化工原理總結(jié)

第一章流體流動(dòng)

第二章流體輸送機(jī)械

習(xí)題解析及總結(jié)1.流體力學(xué)中為什么要用宏觀方法研究流體？有何優(yōu)越性？

2.流體靜力學(xué)基本方程式說明了什么問題？

3.在應(yīng)用柏努利方程解題時(shí)需要注意哪些問題？

4.為什么高煙囪比低煙囪排放效果好？

5.雷諾數(shù)的物理意義是什么？

6.湍流與層流有何主要區(qū)別，湍流的主要特點(diǎn)是什么？

7.產(chǎn)生摩擦阻力的主要原因是什么？

8.黏度的定義是什么？為什么溫度上升氣體黏度上升而液體黏度下降？

9.非圓形管的水力當(dāng)量直徑是如何定義的？

10.某流體在圓形光滑直管內(nèi)作湍流流動(dòng)。試分析（1）若管長(zhǎng)和管徑不變，僅將流量增加為原來的3倍，因摩擦阻力而產(chǎn)生的壓降為原來的幾倍？（2）若管長(zhǎng)和流量不變，僅將管徑減小為原來的1/3，則因摩擦阻力而產(chǎn)生的壓降為原來的幾倍？

11.為什么轉(zhuǎn)子流量計(jì)稱為定壓差流量計(jì)而孔板流量計(jì)稱為定截面流量計(jì)？思考題

煙囪的問題某工業(yè)燃燒爐產(chǎn)生的煙氣由煙囪排入大氣，煙囪的直徑為2m，ε/d=0.004，煙氣在煙囪內(nèi)的平均溫度為200℃，在此溫度下煙氣的密度為0.67kg/m3，粘度為0.026Pa.s，煙氣流量80000m3/h，在煙囪高度范圍內(nèi)，外界大氣的平均密度為1.15kg/m3，設(shè)煙囪內(nèi)底部的壓強(qiáng)低于地面大氣壓0.2kPa，求此煙囪應(yīng)有多少高度？BBAA由大氣靜力學(xué)方程6.20℃的水以60m3/h的流量在一傾斜管中流過。該管的內(nèi)徑由100mm突然擴(kuò)大到200mm。A、B兩點(diǎn)的垂直距離為0.2m。在A、B兩點(diǎn)截面間連接一U管壓差計(jì)以觀察兩截面的壓強(qiáng)差，指示液為四氯化碳，其密度為1630kg/m3。若水流經(jīng)A﹑B兩截面的能量損失為1.5J/㎏，試求：

（1）U形管兩側(cè)的指示液液面哪側(cè)高，相差多少mm？

（2）若將上述擴(kuò)大管道改為水平放置，壓差計(jì)的讀數(shù)又有什么變化？柏努利方程靜力學(xué)方程在附圖中，管徑d1相同，d2等于，A、B兩點(diǎn)距離一樣閥門阻力系數(shù)相等，管內(nèi)流量相同。試問：（1）壓差計(jì)讀數(shù)R1、R2、R3的大小如何？（2）若流動(dòng)方向改變，R1、R2、R3的讀數(shù)有何變化？R1d1R2d1R3d1d2圖a圖b圖c1.6.1測(cè)速管1.構(gòu)造裝置及其原理(動(dòng)畫)

1.6流速和流量的測(cè)量1.6流速和流量的測(cè)量2.畢托管的安裝

（1）必須保證測(cè)量點(diǎn)位于穩(wěn)定均勻流段；

（2）必須保證畢托管截面嚴(yán)格垂直于流動(dòng)方向；

（3）畢托管直徑d0應(yīng)小于管徑d的1/50，即d0<(d/50)。3.畢托管的優(yōu)缺點(diǎn)其優(yōu)點(diǎn)是阻力損失小，適于測(cè)量大直徑管道內(nèi)的氣體流速。其缺點(diǎn)是不能直接測(cè)出平均速度，且壓差讀數(shù)小，常要放大才讀得準(zhǔn)確。1.6.1測(cè)速管1.6.2孔板流量計(jì)1.構(gòu)造裝置及其原理如圖所示。

