注化公式.doc
- 文档编号:4715005
- 上传时间:2023-05-07
- 格式:DOC
- 页数:34
- 大小:872KB
注化公式.doc
《注化公式.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《注化公式.doc(34页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
第一章物料、能量守恒
1、总质量、元素守恒。
2、对于总质量与元素:
输入系统的量=输出系统的量+系统积累量+系统损失量
对于某组分:
输入系统的量±化学反应量=输出系统的量+系统积累量+系统损失量
3、不稳定过程中:
输入量+生成量-消耗量-输出量=累积量
4、体积流量Q(m3/h),流体线速度u=Q/A(m/s);质量流量W(Kg/h),质量流速G=W/A(Kg/m2.h);摩尔流量F(kmol/h);W=GA=Qρ=uAρG=ρu
5、平均分子量=∑相对分子量×摩尔分数
6、PV=ZnRTR=8.314J/mol.KP—PaV—m3T—K
CA=PA/RTR=8.314J/mol.KP—PaCA--mol/m3
Z的大小表示真实气体和理想气体性质的偏离度
在标准状况下(0°C,0.10133MPa)下,1kmol气体的体积为22.4m3
7、气体密度ρg=MP/ZRT
PM=ZρRTZ=1+BP/RT
8、ωA+ωB=1(kg)k1、k2对比压力与T的校正系数;
9、转化率
单程转化率
总转化率
收率
质量收率
选择性
Y=X·S
总转化率>单程转化率
总收率>单程收率
10、恒容过程:
11、恒压过程:
体系焓变+体系动能变化+体系位能变化=Q(热能)+W(功)
连续流动体系下:
体系动能变化+体系位能变化=0
12、Q1(带入热能)+Q2(传入热能)+Q3(过程热效应)=Q4(带出热能)+
Q5(加热设备)+Q6(散失热量)+Q7(挥发气带出热量)
Q2>0需加热Q2<0需冷却Q3=—△H反应热Qr=—△Hr
能量守恒:
输入系统的能量+体系能产生的能量=体系能消耗的能量+输出系统的量+系统积累
13、N个组分,M个设备,则可列出的独立方程式为NxM个
14、自由度分析
变量个数:
NV=S(C+4)+Np’+2(S-流股数;C-组分数;4-流量、压力、温度、焓;2-功、热;Np’—其它过程变量)
方程个数:
Nf=C+2S+Np+1(Np-过程限制关系式;1-热量平衡式2S—浓度限制、焓计算关系;C-物料关系式)
自由度:
Nd=NV–Nf=(S-1)C+2S+(Np’–Np)+1
Nd=NV–Nf=(S-1)C+2S+(Np’–Np)+1(Np’=Np)
15、能量守恒计算时:
选取基准温度,则基准温度的晗为0
16、比热容:
(单位质量体系的热容)1Kg物质升高1℃所需要的热量,称为比热容。
单位:
KJ/Kg.℃
摩尔热容:
(1mol质量体系的热容)1mol或1Kmol物质温度升高1℃所需要的热量,称为摩尔热容。
单位为KJ/Kmol.K。
第二章化工热力学
理想气体:
高温、低压
可逆过程:
体系发生从起点--终点--起点的变化后,对环境无任何影响。
严格的可逆过程
并不存在,只是一种极限过程。
(理想过程)
不可逆过程:
自发过程,有方向性,如果改变自发变化的方向,需要借助外力(能量)作
用。
热力学第零定律:
如果两个系统分别与第三个系统达到热力学平衡,那么,这两个系统之间也达到热力学平衡。
热力学第一定律(能量转化定律):
封闭系统与环境之间交换的功和能量之和,等于系统内能的变化(依据事实:
永动机是不可能的)。
热力学第二定律:
自发过程是不可逆的(依据事实:
不能使一个自然的过程完全复原)。
热量从低温物体传给高温物体,而不发生其它变化是不可能的。
(热传导过程的不可逆性)
从热源吸“热”,将其完全转化成“功”,而不发生其它变化是不可能的。
(功转化为热的过程的不可逆性)
热力学第三定律:
任何自发过程均是熵增过程(依据事实:
不能得到绝对零度)
在热力学零度的条件下,完美晶体的熵为零。
所有热运动停止。
Q、△U、△H
