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dpc 23、重力降尘室中的临界沉降速度utc 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J为单位，写出各机械能形式的表达式。 kg

?du2、牛顿粘性定律?=-? ，写出该式中各符号的含义。 dy

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？

 

第二篇：化工原理知识总结

一、流体力学及其输送

1.单元操作：物理化学变化的单个操作过程，如过滤、蒸馏、萃取。

2.四个基本概念：物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。

3.牛顿粘性定律：F=±τA=±μAdu/dy，(F：剪应力；A：面积；μ：粘度；du/dy：速度梯度)。

4.两种流动形态：层流和湍流。流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ；层流—20xx—过渡—4000—湍流。

5.连续性方程：A1u1=A2u2；伯努力方程：gz+p/ρ+1/2u2=C。

6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力；范宁公式：沿程压降：Δpf=λlρu2/2d，沿程阻力：Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ：摩擦系数)；层流时λ=64/Re，湍流时λ=F(Re，ε/d)，(ε：管壁粗糙度)；局部阻力hf=ξu2/2g，(ξ：局部阻力系数，情况不同计算方法不同)

7.流量计：变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计)；变截面流量计。

8.离心泵主要参数：流量、压头、效率、轴功率；工作点(提供与所需水头一致)；安装高度(气蚀现象，气蚀余量)；泵的型号(泵口直径和扬程)；气体输送机械：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。

二、非均相机械分离

1.颗粒的沉降：层流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ，(ρp-ρ：颗粒与流体密度差，μ：流体粘度)；重力沉降(沉降室，H/v=L/u，多层；增稠器，以得到稠浆为目的的沉淀)；离心沉降(旋风分离器)。

2.过滤：深层过滤和滤饼过滤(常用，助滤剂增加滤饼刚性和空隙率)；分类：压滤、离心过滤，间歇、连续；滤速的康采尼方程：u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2，(ε：滤饼空隙率；a：颗粒比表面积；L：层厚)。

三、传热

1.传热方式：热传导(傅立叶定律)、对流传热(牛顿冷却定律)、辐射传热(四次方定律)；热交换方式：间壁式传热、混合式传热、蓄热体传热(对蓄热体的周期性加热、冷却)。

2.傅立叶定律：dQ= -λdA ，(Q：热传导速率；A：等温面积；λ：比例系数； ：温度梯度)； λ与温度的关系：λ=λ0(1+at)，(a：温度系数)。

3.不同情况下的热传导：单层平壁：Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=温差/热阻，(b：壁厚；Cm=(λ1-λ2)/2)；

多层平壁：Q=(t1-tn+1)/ [bi /(λiA)]；单层圆筒：Q=(t1-t2)/[b/(λAm)]，(A：圆筒侧面积，C= (A2-A1)/ln(A2/A1))；

多层圆筒：Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。

4.对流传热类型：强制对流传热(外加机械能)、自然对流传热、(温差导致)、蒸汽冷凝传热(冷壁)、液体沸腾传热(热壁)，前两者无相变，后两者有相变；牛顿冷却定律：dQ=hdAΔt，(Δt＞0；h：传热系数)。

5.吸收率A+反射率R+透射率D=1；黑体A=1，镜体R=1，透热体D=1，灰体A+R=1；

总辐射能E=Eλdλ，(Eλ：单色辐射能；λ：波长)；

四次方定律：E=C(T/100)4=εC0(T/100)4，(C：灰体辐射常数；C0：黑体辐射常数；ε=C/C0：发射率或黑度)；

两物体辐射传热：Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，(φ：角系数；A：辐射面积；C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)])

6.总传热速率方程：dQ=KmdA，(dQ：微元传热速率；Km：总传热系数；A：传热面积)； 1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2，(h1，h2：热、冷流体表面传热系数)。

7.换热器：夹套换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、列管式换热器。

四、蒸馏

1.蒸馏分类：操作方式：连续蒸馏、间歇蒸馏；对分离的要求：简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏；压力：常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏；组分：双组分蒸馏和多组分蒸馏(精馏)，常用精馏塔。

2.双组分溶液气液相平衡：液态泡点方程：xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]，(xA：液态组分A的摩尔分数；p (t)：压强关于温度的函数)；

