1、流体流动

1、流体微团：连续的流体中微小的质点团，它的体积可以看为无限小

2、连续介质模型

（1）概念：

即流体在充满着一个体积时， 不留任何自由空隙，既没有真空的地方也没有分子的微观运动，即把流体看作是连绵不断的不留任何自由空间的连续介质。 在多数的情况下，利用连续介质假设得到的计算结果和实验符合得很好。

3、表压、绝压、真空度与等压面

（1）表压：以一个大气压下为0开始计量压力。

（2）绝压：以真空下为0开始计量压力。

（3）真空度：处于真空状态下的气体稀薄程度。若所测设备内的压强低于大气压强，其压力测量需要真空表。从真空表所读得的数值称真空度。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，即： 真空度=大气压强-绝压，绝压=大气压+表压。

（4）等压面：气压相同的面。在充满平衡流体空间，连接压强相等的各点所组成的面，即空间气压相等的各点所组成的面。由于同一高度，各地气压不相等，等压面在空间不是平面，而是像地形一样起伏不平。

4、流量与流速

（1）流量：单位之间内流过管路某一截面的物质量。

（2）流速：单位时间内瘤体在流动方向上流经的距离。

（3）关系：流量??=流速? ×面积A

5、稳定流动与不稳定流动

（1）稳定流动：流体在管道内或在窑炉系统中流动时，如果任一截面上的流动状况(流速、压强、重度、成分等)都不随时间而改变的流动。

（2）不稳定流动：反之，流动各量随着时间而改变的流动。

5、牛顿黏性定律和粘度及其影响因素

（1）牛顿黏性定律：流体内摩擦力与两层流体间的相对速度成正比。

（2）粘度：液体或气体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，黏性的大小用粘度表示。

（3）影响因素：

一、温度

二、压力

三、溶液组成

四、物质分子结构

6、流体流动类型与雷诺数

（1）流体流动类型

一、层流：流体指点做直线运动。

二、湍流：流体在总体上沿管道向前运动，同时还在各个方向做随机的脉动。

（2）雷诺数

Re<2000时，为层流区。

2000<Re<4000时，有层流有湍流。

Re>4000时，为湍流区。

7、层流与湍流的本质区别

层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。

8、边界层概念和边界层分离

（1）边界层概念：流速降为未受边壁影响流速的99%以内的区域为边界层，简言之，边界层是边界影响所及的区域。

（2）边界层分离：

一、定义：原本紧贴物体表面流动的边界层脱离物体表面。当固体在流体中运

动（或是一静止固体放在运动的流体中），由于黏滞力的作用，在靠近固体表面的流体会出现边界层。依照局部流场的雷诺数不同，边界层内的流体可分为层流或是紊流。若边界层受到逆压梯度的影响，使得边界层相对物体的速度渐渐下降，甚至接近0，此时就会出现边界层分离的现象。

二、由上述可知：

流道扩大时必造成逆压强梯度；

逆压强梯度容易造成边界层的分离；

边界层分离造成大量漩涡，大大增加机械能消耗。

9、当量长度与阻力系数

??—局部阻力系数 ???2??=λ×??—当量长度

10、重要仪表与设备

（1）单管压力计：适用于高于大气压的液体压强的测定，不能适用于气体。

（2）U型管压差计：U型管压差计才能直接测得两点的压差。

（3）皮托管：测的是点速度。

（4）文丘里管：有点事能耗少，大多用于低压气体的输送。

（5）转子流量计：转子形状的选择应着眼于促使边界层脱体，以便在较小的Re数时即出现高度湍流。

2、流体输送机械

1、离心泵

（1）结构、工作原理

一、离心泵的主要构件：叶轮和蜗壳

二、工作原理：离心泵是利用叶轮旋转而使水产生的离心力来工作的。

（2）影响特性曲线的因素：液体密度（ρ），粘度（μ），总效率（η）

（3）流量调节：

一、如果工作点的流量大于或小于所需要的输送量，应设法改变工作点的位置，

进行流量调节。

二、调节方法：

改变泵的特性曲线。

3、流体通过颗粒层的流动

1、滤浆、滤饼、过滤介质、滤液

（1）滤浆：?浆

（2）滤饼：?饼

（3）过滤介质：??