Q、W过程函数,U、H、G、S是状态函数,理想气体:
U、H、Cv,m,Cp,m,△rHm,△相变Hm都是T的函数,与别的无关
H=U+PV
△U=nCv,m(T2-T1)△H=nCp,m(T2-T1)
恒容过程W=0
恒压过程W=P(V2-V1)=nR(T2-T1)[理想气体]
恒温过程Q=W=RT△H=△U=0
绝热过程r=CP/CvCp-Cv=R(气体)Cp=Cv(液体)
单分子理想气体Cv=R双原子分子理想气体Cv=R
P1V1r=P2V2r
气体的标准状态是Pθ=101.325kpa下的状态,对T无要求。
做功
W=对于可逆=
恒压W=P(V2-V1)
恒温W==nRTln=nRT
恒容W=0
绝热可逆
多变过程:
满足PVn=常数的可逆过程
熵变
dS≥δQ/T(可逆为等于,不可逆为大于)
理想气体的恒温过程
理想气体的恒容过程
恒压过程
绝热过程△S=0
在恒温恒压下的相变过程
S是状态函数
(定压热容不恒定)
混合前气体为S1、S2,混合后为S
S=S1X1+S2X2-RX1LnX1-RX2LnX2
最小分离功T0△S(△S=S-S1-S2)
Bf=△H-T0△S=RT0(Xf1LnXf1+Xf2LnXf2)(△H=0)
Wmin=△B=aBa+bBb-fBf
W损=T0△S不可逆=T0(△S热水-q损/T0)
S0=1/xAY=S0xA=
两相平衡时P、T的关系
△Hm*摩尔蒸发热△Vm*=Vm*(g)-Vm*(l)
若对液体加压则其饱和蒸汽压就要增加,但增加很少
化学势即偏摩尔G焓
G=H-TS
对于理想气体fB=yBP=PB
理想气体的逸度系数恒等于1
对于液体
对于理想气体混合物
理想气体混合物的活度与其平衡的液体的活度相同
液体混合物的逸度与其平衡的气体的逸度相同
相平衡时组分i在各个相中的化学势相同,在各个相中的逸度相同
纯物质凝聚态可利用同T同P下达平衡的饱和蒸汽的逸度获得,fL=fvsat
dG=RTdlnf
F=C-P+22—温度与压力C—组分数。
C=S-R-R/S—S种化学物质
R—反应方程式数;R/—独立的限制条件
绝热节流过程
等H不可逆过程,压力下降,熵增大
若uJ>0制冷uJ<0制热uJ=0T不变
压气机
单级理论耗功
容积效率(VE):
吸入压气机的气体容积/活塞位移容积
余隙比(C):
余隙体积/活塞位移容积
n—压缩过程的多变指数
卡诺循环(可逆机):
使热转化为功
等温可逆膨胀(T1高),绝热可逆膨胀、等温(T2低)可逆压缩、绝热可逆压缩
总熵变△S=0
逆卡诺循环(使功转化成热):
绝热可逆压缩、等温可逆放热、绝热可逆膨胀、等温可逆吸热
制冷机:
消耗功,使热量从低温传到高温(目的是转移低温物体的热量)
Q0---从低温物体吸收的热-WN---消耗的净功§—制冷系数
热泵:
与制冷机原理完全相同,但目的不同,前者为制冷,后者为制热(低温热输送给高温物体)。
目的是高温物体得到热量。
ξH=QH/WH
可逆热泵(逆卡诺循环)的制热系数:
ξH,卡=TH/(TH-TL)
ξH=|QH|/|WH|=|Q0|/|WN|+1=ξ+1
卡诺循环与逆卡诺循环与工质无关,仅是工质温度的函数,在两个温度之间操作的任何循环,以卡诺循环与逆卡诺循环的获得功与制冷系数最大。
损失功、理想功、有效能、有效能效率
WL=T0△S-QWL=T0△STWL—损失功;T0—环境温度;△ST—总熵变
稳定流动过程中Wid(理想功)=T0△S-△H△S—体系的熵变;H0、S0基态的焓、熵。
有效能的变化量△Ex=(H2-H1)-T0(S2-S1)=△H-T0△S=-Wid
有效能Ex=(H-H0)-T0(S-S0)
理想功等于有效能的减少(负值)
或
潜热(状态热)、汽化热、熔融热、熔解热
kθ=JP(平衡)
当反应前后热容变化很微小时,可认为为常数,或温度变化不大时,标准摩尔反应焓可按常数处理。
只有△rGm<0时才可能发生反应,△rGm=0达到平衡
>0,T升高反应向右,<0T升高反应向左。
对于体积增大的反应,P增大,平衡向左,P减小平衡向右
对于体积缩小的反应,P增大,平衡向右,P减小平衡向左
有惰性气体时,对于V<0,增加惰性气体,降低产物的平衡组成。
