化工原理总结

第一章流体流动

第二章流体输送机械

习题解析及总结1.流体力学中为什么要用宏观方法研究流体？有何优越性？

2.流体静力学基本方程式说明了什么问题？

3.在应用柏努利方程解题时需要注意哪些问题？

4.为什么高烟囱比低烟囱排放效果好？

5.雷诺数的物理意义是什么？

6.湍流与层流有何主要区别，湍流的主要特点是什么？

7.产生摩擦阻力的主要原因是什么？

8.黏度的定义是什么？为什么温度上升气体黏度上升而液体黏度下降？

9.非圆形管的水力当量直径是如何定义的？

10.某流体在圆形光滑直管内作湍流流动。试分析（1）若管长和管径不变，仅将流量增加为原来的3倍，因摩擦阻力而产生的压降为原来的几倍？（2）若管长和流量不变，仅将管径减小为原来的1/3，则因摩擦阻力而产生的压降为原来的几倍？

11.为什么转子流量计称为定压差流量计而孔板流量计称为定截面流量计？思考题

烟囱的问题某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气，烟囱的直径为2m，ε/d=0.004，烟气在烟囱内的平均温度为200℃，在此温度下烟气的密度为0.67kg/m3，粘度为0.026Pa.s，烟气流量80000m3/h，在烟囱高度范围内，外界大气的平均密度为1.15kg/m3，设烟囱内底部的压强低于地面大气压0.2kPa，求此烟囱应有多少高度？BBAA由大气静力学方程6.20℃的水以60m3/h的流量在一倾斜管中流过。该管的内径由100mm突然扩大到200mm。A、B两点的垂直距离为0.2m。在A、B两点截面间连接一U管压差计以观察两截面的压强差，指示液为四氯化碳，其密度为1630kg/m3。若水流经A﹑B两截面的能量损失为1.5J/㎏，试求：

（1）U形管两侧的指示液液面哪侧高，相差多少mm？

（2）若将上述扩大管道改为水平放置，压差计的读数又有什么变化？柏努利方程静力学方程在附图中，管径d1相同，d2等于，A、B两点距离一样阀门阻力系数相等，管内流量相同。试问：（1）压差计读数R1、R2、R3的大小如何？（2）若流动方向改变，R1、R2、R3的读数有何变化？R1d1R2d1R3d1d2图a图b图c1.6.1测速管1.构造装置及其原理(动画)

1.6流速和流量的测量1.6流速和流量的测量2.毕托管的安装

（1）必须保证测量点位于稳定均匀流段；

（2）必须保证毕托管截面严格垂直于流动方向；

（3）毕托管直径d0应小于管径d的1/50，即d0<(d/50)。3.毕托管的优缺点其优点是阻力损失小，适于测量大直径管道内的气体流速。其缺点是不能直接测出平均速度，且压差读数小，常要放大才读得准确。1.6.1测速管1.6.2孔板流量计1.构造装置及其原理如图所示。

1.6.2孔板流量计1.构造装置及其原理如图所示。1.6.2孔板流量计1.构造装置及其原理1.6.2孔板流量计1.构造装置及其原理1.6.2孔板流量计由图知，当Re增大到一定值后C0不再随Re变化而变，而是仅由(A0/A1)决定的常数。孔板流量计应尽是设计在C0=常数的范围内。

2.其安装和阻力损失

孔板流量计安装时，在上下游必须分别有(15～40)d和5d的直管距离。孔板流量计的阻力损失可写成：1.6.2孔板流量计3.其特点

优点是孔板构造简单，制造与安装方便，成本低。在工业上广泛使用其系列规格可查有关手册。

缺点是阻力损失大，即在下游速度复原后，静压仍比上游小很多，这种压力损失也称为永久压降。另外孔口边缘易磨损和腐蚀，因此对孔板流量计需定期进行校正。它的测量范围有很大限制。1.6.3文丘里流量计1.6.3文丘里流量计为了避免流量计长度过大，收缩角可取得大些，通常为15～25℃，扩大角仍须取得小些，为5～7℃。此时流量也用式(1-65)计算。但以CV代替C0。文丘里管流量系数约为0.98～0.99，阻力损失降为：文丘管流量计主要优点是能耗小，大多用于低压气体的输送。但制造复杂得多，安装有一定长度。1.构造装置（如图所示）及其原理。1.6.4转子流量计1.6.4转子流量计(动画)

u1u012将式(1-67)代入式(1-65)注：转子形状的选择应着眼于促进边界层脱体，以便在较小的Re时即出现高度湍流，使CR为一定常数1.6.4转子流量计2.转子流量计的特点为----恒流速、恒压差由式(1-69)可知，当转子流量计的结构与被测流体均已确定时，