1.6.2孔板流量計(jì)1.構(gòu)造裝置及其原理如圖所示。1.6.2孔板流量計(jì)1.構(gòu)造裝置及其原理1.6.2孔板流量計(jì)1.構(gòu)造裝置及其原理1.6.2孔板流量計(jì)由圖知，當(dāng)Re增大到一定值后C0不再隨Re變化而變，而是僅由(A0/A1)決定的常數(shù)?？装辶髁坑?jì)應(yīng)盡是設(shè)計(jì)在C0=常數(shù)的范圍內(nèi)。

2.其安裝和阻力損失

孔板流量計(jì)安裝時(shí)，在上下游必須分別有(15～40)d和5d的直管距離?？装辶髁坑?jì)的阻力損失可寫成：1.6.2孔板流量計(jì)3.其特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)是孔板構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造與安裝方便，成本低。在工業(yè)上廣泛使用其系列規(guī)格可查有關(guān)手冊(cè)。

缺點(diǎn)是阻力損失大，即在下游速度復(fù)原后，靜壓仍比上游小很多，這種壓力損失也稱為永久壓降。另外孔口邊緣易磨損和腐蝕，因此對(duì)孔板流量計(jì)需定期進(jìn)行校正。它的測(cè)量范圍有很大限制。1.6.3文丘里流量計(jì)1.6.3文丘里流量計(jì)為了避免流量計(jì)長(zhǎng)度過大，收縮角可取得大些，通常為15～25℃，擴(kuò)大角仍須取得小些，為5～7℃。此時(shí)流量也用式(1-65)計(jì)算。但以CV代替C0。文丘里管流量系數(shù)約為0.98～0.99，阻力損失降為：文丘管流量計(jì)主要優(yōu)點(diǎn)是能耗小，大多用于低壓氣體的輸送。但制造復(fù)雜得多，安裝有一定長(zhǎng)度。1.構(gòu)造裝置（如圖所示）及其原理。1.6.4轉(zhuǎn)子流量計(jì)1.6.4轉(zhuǎn)子流量計(jì)(動(dòng)畫)

u1u012將式(1-67)代入式(1-65)注：轉(zhuǎn)子形狀的選擇應(yīng)著眼于促進(jìn)邊界層脫體，以便在較小的Re時(shí)即出現(xiàn)高度湍流，使CR為一定常數(shù)1.6.4轉(zhuǎn)子流量計(jì)2.轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)為----恒流速、恒壓差由式(1-69)可知，當(dāng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與被測(cè)流體均已確定時(shí)，

轉(zhuǎn)子流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓力損失小，可測(cè)的流量范圍寬，流量計(jì)前后無須保留穩(wěn)定段，但流體只能垂直向上流動(dòng)，其缺點(diǎn)是耐壓不高，一般只宜于0.5MPa。3.轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度換算和測(cè)量范圍和孔板流量計(jì)不同，轉(zhuǎn)子流量計(jì)出廠前，不是提供流量系數(shù)，而是直接用20℃的水或20℃、101.325kPa的空氣進(jìn)行標(biāo)定將流量刻于玻管上。當(dāng)被測(cè)流體與上述條件不同時(shí)，應(yīng)作刻度換算。在同一刻度下AR相同，設(shè)CR相同，并忽略粘度變化的影響時(shí)，有：1.6.4轉(zhuǎn)子流量計(jì)流體流動(dòng)基本原理流體流動(dòng)基本參數(shù)流體靜力學(xué)應(yīng)用阻力計(jì)算第一章流體流動(dòng)總結(jié)一、流體的基本性質(zhì)

1.密度單位體積流體所具有的質(zhì)量。

ρ=m/Vkg/m3

ρ=f(T,p)氣體的密度隨T，P變化尤其顯著，當(dāng)壓力不太高，溫度不太低的情況，可視為理想狀態(tài)。理想氣體：根據(jù)理想氣體定律

混合氣體：以1m3氣體為基準(zhǔn)

混合液體：以1kg液體為基準(zhǔn)

流體壓力的兩個(gè)物性：

（1）流體壓力處處與它作用面垂直，且總指向流體作用面；（2）流體中任一點(diǎn)壓力的大小與所選定的作用面在空間的方位無關(guān)

一、流體的基本性質(zhì)

2.