积分熔解热:
在25°C,0.10133MPa下1mol溶质溶解于nmol溶剂中时吸收或放出的热量。
不同浓度的溶液有不同的积分熔解热。
mol溶剂/mol溶质。
微分熔解热:
1Kmol溶质溶解于含量x的无限多溶液中(溶解后的溶液的含量仍为x)时,吸收或放出的热量称为微分熔解热。
KJ/mol、KJ/Kmol、KJ/Kg。
Amagat定律
Z(T,P)=y1Z1(T,P)+y2Z2(T,P)+y3Z3(T,P)+。
。
。
+ynZn(T,P)
Dalton定律
Z(T,P)=y1Z1(T,P1)+y2Z2(T,P2)+y3Z3(T,P3)+。
。
。
+ynZn(T,Pn)
Pi---温度相同下的总压下的分压
Amagat定律较Dalton定律准确
理想气体绝热自由膨胀:
Q=0W=0△U=0△H=0
元素和化合物的燃烧值是高热值,其燃烧产物应是液态水;
常压20℃时溶解为0.256m3则30.0MPa下的溶解为0.256x30/0.101,则溶解的惰性气体为
0.256x30/0.101x0.03则排放气为0.2%x2800-0.256x30/0.101x0.03
第三章流体静力学
1.P=P0+ρgh=P0+ρg(Z1-Z2)P—Paρ—kg/m3h—mg—m/s2
表压力=绝对压力-大气压力
真空度=大气压力-绝对压力
2、伯努利方程
总机械能守恒(J.kg-1)
(m)
(J)
判断流动方向应根据总势能(位能+静压能),而不是总机械能(位能+静压能+动压能)
总压头=位压头+静压头+动压头
压差计测量的是位能与静压能的和。
3、质量守恒
稳态是指质量流量恒定
定态流动中:
Ws=μ1A1ρ1=μ2A2ρ2=常数
流体不可压缩时:
Vs=μ1A1=μ2A2=常数
A=d2/4=0.785d2
4、流体类型
μ---Pa.s(动力粘度)
γ—m2/s(运动粘度)
1cp=0.001P=1×10-3pa.s
Re ≤2000时为滞流或层流,Re>3000时,按湍流或紊流
5、hf—J/kg—无单位L—m—Pa
—相对粗糙度,ε—绝对粗糙度
滞流时(Re ≤2000)
单位----国标
=6.26X104λLQ2ρ/di5L-mQ-m3/hdi-mm-KPa
在滞流区流量不变时∝1/d4
湍流时Re >2000
水力光滑管(相对粗糙度ε/d<15/Re)=0.3164/Re0.25应用范围Re=3000~1×105
过渡区(15/Re≤ε/d≤560/Re)
应用范围:
Re=4×103~108
完全湍流区(阻力平方区ε/d≥560/Re)与Re无关
应用范围
在湍流区,当ε/d一定时,Re加大,减小当Re一定时,随ε/d增大而增大。
在完全湍流区,管径不变时∝u2
△PF=0.11(ε/d+192.17x103xdr/Q)0.25x1/dx[Q/(2826d2)2xρ/2
=6.887x10-9Q2xρxε0.25[1+192.17x103xrd2/(εQ)]0.25xd-5.25
△Pf=△PFL(详见天大版P380)
6、当量直径de=4rHde—当量直径rH—水力半径
对滞流时=C/Re不能用de来计算流体通过的截面积、流速和流量。
7、局部阻力
Le—当量长度
J/kg
8、并联管路Q=Q1+Q2+Q3∑△Pf,1=∑△Pf,2=∑△Pf,3
分支管路Q=Q1+Q2
9、压缩气体
不可压缩且(1/d=1000)高压输送时不可压缩
真空系统较大,必须按可压缩流体处理。
10、流量(流速)测量
孔径—孔的直径,C—流量系数,测量管、文丘里与喷嘴流量计接近,孔板0.6~0.7A0—孔口面积ρA—指示液密度ρ—被测液密度vs—m3/s孔板反应灵敏,能量损失大。
11、转子流量计
CR—流量系数,数值接近1;AR—转子与玻璃管的环形截面积,m2;Af—转子最大部分的截面积m2;Vf—转子的体积,m3;
ρf—转子材质的密度。
校正,对液体
气体:
当被测气体密度大于标定气体密度时,其实际体积流量小于刻度值。
12、颗粒床层
床层的孔隙率
床层比表面积—单位体积床层中具有的颗粒表面积(颗粒与流体接触的表面积)
—床层的比表面积,m2/m3;a—颗粒的比表面积,m2/m3
