操作条件不变，则精馏段液气比
（ ）。
A．增加 B．不变 C．不确定 D．减小
7．精馏塔采用全回流时，其两操作线（ ）。
A．与对角线重合 B．距平衡线最近 C． 斜率为零 D．在y轴上的截距为1
8．对于饱和蒸汽进料，则有L＇（ ）L。
A．等于 B．小于 C．大于 D．不确定
9. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，管道上的阀门开度减小后，水流量将（ ），管路机械能损失将（ ）。
A. 减小，不变 B. 减小，增大
C. 增大，不变 D. 增大，减小
10. 离心泵在两容器间输送液体，当被输送液体的密度增加时，若两容器均敞口，则离心泵的流量（ ），压头（ ），轴功率（ ）。
A. 增加，不变，不变 B. 减小，不变，不变
C. 不变，不变，增加 D. 不变，不变，减小
11. 在厚度一定的圆筒壁定态热传导过程中，由内向外通过各等温面的传热速率Q将（ ），由内向外通过各等温面的热通量q将（ ）。（增大、减小、不变）
A. 增加，不变 B. 减小，不变
C. 不变，增加 D. 不变，减小
12. 工业上使用列管式换热器时，需要根据流体的性质和状态确定其是走管程还是走壳程。一般来说，蒸汽走（ ）；高压流体走（ ）；黏度大的流体走（ ）。
A. 壳程，管程，壳程 B. 管程，管程，壳程
C. 壳程，管程，管程 D. 管程，壳程，管程
13. 在填料塔内用清水吸收混合气体中的NH3，发现风机因故障输出混合气体的流量减少，这时气相总传质阻力将（ ）；若因故清水泵送水量下降，则气相总传质单元数（ ）。
A. 增加，不变 B. 减小，不变
C. 不变，增加 D. 不变，减小
14. 双组分理想气体进行单向扩散。当总压增加时，若维持溶质A在气相各部分分压不变，
传质速率将（ ）；温度提高，则传质速率将（ ）；气相惰性组分摩尔分数减少，则
传质速率将（ ）。
A. 增加，增加，减小 B. 减小，减小，增加
C. 增加，增加，增加 D. 减小，减小，减小
15. 精馏塔设计中，当回流比加大时，达到分离要求所需要的理论板数（ ），同时塔釜中所需要的加热蒸汽消耗量（ ），塔顶冷凝器中冷却剂消耗量（ ），所需塔径（ ）。
A. 减少，减少，减少，减少 B. 增大，减少，增大，增大
C. 增大，增大，增大，增大 D. 减少，增大，增大，增大
16. 饱和蒸汽冷凝时，壁温与饱和蒸汽的温差越大，则冷凝传热系数越（ ）；液体核状沸腾时，壁温与饱和液体的温差越大，则沸腾传热系数越（ ）。
A. 小，大 B. 小，小
C. 大，小 D. 大，大
17.板框过滤机（过滤介质阻力忽略不计），若其他条件不变，滤液黏度增加一倍，则得到等体积滤液时的过滤速度是原来的（ ）倍；若其他条件不变，2t时刻的过滤速度是t时刻过滤速度的（ ）倍。
A. 1/2，1/2 B. 0.707，0.707
C. 1/2，0.707 D. 0.707，1/2
18、当输送20oC的水时，某一管路中离心泵的允许安装高度经计算为某值。现在改输送80oC的水，则该离心泵的允许安装高度值应该_____________。
（1）增加 （2）减小 （3）不变 （4）无法判断
19、转筒真空过滤机，浸没角度为100o时，其生产能力为（单位时间内过滤液体积量）V ，将浸没角度增大1倍后，其生产能力变为________________。
（1）
（2）2V （3）
（4）V/2
20、在某一管路中用一离心泵输送20oC的清水，现改输送密度为1200kg/m3 的液体，保持其他条件不变，考虑泵的工作点，在管路中，泵提供给流体的压头__减小_____，体积流量___增加____，轴功率__增加____。
（1）增加 （2）减小 （3）不变 （4）不确定
21、由一鼓风机经过管路向流化床输送30oC的常压空气，管路系统所需的全风压为
，风量为