（4）滤液：V

2、生产能力

（1）间歇式：

Q=

当??=0，?=??+??时，Q=?max

（2）连续式： ??+??+??、

Q=??=??=? ，n↑?Q↑

3、设备

（1）板框机

一、结构：

由多块带棱槽面的滤板和滤框交替排列组装与计价所构成。

二、特点：

结构紧凑，过滤面积大。

4、颗粒的沉降和流态化

1、自由沉降和沉降速度

（1）自由沉降：

固体颗粒在流体中仅受自身重力、流体浮力和二者相对运动时产生的阻力的作用，而不受其他机械力干扰的沉降过程。

（2）沉降速度（本质上是颗粒与流体的相对运动速度）：斯托克定律区

ut=gd?2 ρ??ρ

18?2、影响沉降速度的因素

（1）干扰沉降

（2）端效应

（3）分子运动

（4）非球形

（5）液滴或气泡运动

3、离心分离因素：离心分离因数是指同一颗粒所受的离心力与重力之比，表示离心力大小是指标。

4、降尘室

（1）能百分百出去最小颗粒满足停留时间等于沉降时间。

（2）处理能力： ??=?底??，与H无关，只取决于降尘室的底面积。

5、传热

1、导热系数：导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，℃），在1秒钟内（1S）（ 非1H，1小时内），通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度 （W/(m·K)，此处为K可用℃代替）。

2、临界厚度

3、傅里叶定律

??q=?λ 4、一维稳态导热

（1）平壁

Δ?推动力Q=qA== 热阻

Δ?Q==总热阻??=1?总推动力（2）圆筒壁

Δ?推动力Q=qA== ?热阻

Δ?Q==???总热阻????=1?

?1??2?1??2??==??22lnln?总推动力1

当?2

?1<2则，ln?2?1≈?1+?22，ln?2

?1≈?1?1+?225、热边界层：热边界层是指黏性流体流动壁面附近形成的以热焓剧变为特征的流体薄层。

6、影响冷凝和沸腾传热的因素

（1）液体性质

（2）固体表面的特征尺寸

（3）强制对流的流速

（4）自然对流的特征速度

7、各种对流传热情况下α的数量级

8、几个准数：Nu、Pr、Re

（1）Nu努塞尔数

（2）Pr普朗特数

（3）Re雷诺数

（4）关系

Nu=ARe?Pr?

当Re>10000，0.7<Pr<160，?>30~40，则 ?Nu=0.023Re0.8Pr?

??du0.8????α=0.023（）（） 受热时b=0.4，冷却时b=0.3

9、透体，镜体，白体，黑体，灰体

（1）透体

（2）镜体

（3）白体：凡是将辐射热全部反射的物体。

（4）黑体：吸收率等于1的物体。辐射能力：??

4?=?0()4 （5）灰体：可以把实际物体当成是对各种波长辐射均能同样吸收的理想物体。辐射能力：???=??0(

10、斯蒂芬—玻尔兹曼定律

4???=?0?=5.67（） 4

11、克希霍夫定律

ε=a

同一灰体的吸收率与其黑度在数值上必相等。

12、两固体间辐射传热速度

?12=

辐射传热速率：??1?0 (?11004?(?1?21004 100?2?1+?2=?12?? (?11004?(4

13、传热的三个环节

14、传热的设计型和操作型问题

（1）设计型

一、命题方式

已知冷流体的进口温度，求传热面积及换热器其他有关尺寸。

二、计算方法

计算换热器的热流量Q

计算平均推动力Δ??

计算给热系数和总传热系数K

计算传热面积

三、参数的选择

选择流向（逆流还是并流或者其他复杂的）

选择冷却介质的出口温度（冷热流体走管内还是管外） 选择适当的流速

（2）操作型

一、命题方式

已知换热器的传热面积以及有关尺寸，冷热流体的物理性质。求冷热流体的出

口温度和冷流体的流量。

二、计算方法

联立求解。

15、设备

（1）套管式换热器

一、结构

由直径不同的制管制成的同心套管

二、流程选择原则、强化传热措施。

16、对数平均温差法

（1）冷凝过程

Q=K?Δ??

Q=?1?p1 ?1??2 或?1?

Q=?1?p1 ?1?t2

（2）求热阻

11?2?2??21=?+?1?+?+?2+111?2

（3）圆柱体侧面积

A=nπ?2?

（4）流动情况

Δ??=?1??2ln?2（逆流、并流）

Δ??=ψΔ??，逆（其他流动情况）

17、传热速率方程与传热速率方程

（1）平均温度差：Δ??=?1??2ln2

（2）传热速率方程：Q=?0?0Δ??（外）=????Δ??（内）

6、气体吸收

1、吸收：用适当的液体吸收剂处理气体混合物以去除其中一种或多种组分的操作

2、吸收剂：一般是对气体混合物的各组分具有不同的溶解度而能选择性地吸收其中一种组分或几种组分的液体。

3、解吸：液相中的溶质组分向与之接触的气（汽）相转移的传质分离过程。

4、物理吸收：物理吸收是溶解的气体与溶剂或溶剂中某种成分并不发生任何化学反应的吸收过程。

5、单组份吸收：若混合气体中只有一种组分进入液相，其余组分可认为不溶于吸收剂，这种吸收过程称为单组分吸收。

6、等温吸收：

7、溶解度：在一定温度下，某固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的溶质的质量。

8、双膜理论：

（1）相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，相界面两侧的传质阻力全部集中于这两个停滞膜内，吸收质以分子扩散方式通过此二膜层由气相主体进入液相主体；

