化工原理基本知识点(整理版)-10472

1流体流动知识点一、流体静力学基本方程式或注意：1、应用条件：静止的连通着的同一种连续的流体。2、压强的表示方法：绝压—大气压=表压表压常由压强表来测量；大气压—绝压=真空度真空度常由真空表来测量。3、压强单位的换算：1atm=760mmHg=10.33mH2O=101.33kPa=1.033kgf/cm2=1.033at4、应用：水平管路上两点间压强差与U型管压差计读数R的关系：处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须时静止、连续和同一种液体二、定态流动系统的连续性方程式––––物料衡算式二、定态流动的柏努利方程式––––能量衡算式以单位质量流体（1kg流体）为基准的伯努利方程：讨论点：1、流体的流动满足连续性假设。)(2112zzgppghpp0gRppA)(21常数常数uAAuAuwsA222111,常数常数uAAuAuVsA2211,21221221///圆形管中流动,常数ddAAuuAfhuPgZWeuPgZ222222211122、理想流体，无外功输入时，机械能守恒式：3、可压缩流体,当Δp/p120%,仍可用上式，且ρ=ρm。4、注意运用柏努利方程式解题时的一般步骤，截面与基准面选取的原则。5、流体密度ρ的计算：理想气体ρ=PM/RT混合气体混合液体上式中：xvi––––体积分率；xwi––––质量分率。6、gz、u2/2、p/ρ三项表示流体本身具有的能量，即位能、动能和静压能。∑hf为流经系统的能量损失。We为流体在两截面间所获得的有效功，是决定流体输送设备重要参数。输送设备有效功率Ne=We·ws，轴功率N=Ne/η（W）7、以单位重量流体为基准的伯努利方程,各项的单位为m：[m]22112212g22fPuPuZHeZHggg以单位体积流体为基准的伯努利方程,各项的单位为Pa：22efaffuWghphpph而2222222111uPgZuPgZvnnvvmxxx2211feHgugpZH22nwnwmwmxxx221132212112222fuugZPWegZPh3、流型的比较：①质点的运动方式；②速度分布，层流：抛物线型，平均速度为最大速度的0.5倍；湍流：碰撞和混和使速度平均化。③阻力---层流：粘度内摩擦力，湍流：粘度内摩擦力+湍流切应力。四、柏努利式中的∑hf（一）流动类型：1、雷诺准数Re及流型Re=duρ/μ=du/ν，μ为动力粘度，单位为[Pa·S]；ν=μ/ρ为运动粘度，单位[m2/s]。层流：Re≤2000，湍流：Re≥4000；2000Re4000为不稳定过渡区。2、牛顿粘性定律τ=μ(du/dy)气体的粘度随温度升高而增加，液体的粘度随温度升高而降低。（二）流体在管内流动时的阻力损失[J/kg]1、直管阻力损失hf范宁公式(层流、湍流均适用).层流：哈根—泊稷叶公式。'fffhhhffpudlh2223264)(dluhRRffee或即4湍流区（非阻力平方区）：高度湍流区（阻力平方区）：具体的定性关系参见摩擦因数图，并定量分析hf与u之间的关系推广到非圆型管注：不能用de来计算截面积、流速等物理量。2、局部阻力损失'fh①阻力系数法，2'1.00.52fuh出口进口②当量长度法，2'2efluhd注意：截面取管出口内外侧，对动能项及出口阻力损失项的计算有所不同。当管径不变时，2()()2elluhfd在变径管中作稳定流动时，不同管径的管路加和，2i()()2ieiiilluhfd流体在水平变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。流体在水平等径管中作稳定流动流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长不变。流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的静压能项。完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数数值只取决于相对粗糙度。),(dRfe)(df润湿周边长流通截面积44Herdd5水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小时，水流量将减小，摩擦系数增大，管道总阻力不变。五、管路计算I.并联管路：1、2、各支路阻力损失相等。即并联管路的特点是：（1）并联管段的压强降相等；（2）主管流量等于并联的各管段流量之和；（3）并联各管段中管子长、直径小的管段通过的流量小。II．分支管路：1、2、分支点处至各支管终了时的总机械能和能量损失之和相等。六、柏努利方程式在流量测量中的运用1、毕托管用来测量管道中流体的点速度。2、孔板流量计为定截面变压差流量计，用来测量管道中流体的流量。随着Re增大其孔流系数C0先减小，后保持为定值。3、转子流量计为定压差变截面流量计。注意：转子流量计的校正。测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。习题一、填空1、边长为a的正方形管道，其当量直径de为。（a）321VVVV321ffffhhhh321VVVV62、在定态流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。则细管内水的流速为粗管内流速的___________倍。（4）3、流体在圆管内流动时的摩擦阻力可分为__和___两种。局部阻力的计算方法有___________法和_________法。（直管阻力，局部阻力，阻力系数，当量长度）4、在静止的同一种连续流体的内部，各截面上___能与____能之和为常数。（位，静压）5、开口U型管压差计是基于____原理的测压装置，它可以测量管路中________上的_________或__________。（流体静力学任意截面表压强真空度）6、流体在管内作湍流流动时，在紧贴管壁处速度为______,邻近管壁处存在____层，且Re值越大，则该层厚度越____。（零，滞流（或层流）内薄（或小）7、实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能___守恒。因实际流体流动时有_________。