化工原理復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、化工原理復(fù)習(xí)要點(diǎn)第一章流體流動(dòng)1.流體靜力學(xué)基本方程式1. 1流體的密度與靜壓強(qiáng)2. 1. 1流體的密度單位體積的流體所具有的流體質(zhì)量稱為密度，以p表示，單位為kg/m3。(1)流體的密度基本上不隨壓強(qiáng)變化，隨溫度略有改變，可視為不可壓縮流體。純液體密度值可查教材附錄或手冊(cè)?；旌弦旱拿芏?，以1kg為基準(zhǔn)，可按下式估算:1_1 2nm 12nPTo(2)氣體的密度隨溫度和壓強(qiáng)而變，可視為可壓縮流體。當(dāng)可當(dāng)作理想氣體處理時(shí)，用 下式估算：PM或RT對(duì)于混合氣體，可采用平均摩爾質(zhì)量Mm代替上式中的M,即Mm My1M 2y2Mnyn1. 1. 2流體的靜壓強(qiáng)垂直作用于流體單位面積上的表面力稱為流體的

2、靜壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱壓強(qiáng)，俗稱壓力，以 表示，單位為Pa。壓強(qiáng)可有不同的表示方法：(1)根據(jù)壓強(qiáng)基準(zhǔn)選擇的不同，可用絕壓、表壓、真空度(負(fù)表壓)表示。表壓和真空 度分別用壓強(qiáng)表和真空表度量。表壓強(qiáng)=絕對(duì)壓強(qiáng)-大氣壓強(qiáng)；真空度=大氣壓強(qiáng)-絕對(duì)壓強(qiáng)(2)工程上常采用液柱高度 h表示壓強(qiáng)，其關(guān)系式為p= p gh10.33mH2O 760mmHg 101.33kPa1. 2流體靜力學(xué)基本方程式2. 2. 1基本方程的表達(dá)式對(duì)于不可壓縮流體，有：P17 P2 7TP2 P1g(Z1 Z2) gZ1 gZ2或p Pogh1. 2. 2流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用條件及意義流體靜力學(xué)基本方程式只適用于靜止的連通著的同

3、一連續(xù)的流體。該類式子說(shuō)明在重 力場(chǎng)作用下，靜止液體內(nèi)部的壓強(qiáng)變化規(guī)律。平衡方程的物理意義為：(1)總勢(shì)能守恒 流體靜力學(xué)基本方程式表明，在同一靜止流體中不同高度的流體微 元，其靜壓能和位能各不相同，但其兩項(xiàng)和(稱為總勢(shì)能)卻保持定值。h的函(2)等壓面的概念當(dāng)液面上方壓強(qiáng)Po 一定時(shí)，P的大小是液體密度p和深度數(shù)。在靜止的連續(xù)的同一液體內(nèi)，處于同一水平面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)都相等。(3)傳遞定律 當(dāng)Po變化時(shí)，液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓強(qiáng)P也發(fā)生同樣大小的變化。(4)液柱高度表示壓強(qiáng)或壓強(qiáng)差改寫流體靜力學(xué)基本方程式可得:P Po .hg上式說(shuō)明壓強(qiáng)差(或壓強(qiáng))可用一定高度的液體柱表示，但一定注明是何種液體。1

4、 . 3流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用以流體靜力學(xué)基本方程式為依據(jù)可設(shè)計(jì)出各種液柱壓差計(jì)、液位計(jì)，可進(jìn)行液封高度計(jì)算，根據(jù) p gZ的大小判斷流向。但需特別注意，U形管壓差計(jì) 讀數(shù)反映的是兩測(cè)量 點(diǎn)位能和靜壓能兩項(xiàng)和的差值。應(yīng)用靜力學(xué)基本方程式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，關(guān)鍵一環(huán)是等壓面的準(zhǔn)確選取。2 .流體流動(dòng)的基本原理2. 1定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的連續(xù)性方程式在定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)中，對(duì)直徑不同的管段作物料衡算，以 1s為基準(zhǔn)，則得到WsU1A1 1u2 A2 2uA 常數(shù)當(dāng)流體可視為不可壓縮時(shí)，密度可視為常數(shù)，則有Vs u1A u2 A2uA 常數(shù)應(yīng)用連續(xù)性方程時(shí)，應(yīng)注意如下兩點(diǎn)：(1)在衡算范圍內(nèi)，流體充滿管道，并連續(xù)不

5、斷地從上游截面流入，從下游截面流出。(2)連續(xù)性方程式反映了定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)中，流量一定時(shí)，管路各截面上流速的變化規(guī)律。此規(guī)律與管路的安排和管路上是否裝有管件、閥門及輸送機(jī)械無(wú)關(guān)。這里的流速指單位管道橫截面上的體積流量，即uVsA對(duì)于不可壓縮流體，流速和管徑的關(guān)系為d；當(dāng)流量一定且選定適宜流速時(shí)，利用連續(xù)性方程可求算輸送管路的管徑，即4Vs用上式計(jì)算出管徑后，要根據(jù)管子系列規(guī)格選用標(biāo)準(zhǔn)管徑。2. 2機(jī)械能衡算方程式一一柏努利方程式2. 2. 1具有外功加入、不可壓縮粘性流體定態(tài)流動(dòng)的柏努利方程為22hf7WP1口2P2.gZ1一 1WegZ22I22式中的We為輸送機(jī)械對(duì)1kg流體所作的有效功，或

6、1kg流體從輸送機(jī)械獲得的有效能量。式中各項(xiàng)單位均為 J/kg。當(dāng)流體不流動(dòng)時(shí)，u=0, hf 0,也不需要加入外功，于是有：PlgZ2P2可見流體靜力學(xué)基本方程式為柏努利方程式的一個(gè)特例。2. 2. 2理想流體的柏努利方程式22UiPl ” U2 P2gZ22. 2此式表明，理想流體作定態(tài)流動(dòng)時(shí)，任一截面上1kg流體所具有的位能、靜壓能與動(dòng)能之和為定值，但各種形式的機(jī)械能可以互相轉(zhuǎn)換。3. 2 . 3柏努利方程式的討論(1)柏努利方程式的適用條件由推導(dǎo)過(guò)程可知，柏努利方程式 適用于不可壓縮流體定態(tài)連續(xù)流動(dòng)。(2)理想流體的機(jī)械能守恒和轉(zhuǎn)化1kg理想流體流動(dòng)時(shí)的總機(jī)械能是守恒的，但不同形式的機(jī)