，现有一台风机铭牌上标有风量
，全风压
。则此风机__________（原因 ）
（1）合用 （2）不合用 （3）不确定
22、在填料吸收操作中，保持其他条件不变，适当增大液体流量，可以使得被吸组分的回收率___________。
a、增大 b、减小 c、不变 d、不确定
23、在精馏塔设计时，若回流比取得稍大一些，则设计所确定出的理论塔板数______________。
a、较多 b、较少 c、同样多 d、不确定
24、一操作着的精馏塔，保持进料组成、进料热状态不变，增大回流比，则 xD_____，xw_______。
a 、增大 b、减小 c、不变 d、不确定
25、在进行吸收塔设计时，吸收剂用量取得较大一些，则所需的填料层高度________________。
a 、增大 b 、减小 c、不变 d、不确定
26、在进行精馏塔设计时，处理物系的相对挥发度值愈小，达到指定分离要求所需的理论板数愈__________；若分离要求高，则达到指定分离要求所需的理论板数愈___________。
（1）多 （2）少 （3）一样多
27、低浓度气体吸收操作中，若适当增加吸收剂用量，其他条件不变，则该传质过程的平均推动力Δym_____。
（1）增加 （2）减小 （3）不变 （4）无法判断
28、精馏设计时，回流比不变，原料由泡点进料改为露点进料，达到原分离要求所需的理论塔板数___增加_____。同时，塔釜的热负荷___减小_____。
（1）增加 （2）减小 （3）不变 （4）无法判断
29、在填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质，逆流操作。在操作条件下平衡关系符合亨利定律。若入塔气体中溶质的浓度增加，保持其他操作条件不变，则出口气体中溶质的浓度和吸收率的变化为__
___。
30、某一吸收过程，已知气膜吸收传质系数
，液膜吸收传质系数
，由此可知该过程为___________________。
a、液膜控制； b、气膜控制； c、判断根据不全面； d、双膜控制。
31、在进行精馏塔设计时，若
均已经确定，若进料的q值增加，则所需理论板数___减小_____，塔釜蒸汽的汽化速率应___增加_____。
a、增加； b、减小； c、不变
32、流体在圆直管内流动已经达到完全湍流。若其他条件不变，流体的流量增大 1 倍，则因阻力而产生的能量损失为原来的________倍。
a. 2 b. 4 c. 1
33、转筒真空过滤机，浸没角度为100o时，其生产能力为（单位时间内过滤液体积量）Q ，将浸没角度增大为150o后，其生产能力变为________________。
（1）
（2）
（3）
（4）
36、转筒真空过滤机，滤饼的厚度L与转筒转速n的关系是 。
a、 
b、 
c、 
d、
37、管内流体流动的雷诺数Re=1900 ，用测速管测得管中心的流速为1.2m/s 。则管内平均流速为_________。
a. 2.4m/s b. 1.2m/s c. 1.0m/s d. 0.6m/s
38、一定流量的液体在圆管内作层流流动，若其他条件保持不变，将管径减小为原来的0.5倍，则流体流动的能量损失为原来的________________倍。
40、在精馏分离设计时，为了确定最小回流比，首先确定夹紧点（挟点）坐标，应根据（ ）联立求解。
A. 相平衡方程和精馏线方程； B. 相平衡方程和进料线方程；
C. 进料线方程和提馏线方程； D. 提馏线方程和精馏线方程。
三、判断正确与错误
1、用旋风分离器进行气体除尘，保持气体处理量不变，欲减小能够完全分离的临界粒径。
（1）减小分离器直径尺寸D。（ ）（原因： ）
（2）将满足分离粒径要求的多个旋风分离器并联操作。（ ）
（原因： ）
2、高位槽液位恒定通过一管路将液体送往用户。现将阀门关小，
1 
1 （1）1--A 段流速增大（ ）