（不，摩擦阻力）8、流体在一段装有若干个管件的等径直管中流过的总能量损失的通式为________，它的单位为______。（2()()2elluhfd，J/kg）9、定态流动时，不可压缩理想流体在管道中流过时各截面上____相等。它们是_____________之和，每一种能量____________，但可以互相转换。（总机械能；位能、动能和静压能、不一定相等）10、某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境大气压强为640mmHg，则它的绝对压强为_________Pa。（640-500=140mmHg＝140×133.32＝1.866×104Pa。）11、流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_________形曲线，中心最大速度为平均速度的_____倍。此时摩擦系数λ与_____无关，只随________加大而____。（抛物线，2，ε/d，Re，减小）712、流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数λ与__及___有关。在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于_____线。（Re，ε/d，水平）二、选择题1、判断流体流动类型的是（B）（A）Eu准数（B）Re准数（C）ε/d（D）Δpf2、流体在圆形直管内作定态流动，雷诺准数Re=1500，则其摩擦系数应为（B）（A）0.032(B)0.0427(C)0.0267(D)无法确定3、在法定单位制中，粘度的单位为（D）（A）cp（B）p（C）g/(cm.s)（D）Pas4、在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（D）（A）同一种流体内部（B）连通着的两种流体（C）同一种连续流体（D）同一水平面上，同一种连续的流体5、在一水平变径管道，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时，U管压差计测量的是（C）（A）A、B两截面间的总能量损失（B）A、B两截面间的动能差（C）A、B两截面间的压强差（D）A、B两截面间的局部阻力5、管路由直径为Φ57×3.5mm的细管，逐渐扩大到Φ108×4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s。则在粗管内的流速为（B）（A）2m/s（B）1m/s（C）0.5m/s（D）0.25m/s6、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（D）（A）速度相等（B）体积流量相等（C）速度逐渐减小（D）质量流速相等87、湍流与滞流的本质区别是（C）(A)湍流的流速大于滞流的(B)湍流的Re值大于滞流的(C)滞流无径向脉动，湍流有径向脉动(D)湍流时边界层较薄8、在阻力平方区内，摩擦系数λ（C）（A）为常数，与Re，ε/d均无关（B）随Re值加大而减小（C）与Re值无关，是ε/d的函数（D）是Re值与ε/d的函数9、流体在圆形直管中作滞流流动时，其直管阻力损失与流速u的关系为（B）A、与u2成正比B、与u成正比C、与u1.75成正比D、与u0.55成正比三、判断题1、在计算突然扩大及突然缩小的局部阻力时，公式中的流速应该用小管中的流速。（√）2、不可压缩的理想流体在管道内作定态流动，若无外功加入时，则流体在任一截面上的总压头为一常数。（√）3、流体在管道任意截面径向上各点的速度都是相同的，我们把它称为平均流速。（×）4、在同一种连续流体内，处于同一水平面上各点的压强都相等。（×）5、某定态流动系统中，若管路上安装有若干个管件、阀门和若干台泵，则此管路就不能运用连续性方程式进行计算。（×）6、用U管压力计测量管路中两点的压强差，其压差值只与读数R和两流体的密度差有关，而与U管的粗细、长短无关。（√）9流体输送机械知识点一、工作原理基本部件：叶轮（6~12片后弯叶片）；泵壳（蜗壳）（集液和能量转换装置）；轴封装置（填料函、机械端面密封）。原理：借助高速旋转的叶轮不断吸入、排出液体。注意：离心泵无自吸能力，因此在启动前必须先灌泵，且吸入管路必须有底阀，否则将发生“气缚”现象。某离心泵运行一年后如发现有气缚现象，则应检查进口管路是否有泄漏现象。1、压头H，又称扬程fpHZHg2、有效功率()102eesHQNWwHgQNkw轴功率3、离心泵的特性曲线通常包括H-Q，N-Q，η-Q曲线，这些曲线表示在一定转速下输送某种定的液体时泵的性能。由N-Q线上可看出：Q=0时，N=Nmin所以启动泵和停泵都应关闭泵的出口阀。离心泵特性曲线测定实验，泵启动后,开启离心泵出口阀，出水管不出水，而泵进口处真空表指示真空度很高，可能出现的故障原因是吸入管路堵塞。若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头减少，流量减少，效率减少，轴功率增大。三、离心泵的工作点1、泵在管路中的工作点为离心泵特性曲线（H-Q）与管路特性曲线（He-Qe）的交点。管路特性曲线为：He=K+BQe22、工作点的调节：既可改变He-Qe来实现（改变阀门的开度），又可通过改变10H-Q来实现（改变泵的转速，叶轮的直径及泵的串、并联操作）。具体措施有改变阀门的开度，改变泵的转速，叶轮的直径及泵的串、并联操作。两台同样的离心泵并联压头不变而流量加倍，串联则流量不变压头加倍。四、离心泵的安装高度Hg为避免气蚀现象的发生，离心泵的安装高度小于等于允许按安装高度Hg，注意气蚀现象产生的原因。离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生气蚀现象。习题一、填空1、离心泵的主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。2、离心泵的泵壳制成蜗壳形，其作用有二：A、汇集液体；B、转能装置，即是使部分动能转换为静压能。3、离心泵的主要性能参数有流量、轴功率、压头、效率、气蚀余量等。4、离心泵特性曲线包括H-Q、N-Q、和η-Q三条曲线。它们是在一定转速下，用常温清水为介质，通过实验测得的。5、离心泵的压头（又称扬程）指是泵对单位重量（1N）液