7、械能可互相轉(zhuǎn)化。22(3)注意區(qū)別式gZ1hf中各項(xiàng)能量所U1包We gZ2也運(yùn)22表示的意義式中的gZ、u2/2、p/p指某截面上1kg流體所具有的能量；hf為兩截面間沿程的能量消耗，它不能再轉(zhuǎn)化為其他機(jī)械能；We是1kg流體在兩截面間獲得的能量,是輸送機(jī)械重要參數(shù)之一。由 We可選擇輸送機(jī)械并計(jì)算其有效功率，即 Ne We Ws若已知輸送機(jī)械的效率刀，則可計(jì)算軸功率，即： N Ne/(4)柏努利方程式的基準(zhǔn)2U11N流體(工程制柏努利方程式)：Z12gP1-HegZ22U22gP2式中各項(xiàng)單位均為 J/N或m。He為輸送機(jī)械的有效壓頭，Hf為壓頭損失，Z、u2/2g、p/pg分別稱為位壓頭

8、、動(dòng)壓頭和靜壓頭。221m3 流體：gZ1 p1 H T gZ2-2- p2 hf22式中各項(xiàng)單位均為J/m3 或Pa。HT稱為風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓，是選擇風(fēng)機(jī)的重要參數(shù)之一。(5)柏努利方程式的推廣可壓縮流體的流動(dòng)：若索取系統(tǒng)中兩截面間氣體壓強(qiáng)變化小于原來(lái)絕對(duì)壓強(qiáng)的20%時(shí)，則用兩截面間流體的平均密度代替。非定態(tài)流動(dòng)：對(duì)于非定態(tài)流動(dòng)的任一瞬間，柏努利方程式仍成立。3.流體在管內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律及流動(dòng)阻力3. 1兩種流型3.1.1 雷諾實(shí)驗(yàn)和雷諾準(zhǔn)數(shù)雷諾于1883年設(shè)計(jì)了雷諾實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)三種因素影響流型，即流體的性質(zhì)(主要為P、科）、設(shè)備情況（主要為 d）及操作參數(shù)（主要為 u）。對(duì)一定的流體和設(shè)備，可

9、調(diào)參數(shù)為u。雷諾綜合如上因素整理出一個(gè)無(wú)因次數(shù)群一一雷諾準(zhǔn)數(shù)：Re duRe是一個(gè)無(wú)因次數(shù)群，可作為流動(dòng)類型的判據(jù)，當(dāng)Rew 2000時(shí)為滯流，當(dāng)Re>4000時(shí)為湍流。3. 1. 2牛頓粘性定律及流體的粘性遵循 dy當(dāng)流體在管內(nèi)滯流流動(dòng)時(shí)，內(nèi)摩擦應(yīng)力可用牛頓粘性定律表示，即：不服從牛頓粘牛頓粘性定律得流體為牛頓型流體，所有的氣體和大多數(shù)液體屬于這一類型。性定律的流體則為非牛頓型流體。由上式可得流體動(dòng)力粘度（簡(jiǎn)稱粘度）的表達(dá)式：du /使流體產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力即為流體的粘度，它是流體的dy物理性質(zhì)之一。單位換算：1cP 0.01P 1 103 Pa?S3. 1. 3滯流與湍流的比較

10、流型滯（層）流湍（紊）流判據(jù)Re <2000Re>2000質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況沿軸向作直線運(yùn)動(dòng)，不存在橫向 混合和質(zhì)點(diǎn)碰撞不規(guī)則雜亂運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)碰撞和劇烈混 合。脈動(dòng)是湍流的基本特點(diǎn)管內(nèi)速度分布拋物線方程1 u - u max2壁面1處Uw,管中心Umax碰撞和混合使速度平局化U 0.82Umax壁面>Uw,管中心Umax邊界層滯流層厚度等于管子的半徑層流底層一緩沖層一湍流主體直管阻力粘性內(nèi)摩擦力，即牛頓粘性定律業(yè)dy粘性應(yīng)力+湍流應(yīng)力，即（e）包 （e為渦流粘度，不 dy是物性，與流動(dòng)狀況有關(guān)）應(yīng)注意搞清如下概念:流體在圓形管進(jìn)口段內(nèi)的流動(dòng)完成了邊界層的形成和發(fā)展的過(guò)程。邊界層在管

11、中心匯合時(shí)，邊界層厚度等于半徑，以后進(jìn)入完全發(fā)展了的流動(dòng)。當(dāng)邊界層在管中心匯合時(shí)，若邊界層內(nèi)為滯流，即整個(gè)邊界層均為滯流層；若邊界層 為湍流，則管內(nèi)流動(dòng)為湍流。湍流時(shí)邊界內(nèi)存在滯流內(nèi)層、緩沖層及湍流主體。Re愈大,湍動(dòng)愈劇烈，滯流內(nèi)層愈薄，流動(dòng)阻力也愈大。邊界層的分離，加大了流體流動(dòng)的能量損失，除粘性阻力外，還增加了形體阻力， 二者總稱為局部阻力。測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)參數(shù)（流速、壓強(qiáng)等）的儀表應(yīng)安裝在進(jìn)口段以后的流動(dòng)完全發(fā)展了 的平直管段上。4. 2流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力由直管阻力和局部足聯(lián)兩部分構(gòu)成，即hf hf hf阻力產(chǎn)生的根源是流體具有粘性，流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦；固體表面促使流體

12、流動(dòng)時(shí)其內(nèi)部發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提供了流動(dòng)阻力產(chǎn)生的條件。流動(dòng)阻力大小與流體性質(zhì)（p、科）、壁面情況（e或&/ d）及流動(dòng)狀況（u或Re）有關(guān)。流動(dòng)阻力消耗了機(jī)械能，表現(xiàn)為靜壓能的降低，稱為壓強(qiáng)降，用注意區(qū)別壓強(qiáng)降 pf與兩個(gè)截面的壓強(qiáng)差p的概念。（1） 直管阻力直管阻力的通式（范寧公式）：hf層流時(shí)的摩擦系數(shù)入（解析法）層流時(shí)的摩擦系數(shù)入僅是 Re的函數(shù)而與相對(duì)粗糙度£/ d無(wú)關(guān),p f表不。64 Re1對(duì)于水力光滑管:0 250.3164Re .（柏拉修斯公式考萊布魯克公式:11.74 2lg18.7,此式適用于湍流區(qū)的光滑管與粗糙管直至完全湍流區(qū)。對(duì)于粗糙管，為使工程計(jì)算方便