（2）A点压强减小（ ）
（3）B--2段流速增大（ ）
（4）B点压强增大（ ）
A B 2
3、在精馏塔内任一块理论板上，经过充分传热及传质之后，液相的泡点温度小于汽相的露点温度。（ ）
4、亨利定律的表达形式之一为 。若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。（ ）
5、避免离心泵发生汽蚀来分析，如下看法是否正确。
1）吸入管线直径大一些为好（ ）
２）吸入管线长一些为好（ ）
3）在吸入管上安装流量调节阀（ ）
4）在压出管上安装流量调节阀（ ）
6、球形颗粒在静止液体中自由沉降．
１）沉降速度随着温度的升高而增大（ ）
２）沉降若在斯托克斯区，则在同种介质中沉降所需时间（通过相同的沉降距离）应与粒径平方成反比（ ）
7、在列管换热器中用饱和蒸汽加热空气
１）传热管的管壁温度接近于饱和蒸汽的温度（ ）．
２）总传热系数接近于空气的对流传热系数（ ）。
３）饱和蒸汽应走管程，空气走壳程（ ）。
8、有三层保温材料构成的多层平壁保温层，
。
。保持最内侧和最外侧温度不变。
１）热通量
不变（ 对 ）。
２）若将２、３两层互换位置，层间温度t3将增大（对 ）。
３）若将１、２层互换，因为内层的λ减小，t2减小（ 对 ）。
9、板框过滤机横穿流洗法
１）洗涤面积是过滤面积的两倍。（ ）
２）洗水走过的距离是过滤终了时滤液走过距离的一半（ ）
３）洗涤速率是过滤终了时的过滤速率的１／４倍（ ）
四、简答题（即分析与简单计算题）
1、利用板框式过滤机对于某种悬浮液进行恒压过滤，描述过滤过程的表达式为
解释该式中各符号所表达的含义，并且解释该表达式所表示的含义。
2、描述一定长度上两层圆筒壁稳定传导传热同时其外侧壁与环境之间存在稳定对流传热的表达式为
解释该式中各符号所表达的含义，并解释该表达式所表示的含义。
3、二根直径不同的蒸汽管道（管壁均很薄），管外壁覆盖一层同样厚度、同种材料的保温层，若保温层外环境温度相同。分析单位管长的热损失哪个大？
4、在某一管路中，用离心泵输送水。现在该管路中输送密度大于水的某液体，管内流动状态均达到阻力平方区，为保持体积流量不变（考虑泵的工作点），试分析应如何调节泵出口阀门？
5、单层圆筒壁的内、外表面温度分别为t1 、t2 ，圆筒内、外壁半径分别为r1 、r2 ，壁材料的导热系数为λ ，试写出圆筒壁温度随半径变化的关系式。
6、在列管式换热器中，采用饱和水蒸汽加热空气，试分析：（1）壁温接近哪种流体的温度？（2）总传热系数接近哪种流体的对流给热系数？
7、一定流量的气体在一套管式换热器中利用冷却水从T1冷却到T2 ，冷却水进、出口温度分别为t1 、t2两种流体逆流换热，两种流体均为湍流。若管壁热阻、污垢热阻可忽略，空气侧的对流给热系数比水侧的对流给热系数小得多。试分析下列问题：
（1）若空气量增加10% ，保持T1 、T2 、t1不变，考虑采取什么措施？
（2）若冷却水进口温度t1降低了，保持T1 、T2不变，考虑采取什么措施？
（3）在原换热器中将两种流体改为并流换热，保持T1 、T2 、t1、qm2、t2不变，是否可能？
8、分别对于设计型问题和操作型问题，分析换热时逆流流动优于并流流动的原因。
9、分析离心泵安装时，避免在进口管上安装流量调节阀的原因。
10、（省略）多层重力降尘室，根据某种颗粒在每一个小室的最高点沉降到小室的底面上所需要的时间恰好与这种颗粒在水平方向上跟随着气流运动在降尘室中的停留时间相等，得到的关系式为
解释该式中各符号所表达的含义，并解释该表达式所表示的含义。
化工原理课程综合复习提纲
化工原理重要单元主要公式汇总
第1章 流体流动
一、机械能衡算方程式 本章内容的核心公式是机械能衡算方程式：
（单位：J/N=m） （1-1）
应用公式（1-1）注意以下几点：
（1） 稳定流动、不可压缩性流体、自1-1至2-2的控制体内流体连续。