气态露点方程：yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]；

平衡常数KA=yA/xA，理想溶液：KA=p°A/p，即组分饱和蒸气压和总压之比；

挥发度：υA=pA/xA，相对挥发度：αAB=υA/υB，最终可导出气液平衡方程：y=αx/[1+(a-1)x]； 气液平衡相图：p-x图(等温) 、t-x(y)图(等压)、x-y图。

3.平衡蒸馏：qn(F)，xF加热至泡点以上tF，减压气化，温度达到平衡温度te，两相平衡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))；

热量衡算：tF=te+(1-q)γ/Cp,m，(Cp,m：原液的摩尔定压热容；γ：原液的摩尔气化潜热)；平衡关系：yD=αxW/[1+(α-1)xW]。

4.简单蒸馏：持续加热至釜液组成和馏出液组成达到规定时停止；

关系式：ln[n(F)/n(W)]= {ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-1)；

总物料衡算：n(F)=n(W)+n(D)；易挥发组分衡算：n(F)xF =n(W)xW+n(D)xD；

推出：xD= [n(F)xF-n(W)xW]/[n(F)-n(W)]。

5.精馏：多次部分气化部分冷凝(连续、间歇)，泡点不同采取不同的压力操作，塔板数从上至下记；

塔顶易挥发组分回收率：ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%，

釜中不易挥发组分回收率：ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]×100%；

精馏段总物料衡算：qn(V)=qn(D)+qn(L)；精馏段易挥发组分衡算：qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn；(V：各层上升蒸汽量；D：塔顶馏出液量；L：各板下降的液量；yn+1：第n+1块板上升的蒸汽中易挥发组分的摩尔分数；xn：第n块板下降的液体中易挥发组分的摩尔分数)，

精馏段操作线方程：yn+1=Rxn/(R+1) +xD/(R+1)，(回流比R= qn(L)/qn(D))；

提馏段段总物料衡算：qn(L’)=qn(V’)+qn(W)；提馏段易挥发组分衡算：

qn(L’)x’m=qn(V’)y’m+1 +qn(W)xW ；(W：釜液量)，提馏段操作线方程：y’m+1=

qn(L’)x’m/qn(V’)-qn(W)xW/qn(V’)；

总的物料衡算：qn(F)+qn(V’)+qn(L)=qn(V)+qn(L’)，乘上各焓值Hx即为热量衡算，

qn(V)=qn(V’)+(1-q)qn(F)，(精馏进料热状态参数q=(HV-HF)/(HV-HL)，即单位原料液变为饱和蒸汽所需要的热量与单位原料液潜热之比)；

进料方程：y=qx/(q-1)-xF/(q-1)；理论塔板的计算逐板法和图解法，回流比R增大理论塔板数减小，解析法：全回流理论塔板数Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1，(am：全塔平均挥发度)；

最小回流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)，(xq，yq：进料时)，R实=(1.1—2.0) Rmin；

全塔效率ET为理论塔板数与实际塔板数之比；

间歇精馏：分批精馏，一次进料待釜液达到指定组成后，放出残液，再次加料，用于分离量少而纯度要求高的物料，每批精馏气化物质的量n(V )= (R+1)n(D)，所需时间τ=n(V)/qn(V)； 特殊精馏：恒沸精馏(加第三组分，形成新的低恒沸物，增大相对挥发度) 、萃取精馏(加第三组分，增大相对挥发度)、加盐萃取精馏、分子蒸馏(针对高分子量、高沸点、高粘度、热稳定性极差的有机物)。

五、吸收

1.吸收剂的要求：对溶质的溶解度大，对其他成分溶解度小、易于再生、不易挥发、粘度低、无腐蚀性、无毒不易燃、价低，吸收率η=(mA除/mA进)×100%≈[ (y1-y2)/y1]×100%，(y1，y2：进塔和出塔混合气中A的摩尔分数)。

2.稀溶液中亨利定律：c*A=HpA，(c*A：溶解度；H：溶解度系数；pA：气相分压)；p*A=ExA，(xA：液相中溶质摩尔分数；E：亨利系数)；y*=mx，(平衡常数m=E/p)；E=ρs/HMs，(ρs，Ms：纯溶剂密度和相对分子质量)。