转子流量计的优点是压力损失小，可测的流量范围宽，流量计前后无须保留稳定段，但流体只能垂直向上流动，其缺点是耐压不高，一般只宜于0.5MPa。3.转子流量计的刻度换算和测量范围和孔板流量计不同，转子流量计出厂前，不是提供流量系数，而是直接用20℃的水或20℃、101.325kPa的空气进行标定将流量刻于玻管上。当被测流体与上述条件不同时，应作刻度换算。在同一刻度下AR相同，设CR相同，并忽略粘度变化的影响时，有：1.6.4转子流量计流体流动基本原理流体流动基本参数流体静力学应用阻力计算第一章流体流动总结一、流体的基本性质

1.密度单位体积流体所具有的质量。

ρ=m/Vkg/m3

ρ=f(T,p)气体的密度随T，P变化尤其显著，当压力不太高，温度不太低的情况，可视为理想状态。理想气体：根据理想气体定律

混合气体：以1m3气体为基准

混合液体：以1kg液体为基准

流体压力的两个物性：

（1）流体压力处处与它作用面垂直，且总指向流体作用面；（2）流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关

一、流体的基本性质

2.

压力垂直作用于流体单位面积上的力。即p=F/AN/m21atm=101325Pa=760mmHg=10.33mH2O=1.033kgf/cm2=1.013bar1at=98070Pa=735.6mmHg=10.00mH2O=1.00kgf/cm2=0.9807bar绝压：以完全真空为基准表压：以当时当地大气压为基准即：表压=绝压-大气压真空度=大气压-绝压绝压真空度绝压绝压表压p1p2p03.粘度

（1）牛顿粘性定律

物理意义：单位速度梯度上剪应力的大小。总与速度梯度有关，因此，流体粘性是针对运动的流体而言。单位：Pa.s或kg/m.s或P1P=100cP=0.1Pa.s（2）气体混合物粘度（3）流体混合物粘度一、流体的基本性质4.流速与流量5.直径与当量直径一、流体的基本性质二、流体流动的基本原理

1.物料衡算(通过对物料衡算得连续性方程)

输入质量速率－输出质量速率＝质量积累速率③对于非稳定流动有：2.能量衡算(通过对能量衡算得柏努力方程)输入能量速率-输出能量速率=能量积累速率+能量损失二、流体流动的基本原理现对柏努力方程进行讨论有：2.能量衡算(通过对能量衡算得柏努力方程)

二、流体流动的基本原理－－静力学基本方程应用：①测量静压与压差2.能量衡算(通过对能量衡算得柏努力方程)

二、流体流动的基本原理层流与湍流的区别：二、流体流动的基本原理流体输送机械总结课

本章内容关系

基本结构与工作原理安装特点分类与选型操作与调节影响因素

一、泵

1.主要性能参数流量Qm3/s压头m有效功率Ne、轴功率NkW效率转速nr/min

特性曲线

如右上图参数的影响因素：(1)流体ρ变化，对H、Q、η无影响，N增大；(2)粘度μ上升，则H↓、Q↓、N↑、η↓；(3)转速n比例定律(4)叶轮外径切割定律

流体输送机械总结课

一、泵

2.安装高度

一、泵3.

操作与调节（如图示）(1)工作点管路特性曲线H=A+BQ2泵特性曲线HQ低阻中阻高阻HQAQHbcA2A1n’CHQQHABaA1A2HQQHACaA1A2HQACaBb管路特性曲线工作点HQAQHa流量调节方法一QHQAHna流量调节方法二并联离心泵串联离心泵并、串联比较

(2)流量调节：调节阀（改变管路工作曲线）改变D、n（改变泵的特性曲线）串、并联泵

一、泵4.

分类与选型离心式分类往复泵流量不均匀、小流量、压头高等特点；齿轮泵旋转泵流量小适合于小流量压头高适合于粘性液体的输送其它泵喷射泵因无活动内构件适合于输送腐蚀性液体空气提升器微量泵(1)根据任务确定流量Q，扬程H；(2)由流量Q和扬程H从泵的特性曲线图上确定泵的型号；