13、，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，以e 關(guān)系，得到教材上所示的關(guān)系圖。圓形管內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的推廣一一非圓形管的當(dāng)量直徑d為參數(shù)，標(biāo)繪入與 Re的流體在非圓形管內(nèi)作定態(tài)流動(dòng)時(shí)，其阻力損失仍可用hfL'計(jì)算，但應(yīng)將式中及 d 2Re中的圓管直徑d以當(dāng)量直徑de來(lái)代替。de 4rHH流通截面積 A/潤(rùn)濕周邊口。湍流時(shí)的摩擦系數(shù)入其計(jì)算公式為：h f2ule及hf-2d阻力系數(shù)I值和當(dāng)量長(zhǎng)度le值可查有關(guān)教材。在工程計(jì)算中，一般取入口的局部阻力系數(shù)t（2） 局部阻力為克服局部阻力所引起的能量損失有兩種計(jì)算方法，即局部阻力系數(shù)法和當(dāng)量長(zhǎng)度法,2u一。常用管件、閥門、突然擴(kuò)大或縮小的局部2用公式hf2u -一或hf2

14、為0.5 ,而出口的局部阻力系數(shù)I為1.0。計(jì)算局部阻力時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：若流動(dòng)系統(tǒng)的下游截面取在管道出口，則柏努利方程式中的動(dòng)能項(xiàng)和出口阻力系數(shù)I 值即為1.0。2le u上計(jì)算突然擴(kuò)大或縮小的局部阻力時(shí)，式中的u均應(yīng)d 2取細(xì)管中的流速值。(3)管路系統(tǒng)的總能量損失hflled4 .柏努利方程的工程應(yīng)用應(yīng)用柏努利方程解題步驟：根據(jù)題意繪出流程示意圖，標(biāo)明流體流動(dòng)方向。確定衡算范圍，選取上、下游截面，選取截面的原則是：兩截面均與流體流動(dòng)方向相垂 直；其次，兩截面之間流體必須是連續(xù)的；第三，待求的物理量應(yīng)該在某截面上或兩截面間出現(xiàn)；第四，截面上的已知條件最充分，且兩截面上的u、p、Z兩截面間的hf

15、都應(yīng)相對(duì)應(yīng)一致。選取基準(zhǔn)水平面， 基準(zhǔn)面必須與地面平行;算截面。各物理量必須采用一致的單位制，同時(shí)，4. 1管路計(jì)算為簡(jiǎn)化計(jì)算，常使所選的基準(zhǔn)面通過(guò)某一衡兩截面上壓強(qiáng)的表示方法要簡(jiǎn)單管路計(jì)算簡(jiǎn)單管路是由等徑或異徑管段串聯(lián)而成的管路。流通經(jīng)過(guò)各管段的流量相等，總阻力損失等于各管段損失之和4. 2流量的測(cè)量根據(jù)流體流動(dòng)時(shí)各種機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換關(guān)系而設(shè)計(jì)的流量計(jì)或流速計(jì)有如下兩種類型。(1)變壓差(定截面)流量計(jì)測(cè)速管(皮托管)、孔板流量計(jì)、噴嘴和文丘里流量計(jì)等均屬變壓差流量計(jì) 測(cè)速管測(cè)量點(diǎn)速度以外，其余三種測(cè)得的均是管截面上的平均速度。O其中，除對(duì)于這類流量1t,若采用U形管壓差計(jì)讀數(shù) R表示壓強(qiáng)差，

16、則流量通式可寫作Vs CA2R( o )g式中c為流量系數(shù)，測(cè)速管、噴嘴和文丘里流量計(jì)的C都接近1;而孔板流量計(jì)的 C在0.60.7之間為宜，對(duì)于角接取壓法的 C0可由有關(guān)圖查取。在變壓差流量計(jì)中，測(cè)速管、噴嘴和文丘里流量計(jì)的流體阻力很??；孔板流量計(jì)的 形管壓差計(jì)讀數(shù) R對(duì)流量變化反應(yīng)靈敏，但其缺點(diǎn)是流體流經(jīng)孔板前后能量損失較大，該 損失稱為永久損失。(2)變截面(恒壓差)流量計(jì)一一轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀取流量方便，直觀性好，能量損失小，測(cè)量范圍寬，可用于腐蝕性流體的測(cè)量，但不能用于高溫高壓的場(chǎng)合，且安裝的垂直度要求較高。轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量公式為:Vs h2Vf( f )g轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度與被測(cè)

17、流體的密度有關(guān)。當(dāng)被測(cè)流體的密度不同于標(biāo)定介質(zhì)密度時(shí), 需對(duì)原刻度加以校正。本章以柏努利方程為主線，把相關(guān)的內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，形成清晰的網(wǎng)絡(luò)，如下圖：昨歲功或有效I.不書修嫉機(jī)械的慎動(dòng)殺端（T.-0 口由忙中青悻海蟹弧.術(shù)斷府有敕功率A* =叱%=,W$.”） 此.e.壓去,肥余的主要依郎之一 48由連康柱方超計(jì)箕，即 " ” "* J t k/tGh5*量慎速JE/tdfJ5.功率與效隼 功率 N «./?= 效率7=兒/NZ獨(dú)營(yíng)%川w一管路負(fù)眼力,148I 止德體變理域健體、加=Q2直青吼力勒T W唾 n jE網(wǎng)種第M及期舞心N字,邊界用橫盤牛線軸性定忖;管

18、內(nèi)星理（Kr<2 WO）占占察I適用條件）«y :田臚-產(chǎn)）+ U ：4_.瞥內(nèi)修?。?gt;2 00O）U = M/&光臂管 1 =0,316 4/Afn 13儲(chǔ)能1u寸（盤吁）,宜出34部阻力* * r.或m.工與早1晨箭也力累歇r港口力。&出Q為DM當(dāng)長(zhǎng)度L4.一一管當(dāng)布H*z;4，k的努利方和H I；- 2£*芋噂口加.JA.ffitejA4黃植兩茸取的壽M（四點(diǎn)J基準(zhǔn)的也定一什掉方事革Afe.J/kgl.u的定道點(diǎn)&“岸均2而或立程相整恨人叫大餐真上JT槽八I。3管內(nèi)連看定王值聾耐*J = U,（7；）Z4,意段面上必司由粕努利方/式