床层的当量直径
床层中颗粒密度
床层中的流动多为滞流△Pf—压力降Pa;u1—平均流速(流体在细管中);μ—粘度Pa.s;de—m。
Reb=ρ—流体密度;u—空床速度m/sε—孔隙率。
φs—颗粒球形度,球形为1。
13、流化床
流化状态下操作时ut>u>umf操作范围用ut/umf大小衡量
ut—颗粒沉淀速度或带出速度;umf—临界流化速度。
流化床的特性:
1恒定压力降
εmf—临界空隙率;Lmf—临界床层高度
2类似流体特性;
3床层中温度或组成的均匀混合分布。
固定床—床层高度不变,∝u
流化床:
临界流化状态:
umf>ε0ut
沸腾床状态:
u=ut有明显的上界面和恒定压力降(等于床层颗粒的重力)
流化床中的不同流化方式:
散式(液固)
聚式(气—固)
流化床umf确定:
单分散性固体颗粒:
umf=εmfut
多分散性已知dp,φs,εmf
小颗粒(Reb<20)
大颗粒(Reb>1000)
dp—不同颗粒的平均直径
流化质量—气体分布及气固接触的均匀程度
14、两相流(气相与液相)
滑脱比通常大于1S=1时称为均匀流。
滑脱速度(相对速度)m/s
孔隙率AG—气相流通截面积;A—总截面积;A=AG+AL
气相表观速度
y—气相质量分数(蒸汽干度);w—两相总质量流量kg/s;wG—气相质量流量;GG—气相表观质量通量kg/m2.s;vG—气相的比容,m3/kg
液相表观速度GL—液相表观质量通量kg/m2.svL液相比容m3/kg
两相混合物密度
15、两相流压力降
1、均匀流
△Pf—压力降Pa;G—总质量通量kg/m2.s—摩擦系数—平均密度kg/m3;μH—平均粘度pa.s
2、分离流动
—只有液相时的压力降;—只有气相时的压力降;
—液相的摩擦因子;—气相的摩擦因子;
16、泵
泵的压头的定义:
是泵对1N液体所提供的有效能J/N;而升扬高度指泵上、下游两液面的垂直高度,它只是扬程中位能差一项。
输送单位质量流体由泵进口至出口的能量增加值。
其值等于泵出口总水头与入口总水头的代数值
泵的压头主要是指静压头,风机的全风压指的是动压头+静压头=全压=
离心泵的主要性能参数是:
流量、压头、效率、轴功率
有效功率:
Ne=HgQρ/1000Ne—kwρ—kg/m3Q---m3/sHc---mg---m/s2
轴功率:
N=HQρ/102ηN—kw
离心泵的Ne、N与ρ成正比。
ρ对离心泵的理论流量φT与实际流量Q均没影响,但质量流量ws与ρ成正比。
ρ对离心泵的理论压头HT,∞与实际压头H均没影响,但泵的进出口压差△P与ρ成正比。
离心泵中液体的粘度增大,泵的流量、压头和效率降低,轴功率增大。
n—转速
离心泵的最高效率点称为设计点,铭牌上的φ、H是最高η下的对应参数
离心泵应在高效点附近操作
离心泵的工作点由泵的特性方程H=A-DQ2以及管路特性方程He=K+BQ22决定
进λ阻力平方区时B不变。
K=△z+△P/(ρg)
泵的特性方程中转速相同则功率相同Hφρ/102η定值。
离心泵特性方程H=46-4.88x104Q2
Z=18m总压头损失∑hf=4.12x104Q2
管路方程不变,只是泵的特性方程改变
泵并联时,流量减半,压头不变
He=18+4.12x104Q2
H=46-4.88x104(Q/2)2
泵串联时,流量不变,压头增倍
He=18+4.12x104Q2
H=92-9.76x104Q2
单台
He=18+4.12x104Q2
H=46-4.88x104Q2
17、离心泵的安装高度、气蚀余量、允许吸上真空高度
泵的安装高度—泵的中心线和液面之间的高度,高度应保证一年四季可能的最大输液量下不发生气蚀现象,气蚀现象是指叶片通道入口处的压力降至被输送液体的饱和蒸汽压时,液体沸腾造成压力很大冲击。
P93(化工原理上)
气缚—大量气体吸入泵内,导致吸不上液体叫气缚。
离心泵启动前必须在泵内灌满液体,出口阀关闭时启动,停泵前先关闭调节阀P97(化工原理上)
循环管路不必考虑其它,只考虑阻力。
有泵,有两液的△P,有∑hf时,有△Z时则泵的压头=
泵的气蚀余量与泵的允许吸上真空度是1个道理
泵的安装高度与气蚀余量关系