（2）在相界面处，气、液两相瞬间即可达到平衡，界面上没有传质阻力，溶质在界面上两相的组成存在平衡关系，即所需的传质推动力为零或气、液两相达到平衡；

（3）在两个停滞膜以外的气、液两相主体中，由于流体充分湍动，不存在浓度梯度，物质组成均匀。溶质在每一相中的传质阻力都集中在虚拟的停滞膜内。

9、传质单元高度：在逆流操作的微分 接触传质设备中，使浓度变化达到传质单元数为 1所需的设备接触传质 段高度。

10、传质单元数：在逆流操作的微分接触传质设备中度量物料分离的要求和实现分离的难易程度的综合参数。

11、影响传质单元高度及传质单元数的因素

（1）传质单元高度：

设备的型式

设备中的操作条件

（2）传质单元数：

一、物质的相平衡

二、进、出口的含量条件

12、回收率

13、相平衡关系

亨利定律的三种形式：

??=Ex

??=Hc

??=mx

H——溶解度系数T↑，H↑

E——亨利系数T↑，E↑

m——相平衡常数T↑，m↑；P↑，m↓

14、传质速率方程与总传质系数

（1）八个传质速率方程

??=??（y???）

=??（x??x）

=??（y???）

=??（x??x）

=??（p???）

=??（???c）

=??（p???）

=??（???c）

（2）四个吸收总传质系数

??=1 （1 ??+? ??）

??=1 （1 ???+1 ??）

??=1 （1 ??+? ??）

??=1 （1 ???+1 ??）

15、吸收塔的操作型问题：

（1）命题

已知吸收塔高及有关尺寸，气液两项的流量，进或出口含量，吸收液的进口含量，平衡关系及流动方式，两相总传质系数。求气液两项的出口含量或者吸收剂的用量及其出口含量。

（2）计算

联立求解。

16、定性分析方法

（1）平均推动力法：

根据：L ?1??2 =G ?1??2 =???HΔ??=???HΔ??。

可以判断?1，?2的变化。

（2）吸收因数法

???不变,S↑?

????1?m?2↓ 22?1?m?2↑,S不变?↑ 22

17、定量计算方法

（1）可用平均推动力法，也可用吸收因数法。

（2）如能从题给条件求得NOG值，则用吸收因数法较简单；

定量计算一般需用试差法或迭代法求解。

第二篇：《化工原理》公式总结

第一章    流体流动与输送机械

1.       流体静力学基本方程：

2.       双液位U型压差计的指示: )

3.       伯努力方程：

4.       实际流体机械能衡算方程：+

5.       雷诺数：

6.       范宁公式：

7.       哈根-泊谡叶方程： 

8.       局部阻力计算：流道突然扩大：流产突然缩小：

第二章    非均相物系分离

1.       恒压过滤方程：

令，则此方程为：

第三章    传热

1.       傅立叶定律：，

2.       热导率与温度的线性关系：

3.       单层壁的定态热导率：，或

4.       单层圆筒壁的定态热传导方程： 或

5.       单层圆筒壁内的温度分布方程：（由公式4推导）

6.       三层圆筒壁定态热传导方程：

7.       牛顿冷却定律：，

8.       努塞尔数普朗克数 格拉晓夫数

9.       流体在圆形管内做强制对流：

，，

，或，其中当加热时，k=0.4，冷却时k=0.3

10.   热平衡方程：

无相变时：，若为饱和蒸气冷凝：

11.   总传热系数：

12.   考虑热阻的总传热系数方程：

13.   总传热速率方程：

14.   两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程：

15.   两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程：

16.   两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程：

第四章    蒸发

1.          蒸发水量的计算：

2.          水的蒸发量：

3.          完成时的溶液浓度：

4.          单位蒸气消耗量：，此时原料液由预热器加热至沸点后进料，且不计热损失，r为加热时的蒸气汽化潜热r’为二次蒸气的汽化潜热

5.          传热面积：，对加热室作热量衡算，求得，，T为加热蒸气的温度，t₁为操作条件下的溶液沸点。

6.          蒸发器的生产能力：

7.          蒸发器的生产强度（蒸发强度）：

第六章  蒸馏

1.       乌拉尔定律：，

2.       道尔顿分定律：

3.       双组分理想体系气液平衡时，系统总压、组分分压与组成关系：，

4.       泡点方程：，露点方程：

5.       挥发度：，

6.       相对挥发度: ，或

7.       相平衡方程：

8.       全塔物料衡算：，

9.       馏出液采出率：

10.   釜液采出率：

11.   精馏段操作线方程：，，

令（回流比），则

12.   提馏段操作线方程： 总物料衡算：，易挥发组分的物料衡算：

即

13.  

14.   q线方程（进料方程）：

15.   芬斯克方程：

第七章        干燥

1.       湿度：

2.       相对温度：

3.       湿比热容：，在0~120℃时，

4.       湿空气焓：，具体表达式为：

5.       湿比体积：

6.       露点温度：，即

7.