19、求VM其余事也巳知） 5憾（覆量變於等（定苜）程計(jì)；制速軒 扎版M丘卵等 孔氏 C = G,6-0 7,Xft0.98-1.0空田（定壓計(jì);神孑更置計(jì)W校啖器）上一壓有（1通分）,人1 Jp胃畫上審承整,若容器開口，. = （> 總總，裒質(zhì)，立空腹（力發(fā)州）的主；施作營(yíng)力學(xué)"率方程式p.的.如I形管壓力計(jì)將也面（睿H總冷能量.3,中 3p = Kf/x = p）.2,fi d4橫度.W#（早轉(zhuǎn)值>，體條券需不時(shí)介輝存施' £才心 修 一修3.鞘式應(yīng)叫可壓"流體，當(dāng)|上/，石。/時(shí)a 用平均衡度優(yōu)入M算耳圖 流體流動(dòng)主要內(nèi)容聯(lián)系圖典型例題靜力學(xué)基

20、本方程的應(yīng)用【例1-1】本題附圖所本的開口容器內(nèi)盛有油和水。油層高度hi=0.7m、密度p i=800kg/m3,水層高度 h2=0.6m、密度 p 2=l000kg/m3。（1）判斷下列兩關(guān)系是否成立，即PA=p'ApB=p'B（2）計(jì)算水在玻璃管內(nèi)的高度ho解：（1）判斷題給兩關(guān)系式是否成立PA=p'A的關(guān)系成立。因 A與A'兩點(diǎn)在靜止的連通著的同一流體內(nèi)，并在同一水平面上。所以截面A-A'稱為等壓面。pB=p'B的關(guān)系不能成立。因B及B'兩點(diǎn)雖在靜止流體的同一水平面上,同一種流體，即截面 B-B'不是等壓面。（2）計(jì)算玻璃管

21、內(nèi)水的高度h由上面討論知,pA=p'A,而pA=p'A都可以用流體靜力學(xué)基本方程式計(jì)算，即 pA=pa+ p 1ghl+ p 2gh2pA'=p a+ 0 2gh于ZEpa+ p 1ghl+ p 2gh2=pa+ p 2gh簡(jiǎn)化上式并將已知值代入，得800X 0.7+1000 X 0.6=1000h解得 h=1.16m連續(xù)性方程和柏努利方程的應(yīng)用但不是連通著的【例1-2】某車間的輸水系統(tǒng)如右圖中（1）所示，已知出口處管徑為（）44><2mm,圖中所示管段部分的壓頭損失為3.2成2/2g ,其它尺寸見圖。（1）求水的體積流量 Vh；（2）欲使水的體積流量增加

22、20%,應(yīng)將高位槽水面升高多少米？（假設(shè)管路總阻力仍不變）解：（1 ）求Vh取高位槽水面為1-1'截面，水管出口為 2-2'截面，以地面為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列1N流體為基準(zhǔn)的柏努利方程：22U1P1U2P2Z1 He Z2 Hf2gg2gg各量確定如下：Z1=8m , Z2=3m , ui = Q U2 可求出（待求量）2P1=P2=0 （表壓），He=0, Hf 3.2 也 將以上各值代入柏式: 2g22u 0 3.2 u 可得：U22=23.36,2 9.812 9.81u=4.83m/s 而 Vh （0.04）2 4.83 3600 21.84m3/h4（2）當(dāng)總阻力

23、不變時(shí)，要是水量增加20%,（管徑也不變），實(shí)際上是增大水的流速，即U2' =1.2u=1.2 4.83=5.8m/s。設(shè)a-a'截面與1-1'截面的高差為 h。圖中（2）所示在a-a'與2-2'截面間列出柏式：(4 h) Z2 一Hf 代入各值可得:2g(上)(5.8)8 h 3 (1 3.2) 3 4.2 -2 9.812 9.81解出 h=2.20m 柏努利方程的綜合練習(xí)水從貯槽A經(jīng)圖示的裝置流向某設(shè)備。貯槽內(nèi)水位恒定，管路直徑為。89X3.5 mm,管路上裝一閘閥C,閘閥前距管路入口端26m處安一個(gè)U形管壓差計(jì)，指示液為汞，測(cè)壓點(diǎn)與管路出口之間距

24、離25m試計(jì)算：(1)當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí)測(cè)得 h=1.6 m , R=0.7 m；當(dāng)閘閥部分開啟時(shí)，h=1.5 m , R=0.5 m。管路摩擦系數(shù) 0.023,則每小時(shí)從管中流出的水量及此時(shí)閘閥的當(dāng)量長(zhǎng)度為若干？(2)當(dāng)閘閥全開時(shí)(l/'15,0.022),測(cè)壓點(diǎn)B處的表壓強(qiáng)為若干？d解：該題為靜力學(xué)基本方程、柏努利方程、連續(xù)性方程、管路阻力方程的聯(lián)合應(yīng)用的綜合練習(xí)題。(1)水的流量及閘閥的當(dāng)量長(zhǎng)度首先根據(jù)閘閥全關(guān)時(shí)的 h、R值，用靜力學(xué)方程求 H。在1 1與B B兩截面之間列柏努利方程式求流速，然后再用連續(xù)性方程求流量、用阻力方程求閘閥全關(guān)時(shí)，對(duì) U形管等壓面4-4列靜力學(xué)方程得;(HH

25、h) g R 0g0.7 1360010001.67.92m當(dāng)閘閥部分開啟時(shí)，以管中心線為基準(zhǔn)面，在 1 1與BB兩截面之間列柏努利方程2得 gH-p ( l1 1.5) d 2式中：H=7.92m, le =26m,入=0.023, d=0.082mPb (R 0 h )g (0.5 13600 1.5 1000) 9.807 51980PaVS Au將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式解得u=2.417m/s0.0822 2.417 0.01276m3/s 45.94m3/h 4在B B與2 2截面之間列柏努利方程得"5 le 2.41720.023e 0.08222隹l2 leU2 即 5198

26、0一""d-"21000解得 le=38.4m(2)閥門全開時(shí)得Pb以管中心線為基準(zhǔn)面，在1-1與2 - 2兩截面之間列柏努利方程求得管內(nèi)速度，再在B B與2 2截面之間列柏努利方程求在1 1與2 2之間列柏努利方程得Pb。519.807 7.920.022 0.08215解得：u=3.164m/s在B B與2 2之間列柏努利方程得Pbl2d15即Pb0.0223.16421000 35225R2第二章 流體輸送機(jī)械離心泵離心泵不僅因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流量均勻、易于控制及調(diào)節(jié)、可耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，因 而應(yīng)用廣泛。而且還在于將其作為流體力學(xué)的一個(gè)實(shí)例，具有典型性。1

