化工原理知识点

第一章知识点一、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––––物料衡算式三、定态流动的柏努利方程式––––能量衡算式1kg流体：讨论点：1、流体的流动满足连续性假设。2、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：xwi––––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)(2112zzgppghpp0gRppA)(21常数常数uAAuAuwsA222111,常数常数uAAuAuVsA2211,21221221///,ddAAuuA圆形管中流动常数fhuPgZWeuPgZ222221112222222111uPgZuPgZvnnvvmxxx2211nwnwmwmxxx2211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、1N流体[m]（压头）1m3流体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。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hf①阻力系数法，②当量长度法，feHgugpZH22ffafehpphupghW而22'fffhhhffpudlh2223264)(dluhRRffee或即),(dRfe)(df润湿周边长流通截面积44Herdd5.00.122'cefuh22'udlhef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，流体在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。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。1、边长为a的正方形管道，其当量直径de为（a）。2、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_____4______倍。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直管l中流过的总能量损失的通式为__________，它的单位为____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。2))((2udllhfe321VVVV321ffffhhhh321VVVV=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。12、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（）（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）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（）（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7、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。（√）第二章知识点一、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2、有效功率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，又可通过改变H-Q来实现。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。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）液体所提供的有效能量，它的单位是m。6、离心泵安装在一定管路上，其工作点是泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。7、若被输送的粘度大于常温下清水的粘度时，则离心泵的压头减少，流量减少，效率下降，轴功率增大。8、离心泵将低位敝口水池的水送到高位敝口水槽中，若改送密度为1200Kg/m3，而其他性质与水相同的液体，则泵的流量不变，压头不变，轴功率增大。9、管路特性曲线的形状由管路布置和操作条件来确定，与离心泵的性能无关。10、离心泵通常采用出口阀门调节流量：往复泵与齿轮泵采用旁路调节流量。11、离心泵汽蚀余量的定义为。12、单动往复压缩机的理想压缩循环分为吸气、压缩及排气三个阶段。13、离心通风机的全风压是指单位体积（1m3）的气体流过风机时所获得的能量，他的单位是Pa。14、当液体的密度改变