壓力垂直作用于流體單位面積上的力。即p=F/AN/m21atm=101325Pa=760mmHg=10.33mH2O=1.033kgf/cm2=1.013bar1at=98070Pa=735.6mmHg=10.00mH2O=1.00kgf/cm2=0.9807bar絕壓：以完全真空為基準(zhǔn)表壓：以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)即：表壓=絕壓-大氣壓真空度=大氣壓-絕壓絕壓真空度絕壓絕壓表壓p1p2p03.粘度

（1）牛頓粘性定律

物理意義：?jiǎn)挝凰俣忍荻壬霞魬?yīng)力的大小?？偱c速度梯度有關(guān)，因此，流體粘性是針對(duì)運(yùn)動(dòng)的流體而言。單位：Pa.s或kg/m.s或P1P=100cP=0.1Pa.s（2）氣體混合物粘度（3）流體混合物粘度一、流體的基本性質(zhì)4.流速與流量5.直徑與當(dāng)量直徑一、流體的基本性質(zhì)二、流體流動(dòng)的基本原理

1.物料衡算(通過對(duì)物料衡算得連續(xù)性方程)

輸入質(zhì)量速率－輸出質(zhì)量速率＝質(zhì)量積累速率③對(duì)于非穩(wěn)定流動(dòng)有：2.能量衡算(通過對(duì)能量衡算得柏努力方程)輸入能量速率-輸出能量速率=能量積累速率+能量損失二、流體流動(dòng)的基本原理現(xiàn)對(duì)柏努力方程進(jìn)行討論有：2.能量衡算(通過對(duì)能量衡算得柏努力方程)

二、流體流動(dòng)的基本原理－－靜力學(xué)基本方程應(yīng)用：①測(cè)量靜壓與壓差2.能量衡算(通過對(duì)能量衡算得柏努力方程)

二、流體流動(dòng)的基本原理層流與湍流的區(qū)別：二、流體流動(dòng)的基本原理流體輸送機(jī)械總結(jié)課

本章內(nèi)容關(guān)系

基本結(jié)構(gòu)與工作原理安裝特點(diǎn)分類與選型操作與調(diào)節(jié)影響因素

一、泵

1.主要性能參數(shù)流量Qm3/s壓頭m有效功率Ne、軸功率NkW效率轉(zhuǎn)速nr/min

特性曲線

如右上圖參數(shù)的影響因素：(1)流體ρ變化，對(duì)H、Q、η無影響，N增大；(2)粘度μ上升，則H↓、Q↓、N↑、η↓；(3)轉(zhuǎn)速n比例定律(4)葉輪外徑切割定律

流體輸送機(jī)械總結(jié)課

一、泵

2.安裝高度

一、泵3.

操作與調(diào)節(jié)（如圖示）(1)工作點(diǎn)管路特性曲線H=A+BQ2泵特性曲線HQ低阻中阻高阻HQAQHbcA2A1n’CHQQHABaA1A2HQQHACaA1A2HQACaBb管路特性曲線工作點(diǎn)HQAQHa流量調(diào)節(jié)方法一QHQAHna流量調(diào)節(jié)方法二并聯(lián)離心泵串聯(lián)離心泵并、串聯(lián)比較

(2)流量調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)閥（改變管路工作曲線）改變D、n（改變泵的特性曲線）串、并聯(lián)泵

一、泵4.

分類與選型離心式分類往復(fù)泵流量不均勻、小流量、壓頭高等特點(diǎn)；齒輪泵旋轉(zhuǎn)泵流量小適合于小流量壓頭高適合于粘性液體的輸送其它泵噴射泵因無活動(dòng)內(nèi)構(gòu)件適合于輸送腐蝕性液體空氣提升器微量泵(1)根據(jù)任務(wù)確定流量Q，揚(yáng)程H；(2)由流量Q和揚(yáng)程H從泵的特性曲線圖上確定泵的型號(hào)；