27、.離心泵的工作原理和基本結(jié)構(gòu)(1)工作原理 依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，液體在貫性離心力作用下自葉輪中心被拋向外周并獲得能量，最終體現(xiàn)為液體靜壓能的增加。圍繞工作原理，應(yīng)搞清如下概念和術(shù)語(yǔ)：無(wú)自吸力，啟動(dòng)前要“灌泵”，吸入管路安裝單向底閥，以避免氣縛現(xiàn)象發(fā)生。(2)基本結(jié)構(gòu) 離心泵的基本結(jié)構(gòu)分為兩部分：供能裝置一一葉輪，按機(jī)械結(jié)構(gòu)分為閉式、半閉式與開式；按吸葉方式分為單吸式(注 意軸向推力及平衡孔)、雙吸式兩種；按葉片形狀分后彎、經(jīng)向及前彎。集液及轉(zhuǎn)能裝置一一蝸殼及導(dǎo)向輪。蝸牛形泵殼、后彎葉片及導(dǎo)向輪均可使動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)化為靜壓能，提高泵的效率。另外,泵的軸封裝置有填料函、機(jī)械(端面)密封兩種。2 .離

28、心泵的基本方程式A.離心泵的工作原理表達(dá)式222222U2 Ui Wl W2 C2 ClH T 2g 2g 2g下標(biāo)1、2表示葉片的入扣和出口。該式說(shuō)明離心泵的理論壓頭由兩部分組成，其右邊前兩項(xiàng)代表液體流經(jīng)葉輪后所增加的靜壓能，以Hp表示；最后一項(xiàng)說(shuō)明液體流經(jīng)葉輪后所增加的動(dòng)能，以Hc表示，其中有一部分轉(zhuǎn)化為靜壓能，即2222Wl W2C2 Ci? H c2g2gHp Hc22U2 Ui2gHtB.分析影響因素的表達(dá)式Ht或皿y g g d2b2泵的理論流量表達(dá)式為：QT Cr2 D2b2式中Cr,2為液體葉輪出口處絕對(duì)速度的徑向分量，m/s。公式Ht % U2Ctg 2 QT表明了離心泵的理

29、論壓頭與理論流量、葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑、 g g d2b2葉片幾何形狀之間的關(guān)系，用于分析各項(xiàng)因素對(duì)HT,的影響。3 .離心泵的性能參數(shù)與特性曲線(1)離心泵的性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)包括如下四項(xiàng)，即流量Q:離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排送到管路系統(tǒng)的液體體積，單位為m3/s或m3/h。Q與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速等有關(guān)，還受管路特性的影響。壓頭H：離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程，它是指離心泵對(duì)單位重量(1N)液體所提供的有效能量，單位為mi H與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速及流量有關(guān)。效率刀：效率用來(lái)反映離心泵中容積損失、機(jī)械損失和水力損失三項(xiàng)能量損失的總 影響，稱為總效率。一般小型泵為50%70%,大型泵的效率可達(dá) 90

30、%。有效功率和軸功率Ne HgQN Ne/1000 HQ /102(2)離心泵的特性曲線 表示離心泵的壓頭 H、功率N、效率刀與流量 Q之間的關(guān)系 曲線稱離心泵的特性曲線或工作性能曲線。特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速下用20C的清水于常壓下由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。對(duì)離心泵的特性曲線，應(yīng)掌握如下要點(diǎn)：每種型號(hào)的離心泵在特定轉(zhuǎn)速下有其獨(dú)有的特性曲線。在固定轉(zhuǎn)速下，離心泵的流量和壓頭不隨被輸送流體的密度而變，泵的效率也不隨密度而變，但泵的軸功率與液體的密度成正比。當(dāng)Q=0時(shí)，軸功率最低，啟動(dòng)泵和停泵應(yīng)關(guān)出口閥。停泵關(guān)閉出口閥還防止設(shè)備內(nèi) 液體倒流、防止損壞泵的葉輪的作用。若被輸送液體粘度比清水的大得多時(shí)(運(yùn)動(dòng)粘度2 10

31、 5m2/s),泵的流量、壓頭都減小，效率下降，軸功率增大。，即泵原來(lái)的特性曲線不再適用，需要進(jìn)行換算。當(dāng)離心泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑發(fā)生變化時(shí), 化的前提下，采用如下兩個(gè)定律進(jìn)行換算：其特性曲線需要進(jìn)行換算。在忽略效率變QiHin1N1上Q2一；H2N2n)22QD2HD2ND2Q一;D2HD2ND22比例定律:2切割定律:離心泵銘牌上所標(biāo)的流量和壓頭,是泵在最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的性能參數(shù)(Qs、Hs、Ns),稱為設(shè)計(jì)點(diǎn)。泵應(yīng)在高效區(qū)(即92%max的范圍內(nèi))工作。4 .離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)(1)管路特性方程式及特性曲線在特定管路系統(tǒng)中,2 u 2gle d2 u 2g于一定條件下工作時(shí),若輸送管

32、路的直徑均一， 忽略摩擦系數(shù)入隨Re的變化，則上式可寫作：He K BQe-此式即管路特性方程式，它表明管路中液體的流量Qe與壓頭He之間的關(guān)系。表示 He與Qe的關(guān)系曲線稱為管路特性曲線。(2)離心泵的工作點(diǎn)聯(lián)立求解管路特性方程式和離心泵的特性方程式所得的流量和壓頭即為泵的工作點(diǎn)。若將離心泵的特性曲線 H Q與其所在管路特性曲線 HeQe繪于同 一座標(biāo)上，兩交點(diǎn) M稱為泵在該管路上的工作點(diǎn)。(3)離心泵的流量調(diào)節(jié)離心泵的流量調(diào)節(jié)即改變泵的工作點(diǎn)，可通過(guò)改變管路特性或泵的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。5 .離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度受液面的壓強(qiáng)po、流體的性質(zhì)及流量、操作溫度及泵的本身性能所影響。安裝合理

33、的泵，在一年四季操作中都不應(yīng)該發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。(1)離心泵的安裝高度的限制在附圖1所示的貯槽?面(為 00截面)與離心泵吸入口截面(為1 1截面)之間列柏努利方程式，得2Po Pi UiH g 上0_Hl _L H f 0 1離心泵的安裝高度受吸入口附近最低允許壓強(qiáng)的g 2g ,限制，其極限值為操作條件下液體的飽和蒸汽壓Pv。泵的吸入口附近壓強(qiáng)等于或低于Pv ,將發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。泵的揚(yáng)程較正常值下降3%以上即標(biāo)志著氣蝕現(xiàn)象產(chǎn)生。氣蝕的危害是：泵體產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。泵的性能( Q、H、刀)下降。與動(dòng)壓頭之和必須大于液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓頭pv/g某一最小值，此最小值即為泵殼及葉輪沖蝕（點(diǎn)蝕到裂縫