（2） Z1、Z2选择同一水平基准面，通常选择地平面或控制体1-1、2-2中的较低的一个。
（3） P1、P2同时以绝对压计或同时以表压计，并且注意单位均统一到N/m2 。
（4） 自高位槽或高压容器向其他地方输送流体时一般不需要流体输送机械，此时，He=0 。
（5） 公式中的每一项均是单位流体的能量，每牛顿流体的能量焦耳，形式上的单位是米。He是流体输送机械加给每牛顿流体的能量焦耳数,阻力损失项亦是每牛顿流体的能量损失焦耳数。
（6） 根据所取的1-1、2-2截面的性质，灵活地确定u1、u2的数值。
（7） 阻力损失项中的流速取产生阻力损失的管段上的流速，有时管段不止一段。
（8） 若控制体内的阀门关闭，1-1、2-2截面上的流体能量便不再有任何关系。
（9） 若在等直径的管段，无流体输送机械，阻力损失可以忽略，（1-1）式变成流体静力学的形式。
应用公式（1-1）可解决以下方面的问题：
（1） 在确定的控制体中，达到一定的流量，确定流体输送机械加给每牛顿流体的能量焦耳数及功率。
（2） 在确定的控制体中，达到一定的流量，确定起始截面1-1的高度或压强。
（3） 在确定的控制体中，可达到的流量（流速）。
（4） 在确定的控制体中，达到一定的流量，确定管径。
公式（1-1）的另两种形式：
（单位：J/kg） （1-2）
（单位：J/m3=N/m2） (1-3)
因为机械能衡算式中的每一项均是单位流体的能量，故计算流体输送机械的功率时应注意流体的总流量
(单位：m3/s)。
或（单位：w）。
二、管路计算 灵活地应用机械能衡算式分析实际管路中1-1、2-2截面的各项能量及阻力损失，分析管路中阻力损失（阀门）的变化对管路中流速、压强的影响，尤其是机械能衡算式对于复杂管路（带分支点的、带汇合点的、首尾并联的管路）的分析应用。
三、流体静力学 流体静力学公式：
（单位：J/N=m） （1-4）
应用流体静力学公式判断等压面的原则：同一密度的静止流体，只要在同一水平面上，则压强相等。
流体静力学的另一常用形式：
（1-5）
四、流体流动阻力损失 沿程阻力损失计算式（范宁公式）：
（1-6）
根据（1-6）式，可分析管内为完全湍流时，分别当流量变化、管径变化时，所引起阻力损失变化的比例。管内为层流时，沿程阻力损失计算式（哈根—泊谡叶公式）：
（1-7）
根据（1-7）式，可分析管内为层流时，分别当流量变化、管径变化时，所引起阻力损失变化的比例。
上述公式中的流体流速均为管内平均流速，即
。
五、圆管内流体流动剪应力及流动速度分布 圆管内流体流动剪应力随半径变化的关系式：
（1-8）
根据该式可分析圆管内流体流动剪应力在管截面上分布的规律。
圆管内流体流动速度分布与流动形态有关。层流时（
），圆管内牛顿型流体速度分布式：
（1-9）
可知，在管轴心线上流速为最大值。根据（1-9）式可求算流体体积流量，并得到管截面上的平均流速是管轴心线上最大流速的0.5倍。当湍流流动时（
），根据经验关系式得到，管截面上的平均流速是管轴心线上最大流速的约0.81倍。
六、流量测定 毕托测速管所测点流体流速的计算式：
（1-10）
孔板流量计孔板口处流体流速的计算式：
（1-11）
转子流量计刻度换算系数：
（qv单位是m3/s） （1-12）
第2章 流体输送机械
一、离心泵的特性参数及特性 在一定的转速下，离心泵的体积流量Q、有效压头He、轴功率Na、效率η等特性参数存在着内在的联系。在一定转速、一定流量下，离心泵的有效压头通过测定泵入口真空表、泵出口压力表读数等利用机械能衡算式计算之：
（2-1）
离心泵在一定流量下的有效功率（理论功率）：
(2-2)
离心泵在一定流量下的效率：
（2-3）
当泵的转速发生改变以后，其有效压头、流量相应变化，如转速变化范围不大，可设转速改变前后液体离开叶轮的速度三角形相似，即泵的效率相等。可以得到如下关系式：
， 
， 