泵的实际气蚀量NPSH比泵产品目录中所列必须气蚀量(NPSH)r大0.5m以上。
Hg—安装高度;P0—液面压力;Pv—饱和蒸汽压;Hf,0-1—入口损失
泵的安装高度与吸上真空度关系
泵入口处的吸上真空度
Pa—液面上的压力,kPa;P1—泵叶轮入口处压力,kPa;—泵吸入口处动压头,m液柱;—从吸入容器出口至泵进口管道压力降;P1越小,Hs越大但P1>Pv
H—m;N=HQρg/η=HQρ/102η;Q—m3/s;ρ—kg/m3;N—kw。
泵入口处单位质量液体所具有的能量(静压能和动能)与输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压头之差称为泵的净正吸入压力。
也称为泵的汽蚀余量。
需要的净正吸压头NPSHr。
有效的净正吸入压头NPSHa。
NPSHr越小,泵抗气蚀能力越强。
允许吸上真空度最大(再大则气蚀)
NPSHr必须气蚀余量,再小则出现气蚀
Hs=
Hs’=[Hs-(10.33-H0’)-(Ht’-0.24)]X1000/ρ
[Z]=[Hs’]-u12/2g-∑hf
[Hs’]=[Hs]+-
[Z]=-NPSH-Hf,0-1
通风机风压
风压=全风压=静压+动压
HT(标定)=HT/(操作)(1.2/ρ/)HT/—操作条件下的风压;HT—标定条件下的风压;ρ/—操作条件下气体密度kg/m3。
18、压缩机
压缩比为P2/P1,对于三级压缩压缩比相同,则压缩比=
19、气流输送
按气流压强分为吸引式—输送管中的压强低于常压;
压送式—输送管中的压强高于常压
按气流中固相浓度固气比R=单位都是:
kg/s.m2
稀相输送R<25;密相输送R>25
水平管内输送稀相气流时,最低气速>沉淀气速
垂直管内内输送稀相气流时,最低气速>噎塞速度
20、重力沉降、离心沉降
液体温度升高,粘度降低;气体温度升高,粘度降低
重力沉降:
沉降速度
在滞流区或斯托克斯(stokes)定律区10-4<Ret<1Ret=
过渡区或艾伦(Allen)1<Ret<103
湍流或牛顿区103<Ret<2×105
已知d可用判断流型
K≤2.62斯托克斯;2.62<k<69.1艾伦定律区;k>69.1牛顿区
降尘室设计原则:
气体在降尘室内的停留时间≥颗粒沉降所需时间
降尘室长度L,宽为b。
能够完全除去的最小颗粒的沉降速度为ut,降尘室生产能力Vs—m3/s。
Vs=bLut=Aut与H无关设计成扁平形,间距40~100mm
高度选取应考虑通过降尘室的速度不应过高
若设n层水平隔板,则Vs=(n+1)bLut
降温后μ减小,相同生产能力下完全分离的最小颗粒直径减小,或者相同分离效果下生产能力增加。
离心沉降相当g,加速度。
斯托克斯区
离心分离因素
离心分离的临界粒径:
评价旋风分离器性能的主要指标—压强降、分离效果
提高分离效率:
并联使用分离器、减低T、适当提高ui
标准旋风除尘器:
h=D/2B=D/4
Q与△P相同时,并联比串联好
21、过滤
u过滤速度;过滤速率;v滤液体积m3;θ时间s;A过滤面积m2;△P压强差pa;μ滤液粘度pa.s;;ve过滤介质阻力的当量滤液体积;
r滤饼比阻1/m2;r=r/(△P)s;r/单位压强差下滤饼的比阻;S滤饼的压缩性指数;S=0~1,不可压缩时为S=0。
恒压下过滤V2+2VeV=KA2θ
K过滤常数(由物料特性及顾虑压强差所决定)m2/s
K=2k△P1-sk—表述过滤物料特性的常数,m4/N.sk=1/μr/v;对不可压缩滤饼,k∝△P
q=V/A;qe=Ve/A
则q2+2qeq=kθ
介质阻力忽略时,Ve=0qe=0
则v2=kA2θq2=kθ
洗涤时对于板框,A过滤=2A洗涤=2A框
置换A洗=A框
连续式过滤机及叶滤机置换洗涤法
V-过滤终了所得的滤液体积
板框压滤机、横穿洗涤法、洗涤速率为过滤终了时的
过滤机生产能力
间歇式m3/h
连续转筒转
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 公式
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)