34、）。注意區(qū)別氣縛與氣蝕現(xiàn)象。（2）離心泵的允許安裝高度離心泵的抗氣蝕性能：a）允許氣蝕余量；為防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，在泵吸入口處液體的靜壓頭2離心泵的允許氣蝕余量，即h ±1 u! 業(yè)。g 2gg在IS系列泵的手冊(cè)中列出必須允許氣蝕余量的數(shù)據(jù)。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，實(shí)際氣蝕余量NSPH為h +0.5m。其值隨流量增大而加大。b）允許吸上真空度：現(xiàn)在工廠仍在運(yùn)行的 B型水泵常用允許吸上真空度Hs來(lái)表示離心泵的抗氣蝕性能，其定義為：H s -p0一pv。與泵的結(jié)構(gòu)、被輸送液體的性質(zhì)、當(dāng)?shù)氐拇骻氣壓強(qiáng)及溫度有關(guān)，且隨流量的加大而減小。一般Hs為實(shí)驗(yàn)條件下輸送水時(shí)的允許吸上真空度，即在水泵性能表上查得的數(shù)

35、值（ m水柱），操作條件下輸送液體時(shí)的允許吸上真空度七島落0訓(xùn)臂2離心泵的允許安裝高度：將式h 包比包與式Hs -p0一匹代入公式g 2gggH f,o i便可得到泵的允許安裝高度計(jì)算式：2tUih H f,o i 或 Hg Hs Hf,oig2gHgP0Pi2Ui2gHgP0Pv離心泵的安裝高度應(yīng)以當(dāng)?shù)夭僮鞯淖罡邷囟群妥畲罅髁繛橐罁?jù)。工程上為了安全起見， 離心泵的實(shí)際安裝高度比允許安裝高度還要低0.51.0m。若泵的允許安裝高度較小時(shí)，可采用措施減小H f,o i ,或把泵安裝在液面下，利用位差使液體自動(dòng)灌入泵殼內(nèi)。典型例題例i:離心泵吸入管徑 d=i00mm,吸水管長(zhǎng)度 L=20m ,流量

36、Q=54m3/h,水泵允許吸上真空度為6m水柱，不帶閥的濾水網(wǎng)阻力系數(shù)i=6, 90°曲彎頭阻力系數(shù) 2=0.3,摩擦阻力系數(shù)入=0.03試求：（1） .離心泵的幾何安裝高度（安全系數(shù)取im,水溫20C）；（2） .若要求泵的升揚(yáng)高度為 i0m,應(yīng)選多大功率白泵？（設(shè)刀 =70%泵出口阻力可忽略） 解：（i）在水槽截面與吸入口截面列柏氏方程得：已知:Hs2Uo Po z02g gz0=O, z1 = H gPo Pi 6m ，Z12U1Pl2U12g5420.785 0.122g1.91m/s , 3600H f (0.03200.16 0.3)1.9122.29m2 9.807代入

37、方程解得：Hg 3.52m ,考慮按完全安全系數(shù),則離心泵的幾何安裝高度應(yīng)為2.52m。（2）在水槽截面與泵出管口截面列柏氏方程得:2uz 2g因P2P0（通大氣）2.29m故He10 2.2912.29m泵所需功率為：NHeQ g/12.29 54 1000 9.807/0.7 3600 2.58kw例2:用離心泵將20c的清水送到某設(shè)備中， 泵的前后分別裝有真空表和壓強(qiáng)表。 已知泵吸 入管路的壓頭損失為 2.4m,動(dòng)壓頭為0.2m,水面與泵吸入口中心線之間的垂直距離為 2.2m, 操作條件下泵的允許氣蝕余量為 3.7m。試求：真空表的讀數(shù)為若干 KPa?當(dāng)水溫由20 C升到60 C （此時(shí)

38、飽和蒸汽壓為 19.42KPa）時(shí)，發(fā)現(xiàn)真空計(jì)與壓強(qiáng)表的讀數(shù)跳動(dòng)，流量驟然下降，試問(wèn)出現(xiàn)了什么故P并提出排除措施。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8.1KPa。解：(1)真空表地讀數(shù)在水面0 0與泵入口 1 1之間列柏努利方程得：p0P1-Hf0 1g整理上式得:Uj2gP0 Pi 7Z 1由題翁數(shù)據(jù)知：2U1Z2=2H.2mPo此即為真空表得讀數(shù)。(22 2)判斷故障及排除措溫.12Ui2Ui2g0.2/2g 0.2m2.4) 10009.81當(dāng)水溫由20c升到60 C時(shí)由于水的飽和蒸汽壓增大,飽和蒸汽壓強(qiáng)，則可能出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象, 20 c清水時(shí)，泵的允許安裝高度為：Hg-p2-vh H f01gHg實(shí)際安裝高

39、度，故可安全運(yùn)行。2.4m47074KPa泵吸入口壓強(qiáng)若低于操作溫度下水的卜面通過(guò)核算安裝高度來(lái)驗(yàn)證:3(982.238) 103.7 2.2 3.87m1000 9.81當(dāng)輸送60c水時(shí)，水的密度為 983.2kg/m3,飽和蒸汽壓19.92KPa則：(98.1 19.92) 103H g 3.7 2.2 2.07mg 1000 9.81泵的實(shí)際安裝高度比允許安裝高度再降 0.51.0m,顯然安裝高度為2.2m時(shí)，輸送60 c水 可能出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生的措施如下：降低泵的實(shí)際安裝高度。適當(dāng)加大吸入管徑或采用其它措施減小吸入管路的壓頭損失注：當(dāng)其它條件相同時(shí)，水溫升高，流量加大，泵

40、的允許安裝高度下降，故確定允許安裝高度時(shí)，應(yīng)以一年四季中的最高水溫和最大流量為依據(jù)。第三章非均相物系的分離1 .顆粒及顆粒床層的特性(1)球形顆粒不言而喻，球形顆粒的形狀為球形， 其尺寸由直徑d來(lái)確定，其他有關(guān)參數(shù)均可表示為d32S 6直徑d的函數(shù)，諸如：體積 V ；表面積s d ；比表面積a 一等。6V d(2)非球形顆粒非球形顆粒必須有兩個(gè)參數(shù)才能確定其特性即球形度和當(dāng)量直徑。球形度s顆粒的球形度又稱形狀系數(shù)定義為與該顆粒體積相等的球體的表面積除S 以顆粒的表面積，即s對(duì)非球形顆粒，總有s<1,顆粒的形狀越接近球形，s越Sp接近1;對(duì)球形顆粒 s =1。顆粒的量直徑工程上常用等體積當(dāng)