3.费克定律：jA=-DABdcA/dz，(jA：扩散速率；DAB：组分A在组分B中的扩散系数；dcA/dz：组分A在扩散方向z上的浓度梯度)；

等分子扩散速率：NA= jA=D(pA,1-pA,2)/RTz；单向扩散：NA=D(pA,1-pA,2)p/RTz pB,m，(p/pB,m：漂流因子，pB,m= (pB,2-pB,1)/ln(pB,2/pB,1)，即对数平均值)；同理，NA=D(cA,1-cA,2)c/zcB,m。

5.吸收塔操作线方程：qn(L)/qn(V)=(y1-y2)/(x1-x2)，(qn(V)：二元混合气摩尔流量；qn(L)：液相摩尔流量；x，y：任意一截面液气相摩尔流量)；

最小液气比[qn(L)/qn(V)]min=(y1-y2)/(x*1-x2),qn(L)/qn(V)= (1.1—2.0)

[qn(L)/qn(V)]min；

低浓度时填料塔高度h=qn(V) [dy/(y-y*)]/KyaS=qn(L) [dx/(x*-x)]/KxaS=NOGHOG=NOLHOL，(K：传质系数；S：塔截面积；a：单位体积填料有效接触面积；NOG= [dy/(y-y*)]：气相总传质单元数；HOG =qn(V)/KyaS：气相总传质单元高度)；

相平衡线为直线时：NOG=ln[(1-S’)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S’]/(1-S’)，

NOL=ln[(1-A)(y1-mx2)/(y2-mx2)+A]/(1-A)，(吸收因数：A=1/S’= qm(V)/mqm(V))。

5.填料塔：液体上进下出，气体下进上出，其中设有液体在分布器，可使其均匀分布于填料表面，塔顶可按转除末器。

六、干燥

1.绝对湿度δ=0.622pV/(p-pV)，(pV：水蒸汽分压)；相对湿度φ= pV/pS，(pS：水蒸汽饱和分压)；湿焓I=Ig+δIv，(Ig：绝干空气的焓；Iv：水蒸汽的焓)。

2.物料的干基湿含量X=m水/m绝干，是基湿含量ω=m水/m总×100%，ω=X/(1+X)；物料分类：非吸湿毛细孔物料、吸湿多孔物料和胶体无孔物料；物料与水分：总水分、平衡水分、自由水分、非结合水分、结合水分。

3.干燥过程物料衡算：qm,c(X1-X2)=qm,L(δ2-δ1)=qm,W，(qm,c：绝对干料的质量流量；qm,L：绝干空气质量流量；qm,W：干料蒸发出水分的质量流量)，即湿物料减少水分等于干空气中增加的水分；

热量衡算：q=qD+qP=qm,L(I2-I0)+qm,c(I’2-I’1)+qL，(qD：单位时间干燥器热量；qP：单位时间预热气热量；qL：单位时间热损失；I2：出干燥器的空气的焓；I0：进预热器的空气的焓；I’2，I’1：进出干燥器物料的焓)，qD=qm,L(I1-I0) =qm,L(1.01+1.88δ0) (t1-t0)，qD=qm,L(I2-I1)+qm,c(I’2-I’1)+qL；

干燥器热效率：η=qd/qP×100%，(qd=qm,L(1.01+1.88δ0) (t1-t2))。

4.干燥速率U=h(t-tW)/rtw，(h：对流表面传热系数；t：恒定干燥条件下空气平均温度；tW：初始状态空气湿球温度；r：饱和蒸汽冷凝潜热)；

恒速干燥阶段时间：τ1=qm,c(X1-Xc)/UcS，(Xc：临界湿含量；S：干燥面积)，

降速干燥阶段时间：τ2=qm,c(Xc-X*)ln[(Xc-X*)/( X2-X*)]/UcS。

5.干燥器分类：厢式干燥器、隧道干燥器、转筒干燥器、带式干燥器、转鼓干燥器、喷雾干燥、流化床干燥器、气流干燥器、微波高频干燥。

七、新型分离技术

1.超临界萃取：以超临界流体作萃取剂(密度接近于液体，而粘度接近于气体，扩散系数位于两者之间)，其具有很强的选择性和溶解能力，传质速率大；流程可分为：等温法、等压法和吸附吸收法。

2.膜分离技术：微滤、超滤、纳滤、反渗透、透析、电渗析、气膜膜分离、渗透气化(溶质发生相变化，再透过侧以气相状态存在)。

数字系数在字母后的为次数，极少数运算符号可能无法显示