-
绪章绪论
典型化工产品生产实例;化工单元操作的历史梗概;本课程的性质及要回答的问题。
-
●0.1化工单元操作
典型化工产品生产实例;化工单元操作的历史梗概;本课程的性质及要回答的问题。
-
第一章流体流动
流体流动的两种考察方法;流体的作用力和机械能;牛顿粘性定律。
-
●1.1概述
流体流动的两种考察方法;流体的作用力和机械能;牛顿粘性定律。
-
●1.2流体静力学
静止流体受力平衡的研究方法;压强和势能的分布;压强的表示方法和单位换算;静力学原理的工程应用。
-
●1.3流体流动中的守恒原理
质量守恒;流量,平均流速;流动流体的机械能守恒(柏努利方程);压头;机械能守恒原理的应用;动量守恒原理及其应用。
-
●1.4流体流动的内部结构
层流和湍流的基本特征;定态和稳态的概念;湍流强度和尺度的概念;流动边界层及边界层分离现象;管流数学描述的基本方法;剪应力分布。
-
●1.5阻力损失
沿程阻力损失(湍流阻力)的研究方法——“黑箱法”;当量的概念(当量直径,当量长度,当量粗糙度);局部阻力损失。
-
●1.6流体输送管路的计算
管路设计型计算的特点、计算方法(参数的选择和优化,常用流速);管路操作型计算的特点、计算方法;阻力损失对流动的影响;可压缩流体管路阻力的计算方法;简单的分支管路和汇合管路的计算方法。
-
●1.7流速和流量的测定
毕托管、孔板流量计、转子流量计的原理和计算方法。
非牛顿流体的基本特性;流动阻力计算。
-
第二章流体输送机械
介绍离心泵的工作原理、结构及主要性能参数、掌握离心泵特性曲线、管路特性曲线、工作点。希望学生理解汽蚀现象成因,掌握离心泵最大安装高度计算;了解往复泵和旋转泵结构。 同时了解风机结构和工作原理。
-
●2.1概述
被输送流体对输送机械的能量要求;管路特性方程;带泵管路的分析方法——过程分解法。
-
●2.2离心泵
泵的输液原理;影响离心泵理论压头的主要因素(流量、密度及气缚现象等);泵的功率、效率和实际压头;离心泵的工作点和流量调节方法;离心泵的并联和串联;离心泵的安装高度,汽蚀余量;离心泵的选用。
容积式泵的工作原理、特点和流量调节方法(以往复泵为主) -
●2.3往复泵
气体输送的特点及全风压的概念;气体输送机械的主要特性;风机的选择;压缩机和真空泵的工作原理,获得真空的方法。
-
第三章液体的搅拌
典型的工业搅拌问题;搅拌的目的和方法;搅拌装置,常用搅拌浆的型式,挡板及其它构件;混合效果的度量(均匀性的标准偏差、分割尺度和分割强度);混合机理;搅拌功率;搅拌器经验放大时需要解决的问题。
其它混合设备介绍。 -
●3.1概述
化工生产中经常要进行液体的搅拌,
搅拌操作涉及的过程有混合、分散、溶解、结晶、液固吸附、液液萃取、传热以及化学反应等等。 -
●3.2混合机理
大尺度的混合机理:(混合均匀)
对微团尺度无要求,只要求微团均匀分布在容器内各处,要求搅拌器能产生强大的循环流量(总体流动),并且无流动死角。 -
●3.3搅拌器的性能
介绍常用搅拌器的性能
旋桨式:直径比容器小,转速较高,适用于低粘度液体。主要形成大循环量的总体流动,但湍流程度不高。主要适用于大尺寸的调匀,尤其适用于要求容器上下均匀的场所。
涡轮式:直径为容器直径的0.3~0.5倍,转速较高,适用于低粘度或中等粘度(<50Pa〃s)的液体。对于要求小尺度均匀的搅拌过程更为适用,对易于分层的物料(如含有较重固体颗粒的悬浮液)不甚合适.大叶片低转速:桨叶尺寸大,转速低,旋转直径约为0.5~0.8倍的搅拌釜直径,可用于较高粘度液体的搅拌。 -
●3.4搅拌功率
介绍影响搅拌功率的因素 几何因素:搅拌器的直径d ;搅拌器叶片数、形状以及叶片长度l和宽度B ;容器直径D ;容器中所装液体的高度h ;搅拌器距离容器底部的距离h1 ;挡板的数目及宽度b 物理因素:液体的密度、粘度、搅拌器转速n
-
●3.5搅拌器的放大
介绍搅拌器的放大准则。
-
第四章流体通过颗粒层的流动
许多化工单元操作或反应过程都与流体通过颗粒层的流动有关,最常见的有固定床催化反应、过滤、吸附等。此外,地下水或石油的渗流等也是流体通过固定床流动的一些较复杂的例子。这些单元操作根据各自的工艺特点对每一流动现象有不同的考察内容,但流体通过颗粒层的基本流动规律(主要是压降)对各有关单元操作却是共同的。
-
●4.1概述
第四章节综合概述。
-
●4.2过滤过程
颗粒层是由大量尺寸不等、形状也不规则的固体颗粒随机堆积而成的,流体通到具有复杂的网状结构。描述这样复杂的通道,应从组成通道的颗粒的特性着手。
-
●4.3流体通过固定床的的压降