但应注意，转速改变后，所引起管路中流体流量及压头的实际改变，还应根据管路特性及泵的管路特性重新确定工作点。
二、管路特性曲线方程式 管路特性曲线方程式由具体的管路及流体性质所决定：
（2-4）
在（2-4）式中，动能差很小，忽略不计。阻力损失项中的流速通过流量Q(m3/s)表示出来：
（2-5）
式（2-5）显示出，管路中流体所需要的有效压头He与流量Q的关系是2次方曲线关系，在与流量相关的项中，与管路的尺寸、摩擦阻力系数、管路中管件的设置，尤其是阀门的开度等因素有关。若这些因素均已经固定，则可将其定义为一个常数K 。故式（2-5）又可写成：
（2-6）
应注意，流体密度对管路特性曲线的影响在静压能差项中显示出来。
三、离心泵的工作点 由泵的特性曲线方程He—Q的关系式与管路特性曲线方程式（2-6）联立求解而得。
要注意两台相同的泵组合使用，或泵的转速发生改变后，工作点的求法。例如，某一离心泵，在转速n1下，其特性曲线方程式为：
（2-7）
若将该型号的泵，取两台进行串联，则串联组合泵的特性曲线方程式为：
（2-8）
若将该型号的泵，取两台进行并联，则并联组合泵的特性曲线方程式为：
（2-9）
若将该泵的转速适当地作了调整，使转速变为n2 ，则该泵的特性曲线方程应变为：
（2-10）
分别将这些情况下，泵的特性曲线方程式与管路特性曲线方程式（2-6）联立求解，而得到新的工作点。
四、离心泵的安装高度 离心泵允许安装高度的计算式为：
（2-11）
应用（2-11）式时注意：
（1）因随着流量的增大，（NPSH）r的数值增大，故应根据实际流量范围内的流量上限值，确定（NPSH）r的数值，计算泵的允许安装高度，这样所得数值安全稳妥。
（2）为增大泵的允许安装高度值，显然应尽可能减小吸入管段中的阻力损失。应根据吸入管段中的阻力损失的表达式，考虑选择较粗的管径以减小流速、减少管长、减少管件、吸入管段中不安装流量调节阀等方面。
（3）若被输送流体的温度提高，则其饱和蒸汽压显著增加，使泵的允许安装高度值减小。
（4）若从处于液体沸腾状态的设备内向外输送液体，由于此时Ps=Pv ，所以此时泵的允许安装高度必然是负值，这说明泵实际安装于设备内液面之下一定的位置上。
五、离心风机 离心风机与离心泵既有相同点，又有特殊点。根据气体输送管路的机械能衡算式计算所需要的全风压：
（2-12）
通常气体输送管路的起始截面从风机入口开始，故u1=0 ，(Z2-Z1)值很小而忽略不计。式（2-12）表明，管路所需的全风压值与所输送的气体密度成正比。故当选择风机时，首先将管路计算的全风压数值PT换算到风机产品样本中所说明的标准气体密度值ρ0时的数值PT0 ，换算式为：
（2-13）
按照风机入口温度、压强条件下的气体体积流量选择风机的风量。
注意正位移泵的使用特点及流量调节。
第3章 沉降与过滤
一、重力沉降 颗粒层流重力沉降速度公式：
（3-1）
均匀加有n层隔板重力降尘室气体处理量与要求100%分离的最小颗粒沉降速度之间的关系：
（3-2）
均匀加有n层隔板重力降尘室能够100%分离的最小颗粒粒径与气体处理量、设备尺寸之间的关系式：
（3-3）
在要求100%分离的最小颗粒粒径相同时，均匀加n层隔板与原单层重力降尘室比较气体处理量增加的倍数是：
（3-4）
在气体处理量时，均匀加n层隔板与原单层重力降尘室比较，能够100%分离的最小颗粒粒径变化的倍数：
（3-5）
小颗粒（粒径小于能够100%分离的最小颗粒粒径）的粒级效率：
（3-6）
大颗粒（粒径大于等于能够100%分离的最小颗粒粒径）的粒级效率：
（3-7）
二、旋风分离器 颗粒层流离心沉降速度公式：
（3-8）
是颗粒在切线方向上的速度。
旋风分离器中能够100%分离的最小颗粒粒径与旋风分离器进口宽度B、进口气速ui之间的关系式：
（3-9）
