化工原理题目

1、第一章流体流动流量是指单位时间内流过管道任一截面的流体的数量。常用的流量表示方法有 两种;体积流量和质量流。体积流量是指单位时间内流过管道一截面的流体体积。 质量流量是指单位时间内流过管道任一截面的流体质量。质量流量与体积流量的 关系为w = p V 。流速是指单位时间内流体在流动方向上流过的距离。工程上，为了计算方便常 采用平均流速和质量流速来表示。平均流速：是指单位面积上的体积流量，其用 公式表示为： =?；质量流量是指单位面积上的质量流量。G = % ；质量流 量与平均流速的关系为G = pu。按流速和压强等参数是否随时间变化，把流体流动分为稳定流动和非稳定流 动。其中系统的参数不随时间

2、而变化，仅随所在的空间位置而改变的流动过程称 为稳定流动；把系统的参数不但随在空间位置变化，而且随时间而变化的流动过 程称为非稳定流动。不可压缩流体是指压力改变时其密度随压力改变很小的流体，液体一般被看作 是不可压缩流体；可压缩流体是指压力改变时其密度随压力改变有显著化变的流 体。设流体在变截面的管道中稳定流动，如果在管道两截面之间的流体既无积聚也 无漏失，根据质量守恒定律，单位时间内通过管道各截面的流体的质量即质量流 量应当相同。即w = w =常数或p u A =p u A =常数，上述公式称为流体稳 TOC o 1-5 h z 121 1 12 2 2定流动的连续性方程。以单位质量流体为

3、衡算基准，实际流体的柏努利方程能量衡算式为：gz + u 2 + p + W = gz + u 2 + p + Z h，单位是 J kg ； 若以单位重量流体 12 1 p e 22 2 pf-为衡算基准，将上式项除以g ， 得到其中的位压头是z、 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document z +! u 2 + P + E = z +上 u 2 + 4 + 二，单位是 m ； 1 2g 1pgg 2 g 2 2pgg动压头是性、静压头是土2 gp gW是输送机械对单位质量流体所做的有效功，是选用流体办输送机械的重要依e据。单位时间内输送机械的有效功率。

4、以.N表示。N = Ww或N = H w g。理想流体是指无内摩擦力即黏度等于零的流体，即S气=0。流动类型判定-雷诺准数，其Re =姓，大量的实验表明，对于平直圆管中P的流体，当Re 4000时，流动状态为湍流，当 2000 Re 4000时，流体流动状态是不稳定的，一般称为过渡流。流体在管路中流动时的阻力可分为直管阻力和局部阻力两种。直管阻力是流 体流经一定长度的直管时，由于流体内摩擦而产生的阴力，又称沿程阻力，以hf 表示。局部阻力主要是由于流体流经管路中的管件、阀门以及管道截面的突然扩 大或缩小等局部变化所引起的阻力，又称形体阻力，以hf表示。流体在管道内 流动是时的总阻力E七=气+h

5、f。流体在圆形管中做稳定流动时，其直管阻力可用下式计算：h = X -竺（J：kg）或kp = ph =* -PU2（Pa），其中层流时人仅与雷诺数Re f d 2f d 2有关，其关系为：X =里；当流体处于湍流和过渡流时摩擦系数X与雷诺数Re及Re管壁的相对粗糙度-有关。即X = f （Re,I），式中d是管道的内径，是管壁内 dd表面的上凸出物高度的平均值，称为管壁的绝对粗糙度。局部阻力常采用以下两种方法进行计算。（1）当量长度法，即把局部阻力的计 算折合成具有一定长度的直管的阻力来计算，其计算公式是 h =xL竺jkg）；（1）阻力系数法，将局部阻力看做是动能的函数，即与动f d 2能

6、成正比，其计算式为：h；=匚m（Jkg），式中匚称为局部阻力系数。第二章 流体输送机械流体输送机械就是对流体做功，以完成输送任务的机械。通常，将输送液体的 机械称为泵，将输送气体的机械按工况不同称为风机、压缩机和真空泵。对于一定的管路系统，为完成一定的输送任务，管路系统所需要的能量（即由 流体输送机械所提供的能量）可由柏努利方程式求得。若输送的是气体，则采用 以单位体积（1m3）为衡算基准，其表达式为 .p = pg& + fF p + Ap + pE七， 令七=Wp，则% = pg Az + A|2 p + Ap + pE气，单位是Pa ；通常将p gAz称 为位风压，pAi2/2称为动风压

7、，Ap称为静风压，pZ hf称为风压损失；而Ht 称为管路所需的全风压，即是需要通风机对单位体积（1m3）气体所提供的能量。气缚现象是指当离心泵启动时，若泵内未能充满液体面存在大量空气，则由于 空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转产生的惯性离心力很小，在叶轮中心处 形成的低压不足以形成吸入液体所需要的压强差（真空度），这种虽启动离心泵 但不能输送液体的现象。离心泵主要由两部分构成：一是包括叶轮和泵轴的旋转部件；另一是包括泵壳、 轴封装置等静止部件。其中最主要的部件是叶轮、泵壳和轴封装置。其中叶轮是 使液体接受外加能量的部分，即液体的泵内的所获得的能量是由叶轮传给的；泵 壳亦称泵体，其主要作用是

8、将叶轮封闭在一定的空间，以使叶轮旨进并排出液体， 并将液体所获得的大部分动能转变成静压能。轴封的作用是防止高压液体在泵内 沿轴漏出，或者外界空气沿轴进入泵内。离心泵的主要性能参数有流量、杨程、功率和效率。单位时间内泵对输出流体 所做的功，称为泵的有效功率，以Ne表示，其表达式：Ne = QHpg，上式中h 是指泵的扬程，Q是指泵的流量。气蚀现象是指离心泵是靠液面与入口处的压强差来吸入液体的，当液面上的大 气压强P 一定时，泵入口处的绝对压强P越小，则压强差Ap = p - p越大，即a1a 1吸上高度越高。但P不能无限小，当p1 p （输送温度下的饱和蒸气压）时， 液体在泵的入口处开始汽化，产