固定床中颗粒间的空隙形成许多可供流体通过的细小通道,这些通道是曲折而且相互相交联的。同时,这些通道的截面大小和形状又是很不规则的。流体通过如此复杂的通道时的阻力(压降)必须依靠实验来解决。
-
●4.4过滤过程
过滤是将悬浮液中的固、液两相,在重力或压差力、离心力等作用下,加以分离的常用方法,借过滤操作可获得清净的液体或获得产品的固体颗粒。
-
●4.5常用过滤设备
各种生产工艺形成的悬浮液的性质有很大的差异,过滤的目的、原料的处理量也很不相同。长期以来,为适应各种不同要求而发展了很多形式的过滤机,可按产生压差的方式分为压滤/吸滤、离心过滤两大类。为了加快过滤速率以提高过滤机的生产能力,原则上可以改变滤饼结构、改变悬浮体重的颗粒悬浮状态以及限制滤饼厚度增长、滤膜反冲等途径。
-
第五章颗粒的沉降与流态化
由固体颗粒和流体组成的两项流动物系在化工生产中经常遇到,其中流体为连续相,固体则为分散相悬浮于流体中。本章考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。许多化工生产过程涉及这种相对运动。
-
●5.1概述
第五章节综合概述。
-
●5.2颗粒的沉降
流体与固体颗粒相对运动时,流体对颗粒存在曳力作用。因此,颗粒在各种力的作用下进行沉降,包括场力、浮力和曳力。颗粒的沉降速度受颗粒和流体的性质综合影响。
-
●5.3沉降分离设备
沉降分离的基础是悬浮系中的颗粒在外力作用下的沉降运动,而这又是以两相的密度差为前提的。悬浮颗粒的直径越大、两相的密度差越大,使用沉降分离方法的效果越好。
-
●5.4固体流态化技术
将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中,从而使颗粒具有类似于流体的的某些表观特性,这种流固接触状态称为固体流态化。化工专业广泛使用固体流态化技术以进行流体或固体的物理、化学加工,乃至颗粒的输送。
-
第六章传热
传热是化工重要的单元操作之一。除了化学反应器需要依靠传热来提供或移去反应热,以维持一定的反应温度,使反应顺利进行之外,尚有不少化工单元操作,例如蒸馏、吸收、蒸发和干燥等,也均需根据具体的工艺要求对物料进行加热或冷却,以获得优质产品;生产过程中热能的合理使用和预热的回收以及化工设备的保温也涉及传热。通常,传热设备在化工设备投资中占很大的比例,有些可达40%左右。
通过本章的学习,学生不仅要掌握传热过程基本原理、基本计算,还要解决传热过程的主要问题:(1)在一定的换热任务下,确定所需载热体的用量以及所需传热面积的大小,换热器的选用及其主要工艺尺寸的确定(2)根据传热机理,分析传热过程,充分注意节能,进行经济核算,确定合理的传热方案(3)传热设备的操作原理及其强化途径。 -
●6.1概述
加热和冷却方法;传热速率。
-
●6.2热传导
傅利叶定律;常用工程材料的导热系数;导热问题分析方法(热量衡算和导热速率式);一维导热的计算。
-
●6.3对流给热
牛顿冷却定律———变量分离法;自然对流的起因和影响因素;管内层流给热、管内强制对流(湍流)给热系数经验式;沸腾给热和沸腾曲线;蒸汽冷凝给热。
-
●6.4沸腾给热与冷凝给热
单个物体的辐射和吸收特性(Stefan Boltzmann定律,Kirchhoff定律);黑体和灰体;两黑体间的相互辐射;两物体组成封闭系统中的辐射换热计算。
-
●6.5传热过程的计算
传热设计型问题的参数选择和计算方法;传热操作型问题的讨论和计算方法(传热单元数);间歇传热过程计算的基本方法。
-
●6.6换热器
列管式换热器的设计与选型;常用换热器的结构;换热设备的强化和其它类型。
-
第七章蒸发的操作目的和方法
本章主要介绍了蒸发操作的概念、原理、设备、计算和蒸发操作的经济性。
-
●7.1概述
本节介绍了蒸发操作的目的、方法和特点
-
●7.2蒸发
本节介绍了各种蒸发设备
-
●7.3单效蒸发
本节介绍了蒸发的物料衡算、热量衡算、蒸发速率、传热温度差以及单效蒸发过程的计算
-
●7.4蒸发操作的经济性
本节介绍了衡量蒸发操作经济性的方法和节能方法
-
第八章重点习题讲解
本章的内容为四位老师针对上册的重难点内容流体流动、流体机械输送、沉降和过滤、传热四大模块分别进行习题讲解。
-
●8.1流体流动习题
本节是针对流体流动展开的习题讲解,重点内容有静力学方程的应用,管路计算,操作型计算和管路综合计算。
-
●8.2流体机械输送习题
本节为流体机械输送章节的习题。
-
●8.3沉降、过滤习题
本节为沉降和过滤章节的习题。
-
●8.4传热习题
本节为传热的习题。