对于单个旋风分离器，进口气速ui根据气体处理量Vs 、旋风分离器进口宽度B 、旋风分离器进口高度A(B、A均与旋风分离器圆柱体部分的直径D成一定的比例)计算之：
（3-10）
旋风分离器的粒级效率同重力降尘室。气体通过旋风分离器所产生的阻力损失为：
（3-11）
三、过滤基本方程式 基于总过滤面积上的过滤速率的表达式：
（3-12）
过滤速率常数的定义式：
（3-13）
基于总过滤面积上的过滤速率的另一表达式：
（3-14）
恒压过滤方程式（
）
（3-15）
（3-16）
滤饼比阻与过滤压强差的关系式：
（3-17）
若洗涤水粘度与滤液粘度相同，洗涤水压强与过滤时原料液相同，则基于总面积上的洗涤速率与过滤终了时过滤速率的关系为：
（3-18）
置换洗法，
。横穿流洗法时，
。
四、间歇过滤生产计算 间歇过滤生产能力（以单位时间滤液体积量表示）的计算：
（3-19）
若过滤介质的阻力可以忽略，洗涤时间与过滤时间之间满足如下的关系式：
（3-20）
在（3-20）式中，J是基于总面积上洗涤水体积为过滤液体积的倍数。
与 
之间的关系符合恒压过滤方程式。注意，对于间歇过滤生产，各阶段时间应满足下式：
（3-21）
根据（3-21）式，在已有的设备中进行过滤生产，能够获得最大的生产能力；对于设计型问题，根据（3-21）式，达到预定的生产能力进行设计计算，能够得到最合理的设备尺寸。
五、连续连续过滤生产计算 转筒真空过滤机生产能力（以单位时间滤液体积量表示）的计算式：
（3-22）
转筒每转一转，单位过滤面积上所得的滤液体积量qF由恒压过滤方程计算：
（3-23）
转筒每转一转，所形成的滤饼的厚度为：
（3-24）
（3-25）
式（3-25）中
为悬浮液中固体颗粒的体积分率，
为滤饼的空隙率。要注意分析，转筒转速对于过滤机生产能力的影响，对转筒上所形成的滤饼厚度的影响。有时，过滤机的生产能力以单位时间内所形成的滤饼的体积量来表示：
（3-26）
第4章 传热
一、热传导
多层平壁稳定热传导传热速率式：
（4-1）
多层（如3层）平壁的稳定热传导，各层温度差与各层热阻的大小成正比：
（4-2）
多层（如2层）圆筒壁稳定热传导，同时外壁与环境之间进行着稳定的热对流，单位长度上由内壁向外的传热量：
（4-3）
二、热对流 任何形式的对流传热，传热速率可用牛顿冷却定律来表达：
（4-4）
圆管内流体湍流流动流体与管壁对流给热系数的计算式：
（4-5）
由（4-5）式可知，在其他条件一定时，
（4-6）
根据（4-6）式可以判断分别当流量变化、管径变化、管程数变化后，引起对流给热系数变化的比例。
三、传热过程的计算 传热过程的基本方程式（总面积上的平均传热速率）：
（4-7）
传热总系数的计算式：
（4-8）
（4-8）式根据实际传热情况通常可以简化。传热对数平均温度差应根据两种流体的流动方式进行计算。应注意，传热面积是换热器内所有换热管子的外表面积：
（4-9）
热平衡计算式：
（4-10）
设计型的传热问题计算，通过（4-7）~（4-10）式联合求解。
对于第一类操作型的问题，仍然可以利用传热的基本方程式求解，但是需要将传热基本方程式的形式变化一下。以逆流换热为例：
（A）
根据热量衡算：
（B）
所以（A）式转换为
（C）
或者 
（D）
根据（D）、（B）两个式子便可以解得两个未知数T2和t2 。
若是水蒸气冷凝供热，确定冷却水的出口温度，根据传热的基本方程式：
（E）
公式（E）变换为 
（F）
根据（F）式，便可以解出冷却水的出口温度t2 。
四、热辐射 两无限大平行灰体壁面之间的相互辐射传热速率计算式：
（4-11）
灰体1被灰体2所包围时的辐射传热速率：
（4-12）
灰体1被灰体2所包围并且
时的辐射传热速率：
（4-13）
第5章 气体吸收
一、气液平衡关系 亨利定律：
（5-1）
（5-2）
（5-3）
温度提高t ，亨利系数E增加，相平衡常数m增加，平衡溶解度减小。总压强P增加（当