9、生气泡，含气泡的液体进入高压区后，气泡就急 剧凝结或破裂。因气泡的消失而产生了局部真空，周围的液体便以极高的速度冲 向原气泡中心，瞬时产生了极大的局部冲击压力，造成对叶轮和泵壳的冲击，这 种力的反复作用，使材料表面疲劳，从开始点蚀到形成严重的蜂窝状孔洞，使叶 轮受到损坏。这种现象称为气蚀。离心泵的安装与使用一般应注意的以下问题：（1）泵的安装高度必须低于允许安装高度；（2）泵启动前必须向泵内灌满被输送的液体（3）泵启动前应关闭出口阀门，使启动功率最小；（4）停泵前一般应先关闭出口阀门，以免排出管内的液体倒流入泵内，使叶轮 受损；（1）泵运转中应定时检查、维修等。第三章非均相物系的分离在化工生产

10、中，经常遇到混合物的分离过程。混合物可分为两大类，即均相 混合物和非均相混合物，均相物系的分离可采用蒸发、精馏、吸收等方法。 而对于非均相混合物可用沉降、过滤和离心分离等机械方法将它们分离。在非均相物系中，处于分散状态的物质，如悬浮液中的微粒，乳浊液中的微 滴，泡沫液中的气泡，统称为分散物质；包围着分散物质而处于连续状态的 流体，如气态非均相物系中的气体、液态非均物系中的连续液体，则统称为 分散介质。利用分散物质本身的重力，使其在分散介质中沉降而获分离的操作，称为重 力沉降。实现重力沉降的先决条件是分散相和连续相之间存在密度差。重力 沉降适用于分离较大的固体颗粒。利用重力沉降从气流中分离出尘粒

11、的设备称为降尘室。其设计和操作必须遵 循的基本原则是气体中降尘室的停留时间至少等于颗粒从降尘室的最高点降 至室底所要求的时间。而用来提高悬浮液浓度并同时得到澄清液的重力沉降 设备是沉降槽。过滤：是指在处力的作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而将 其中的固体颗粒截留下来，从而达到固、液两相分离的目的。过液操作所处 理的悬浮液称为滤桨或料液，所用的多孔介质称为过滤介质，通过介质孔道 的清液称为滤液，被过滤介质截留的固体颗粒称为滤渣或滤饼。工业上的过滤操作可分为饼层过滤和深层过滤两类，在化工生产当中的过滤 操作多属于饼层过滤。根据过滤推动力的不同，可以分为重力过滤、加压过 滤、真空过滤和离

12、心过滤。过滤阻力为过滤介质阻力与滤饼阻力之和。在一 般情况下，过滤阻力主要决定于滤饼阻力。滤饼越厚，颗粒越细，则阻力越大。脉冲除尘器是使气体在压差的作用下，通过专用织物进行过滤，以使气体净 化的一种除尘设备。根据滤袋内外工作压差的不同分为“吹式”和“吸式” 两种。吹式是袋内含尘气体为正压，而袋外为常压；吸式是袋外含尘气体为，而袋内为负压，在滤袋内外压差的作用下，气体穿过滤袋而固体颗粒被截留在袋内（或袋外）。离心分离是利用惯性离心力的作用分离非均相物系的一种有效方法。离心分 离设备可分为两类，一类是设备静止不动，悬浮物系作旋转运动的离心沉降设备，如旋风分离器和旋液分离器；另一类是设备本身旋转的离

13、心分离设备，称为离心机。传热热量的传递是由于物体内部或物体之间的温度不同引起的，热量总是自动地从 高温物体传给低温物体。根据传热机理的不同，传热有三种基本的方式：热传 导、热对流和热辐射。热传导是由于物体本身分子或电子的微观运动使热量从物体温度较高的部位 传递到温度较低的部位的过程称为热传导。热传导是固体中热量传递的主要方 式。热对流是由于流体中质点发生了相对位移和混合，而将热能由一处传递到另一 处。或者说当流体发生宏观运动时，除分子热运动外流体质点（微团）也发生相 对的随机运动，产生碰撞与混合，由此而引起的热量传递过程称为对流传热。对 流可分为自然对流和强制对流。任何物体，只要其温度在绝对零

14、度以上，都会以一定波长范围的电磁波的形式 向外界发射能量，同时又会吸收来自外界物体的辐射能。当物体向外界辐射的能 量与其从外界吸收的辐射能不相等时，该物体就与外界发生了热量的传递，这种 传热方式称为热辐射。工业中的换热方式，按原理和设备类型可分为：间壁式换热、直接式换热和蓄 热式换热。化工生产中普遍采用的是间壁式换热器。在间壁式换热器中的热流体 和冷流体之间由固体间壁隔开，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。传热速率（又称热流量）：指单位时间内通过传热面的热量，单位为W；热通量（又称热流密度）：指单位时间内通过单位传热面积所传递的热量，即 单位传热面积的传热速率。单位时间内通过换热器传递的热量与换热面积成正比，且与冷热流体之间的平 均温度差成正比。即有：Q = KAAtm，它是传热的基本方程式。传热系数、传热 面积和传热平均温度差是传热过程的三要素。稳定传热是指在传热系统中，传热面各点的温度仅随位置不同而变，不随时间 而变化。稳定传热的特点是单位时间通过单位传热面积传递的热量是一个常量。换热器是实现将热能从一种流体传至另一种流体的设备，是许多工业部门的通 用高备。按用途可分