41、量直徑來(lái)表示非球形顆粒的大小，其定義為：de 3 6Vp用上述的形狀系數(shù)及當(dāng)量直徑便可表述非球形顆粒的特性，即dp3 oVp T；Spde6sde2 .顆粒群的特性(1)顆粒群的粒度分布不同粒徑范圍內(nèi)所含粒子個(gè)數(shù)或質(zhì)量稱為粒度分布。顆粒粒度的測(cè)量方法有篩分法、顯微鏡法、沉降法、電感應(yīng)法、激光衍射法、動(dòng)態(tài)光散射法等。工業(yè)上應(yīng)用最多是篩分法，并 且采用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩。目前各種篩制正向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO篩統(tǒng)一。(2)顆粒群的平均粒徑根據(jù)實(shí)測(cè)的各層篩網(wǎng)上的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)Xi (對(duì)應(yīng)的平均直徑為 dpi)按下式可計(jì)算出顆粒群的平均粒徑，即:3顆粒床層的特性(1)床層的空隙率床層中顆粒之間的空隙體積與整個(gè)床層體

42、積之比稱為空隙率(或空隙度)，以e表示,床層體積顆粒體積。床層的空隙率可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。一般非均勻、非球形顆粒的亂堆床層體積床層的空隙率大致在 0.470.7之間。均勻的求體最松排列時(shí)的空隙率為0.26。(2)床層的自由截面積床層截面上未被顆粒占據(jù)的流體可以自由通過(guò)的面積，稱為床層的自由截面積。小顆粒亂堆床層可認(rèn)為是各向同性的。各向同性床層的重要特性之一是其自由截面積與床層截面積之比在數(shù)值上與床層的空隙率相等。同床層的空隙率一樣，由于壁效應(yīng)的影響壁面附近的自由截面積較大。(3)床層中顆粒的密度單位體積內(nèi)粒子的質(zhì)量稱為密度，其單位為kg/m3。若粒子的體積不包括顆粒之間的空隙，則稱為粒子的真密度，

43、用 s表示；若粒子所有的體積包括顆粒之間的空隙，即以床層體積計(jì)算密度，則稱為堆積密度，用b表示。設(shè)計(jì)粒子貯存設(shè)備時(shí)，應(yīng)以堆積密度為準(zhǔn)。s(1)(4)床層的比表面積床層的比表面積是指單位體積床層中具有的顆粒表面積(即顆粒與流體接觸的表面積)如果忽略床層中顆粒間相互重疊的接觸面積，對(duì)于空隙率為e的床層，床層的比表面積ab (m3 / m3)與顆粒物料的比表面積 a具有如下關(guān)系：ab a(1)。床層的比表面積也可用顆粒的堆積密度估算，即 ab -61)sd d3 .沉降分離在外力場(chǎng)作用下，利用分散相和連續(xù)相之間的密度差，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的操作稱為沉降分離。根據(jù)外力場(chǎng)的不同，分為重力沉降和離

44、心沉降兩種方式；根據(jù)沉降過(guò)程中顆粒是否受到其他顆?；蚱鞅诘挠绊懚譃樽杂沙两岛透蓴_沉降。顯然實(shí)現(xiàn)沉降分離的前提條件是分散相和連續(xù)相之間存在密度差，并且有外力場(chǎng)的作 用。沉降屬于流體相對(duì)顆粒的繞流問(wèn)題。流一固直接按的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有三種情況；流體靜止。顆粒相對(duì)于顆粒作沉降或浮升運(yùn)動(dòng)；固體顆粒靜止，流體對(duì)固體作繞流；固體和流體都運(yùn)動(dòng)，但二者保持一定相對(duì)速度。只要相對(duì)速度相同，上述三種情況并沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。3. 1重力沉降利用重力場(chǎng)的作用而進(jìn)行的沉降過(guò)程稱為重力沉降。(1)沉降速度密度大于流體密度的球形顆粒在流體中降落時(shí)受到重力、浮力和阻力三個(gè)力的作用。根據(jù)牛頓第二定律克寫出：一d3(s)g -d2-u-d

45、3s-du6s426s d顆粒從靜止?fàn)顟B(tài)開始沉降，經(jīng)歷加速運(yùn)動(dòng)(du/d >0)和等速運(yùn)動(dòng)(du/d =0)兩個(gè)階段。等速運(yùn)動(dòng)階段顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度稱為沉降速度或終端速度，用ut表示。沉降速度的通式當(dāng)du/d =0時(shí)，u ut,由力平衡式可得：ut /絲(一西3阻力系數(shù)I 1值是沉降雷諾準(zhǔn)數(shù) Ret(dut / )與球形度或形狀系數(shù) s的函數(shù)，即 f(Ret, s)對(duì)于球形顆粒，三個(gè)沉降區(qū)域的I與Ret的關(guān)系式為：滯流區(qū)或斯托克斯定律區(qū)(10 4<Ret<1)：24Ret過(guò)渡區(qū)或艾倫定律區(qū)(l<Retwl03)：18.5Re0.6 t湍流區(qū)或牛頓定律區(qū)(103&l

46、t;Retw2 105)：0.44顆粒在三個(gè)沉降區(qū)域相應(yīng)沉降速度表達(dá)式為：滯流區(qū) ut d-)g(斯托克斯公式)18過(guò)渡區(qū) ut 0.27Jd( s2gRe0.6(艾倫公式)湍流區(qū) ut 1.74 Jd(-2)g(牛頓公式)影響沉降速度的因素a.由各區(qū)沉降速度的表達(dá)式可看出，沉降速度由顆粒特性(d、 s)及流體特性(p、科)綜合因素決定，但各區(qū)粘度的影響相差懸殊：在滯流沉降區(qū)，流體的粘性引起的表面摩 擦力占主要地位；在湍流區(qū)，流體的粘性對(duì)沉降速度已無(wú)影響，形體阻力占主要地位；在過(guò)渡區(qū)表面摩擦力和形體阻力二者都不可忽略。b.隨s值減小，阻力系數(shù)I值加大，在相同條件下，沉降速度ut變小。c.當(dāng)懸浮