时对亨利系数E没有明显的影响），相平衡常数m减小，平衡溶解度增加。
二、 传质速率表达式 分子扩散+同向缓慢总体流动条件下的传质速率表达式：
（5-4）
（5-5）
气膜传质速率表达式： 
（5-6）
液膜传质速率表达式： 
（5-7）
气相总传质速率表达式： 
（5-8）
液相总传质速率表达式： 
（5-9）
气膜传质控制时： 
（5-10）
液膜传质控制时： 
（5-11）
三、低浓度气体吸收的计算 吸收剂用量的计算式：（吸收塔塔底浓度下标为1，塔顶浓度下标为2）
（5-12）
填料层高度的计算式： 
（5-13）
（5-14）
传质单元高度与传质单元数的计算式：
注意传质单元高度计算式中G、L的单位是kmol/(m 2.s) ，K ya和K xa的单位是kmol/(m 3.s) 。
传质单元数NOG的计算式：
（5-15）
（5-16）
传质单元数NOL的计算式：
（5-17）
（5-18）
解吸塔解吸气体用量的计算：（解吸塔塔底浓度下标为2，塔顶浓度下标为1）
（5-19）
解吸塔填料层高度的计算式： （5-13）
（5-14）
要注意解吸塔传质单元数计算时的特殊性。例如NOL的计算式（5-17）中：
，
利用吸收因数法计算解吸塔的NOL的计算式为：
（5-15）
利用板式塔进行吸收操作，所需理论板数的计算式：
（5-16）
当吸收因数A=1时，N=NOG , HOG=HETP（等板高度） 。
第6章 液体精馏
一、汽液相平衡 以相对挥发度表示的汽液相平衡关系式：
（6-1）
二、塔内物流量之间的关系 塔顶产品采出率：
（6-2）
操作回流比（泡点回流）： 
（6-3）
精馏段液流量： 
（6-4）
精馏段汽流量（即冷凝器负荷量）： 
（6-5）
提馏段液流量： 
（6-6）
提馏段汽流量（即塔釜负荷量）： 
（6-7）
进料热状态参数的计算式： 
（6-8）
要注意这些物料计算关系式应用于仅有精馏段的塔、仅有提馏段的塔时的特殊性。还要注意这些物料计算关系式应用于非泡点回流情况下的特殊性。注意塔底用水蒸气直接加热时，物料衡算的特殊性。
三、各种线的方程式
汽液平衡线方程式： （6-1）
精馏段操作线方程式： 
（6-9）
提馏段操作线方程式：
（6-10）
进料线方程式(q线方程式)： 
（6-11）
要弄清各线的含义及用途。要掌握理论板数的确定方法。要弄清生产上哪些因素发生变化后，对于各条线形状或位置的影响，对于所需理论板数多少的影响。要注意有多股进料、有侧线产品时，操作线的特殊性。塔底用水蒸气直接加热时，提馏段操作线的特殊性。
四、连续精馏热量平衡
连续精馏热量平衡式：
（6-12）
利用（6-12）式，分析理解当回流比保持不变时，进料温度降低，达到预定分离程度所需要的理论板数减少的内在原因；分析理解当塔釜负荷量保持不变时，进料温度提高，达到预定分离程度所需要的理论板数减少的内在原因。
五、回流比的确定及分析 首先确定最小回流比。一般情况下，通过汽液平衡方程式、进料线方程式联立求解得交点e的坐标(xe ,ye) ，然后计算最小回流比：
（6-13）
由（6-13）式分析哪些因素决定了Rmin的大小。要能够全面地分析操作回流比的大小对于塔内汽、液流量的影响，对达到预定分离程度所需理论板数的影响。当塔内理论板数已经固定时，分析操作回流比的变化对于塔内汽、液流量的影响，对于塔顶、塔底产品组成的影响。
六、芬斯克公式 在全回流（塔开工阶段）的情况下，达到预定分离程度所需最少理论板数的计算式：
（6-14）
精馏段的最少理论板数的计算式：
（6-15）
xAq是精馏段操作线方程式、提馏段操作线方程式的交点坐标值。掌握了芬斯克公式，再应用吉利兰关联式，是求理论板数的简捷计算法。
以上仅是化工原理中最常用公式及重要概念的汇总。课程复习时，以此为主要线索，全面复习授课内容，做到对于各章内容从整体上融会贯通，理解和掌握结论性公式的灵活应用。切不可硬记忆一些零枝碎叶的公式。