47、物系中分散相濃度較高時(shí)將發(fā)生干擾沉降，某些情況下對(duì)容器壁的影響要予 以校正。沉降速度的計(jì)算在給定介質(zhì)中顆粒的沉降速度可采用以下方法計(jì)算。a.試差法：一般先假定在滯流沉降區(qū)，用斯托克斯公式求出山后，再校核Re.b.用無(wú)因次數(shù)群 K值判斷流型：Kd. ( s 2)g。斯托克斯定律區(qū)K值上限為2.62 ,牛頓定律區(qū) K值下PM為69.1。c.摩擦數(shù)群法：已知顆粒沉降速度 ut求粒徑d或?qū)τ诜乔蛐晤w粒的沉降計(jì)算，此法非常方便。(2)重力沉降設(shè)備利用重力沉降是分散物質(zhì)從分散介質(zhì)中分離出來(lái)的設(shè)備稱為重力沉降設(shè)備。從氣流中分離出塵粒的設(shè)備稱為降塵室；用來(lái)提高懸浮液濃度并同時(shí)得到澄清液的設(shè)備稱為沉降槽，也稱增

48、稠器或澄清器。重點(diǎn)掌握降塵室的有關(guān)內(nèi)容。降塵室的設(shè)計(jì)或操作原則從理論上講，氣體在降塵室內(nèi)停留時(shí)間0至少必須等于或略大于顆粒從降塵室的最高點(diǎn)降落至室底所需要的時(shí)間t,即：l/u H/ut。同時(shí)，氣體在室內(nèi)的流動(dòng)雷諾準(zhǔn)數(shù) Re(Deu / )應(yīng)處于滯流區(qū)，以免干擾顆粒的沉降或使已經(jīng)沉降的顆粒重新?lián)P起O降塵室的生產(chǎn)能力氣體在降塵室內(nèi)的水平通過(guò)速度為：有u Vs/(bH)則Vs blut從理論上講，降塵室的生產(chǎn)能力Vs只與其底面積bl及顆粒的沉降速度 ut有關(guān)，而與高度H無(wú)關(guān)。多層降塵室在保證除塵效果的前提下，為提高降塵室的生產(chǎn)能力，可在室內(nèi)均勻設(shè)置若干層水平隔板，構(gòu)成多層BI塵室。隔板間距一般為40

49、100mm。若降塵室內(nèi)共設(shè) n層水平隔板，則多層降塵室的生產(chǎn)能力為：Vs (n 1)bluto分級(jí)器欲使懸浮液中不同粒度的顆粒進(jìn)行初步分離，或者使兩種不同密度的顆粒進(jìn) 行分類，可藉分級(jí)器來(lái)完成。3. 2離心沉降依靠慣性離心力場(chǎng)的作用而實(shí)現(xiàn)沉降過(guò)程稱為離心沉降。一般含塵氣體的離心沉降在 旋風(fēng)分離器中進(jìn)行；液固懸浮物系在旋液分離器或沉降離心機(jī)中進(jìn)行離心沉降。(1)離心沉降速度把重力沉降諸式中的重力加速度改為離心加速度便可用來(lái)計(jì)算相應(yīng)的離心沉降速度。離心沉降速度的通式u 4d( s)uT253 R離心沉降速度 在斯托克斯定律區(qū)的離心沉降速度為:d2( s ) uT2Ur18 R離心分離因數(shù)同一顆粒在

50、同一介質(zhì)中，所在位置上的離心力場(chǎng)強(qiáng)度與重力場(chǎng)強(qiáng)度的比值稱為離心分離因數(shù)，用KC表示：KC u；/gR。KC是離心分離設(shè)備的重要指標(biāo)。旋風(fēng)分離器與旋液分離器的KC值一般在52500之間，某些高速離心機(jī)的KC值可達(dá)數(shù)十萬(wàn)。(2)旋風(fēng)分離器的操作原理含塵氣體在器內(nèi)作螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于存在密度差，顆粒在慣性離心力作用下被拋向器壁面與氣流分離。外旋流上部為主要除塵區(qū)， 凈化氣沿內(nèi)旋流從排氣管排出。內(nèi)外旋流氣體的旋轉(zhuǎn)方向相同。旋風(fēng)分離器一般分離力粒徑5-200師顆粒，大于200 m顆粒因?qū)ζ鞅谟心p，采用重力沉降。(3)旋風(fēng)分離器的性能參數(shù)除離心分離因數(shù)Kc外，評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器的主要性能指標(biāo)是分離效率和壓強(qiáng)降

51、。旋風(fēng)分離器的分離效率包括理論上能夠完全被除去的最小顆粒尺寸(稱為臨界粒徑，用de表示)及塵粒從氣流中分離出來(lái)的質(zhì)量分率。a.臨界粒徑：de可用下式估算：de,Ne sui顯然，de愈小，分離效率愈高。采用若干個(gè)小旋風(fēng)分離器并聯(lián)操作(稱旋風(fēng)分離器組)降低氣體溫度（減小粘度）、適當(dāng)提高入口氣速，均有利于提高分離效率。b.分離總效率：指進(jìn)入旋風(fēng)分離器的全部顆粒被分離出來(lái)的質(zhì)量百分率，即C1 C22 100%Cic.粒級(jí)效率:指規(guī)定粒徑 di的顆粒被分離下來(lái)的質(zhì)量百分率，即Cii C2i巴100%C1ip與di的關(guān)系可用粒級(jí)效率曲線 （即p di關(guān)系曲線）或用通用粒級(jí)效率曲線（即p pppdi/d50關(guān)系曲線）表不。圖中的d50是粒級(jí)效率恰好為 50%的顆粒直徑，稱為分割粒徑。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，d50可用下式估算：d500.27 :D50; （ s ）Ud.由粒級(jí)效率求總效率：如果已知?dú)饬髦兴瑝m粒的粒度分布數(shù)據(jù)，則可用通用粒級(jí)n效率曲線按下式估算總效率，即：0 xi pi。i 12u；旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降壓強(qiáng)降可表示為進(jìn)口氣體動(dòng)能的倍數(shù)，即：p 2式中I為阻力系數(shù)。同一結(jié)構(gòu)形式及相同尺寸比例的旋風(fēng)分離器，不論其尺寸大小，I值為常數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，可取I =8。4.過(guò)濾過(guò)濾是分離懸浮液最常用最有效的單元操作之一。其突出優(yōu)點(diǎn)是使懸浮液分離更迅速更徹底（于沉降相比），耗能較低（與干燥、蒸發(fā)