化工原理上册复习提纲

第一章流体流动二、流体流动中的作用力dydu牛顿粘性定律－粘性系数（粘度）N•s/m2或pa·sdydu－法向速度梯度1/s气体粘度＜＜液体粘度T↑气体粘度↑（分子引力减小，运动加剧，运动力是主要的）T↑液体粘度↓（分子引力减小是主要的，运动力是次要的）第二节流体静力学pgz静止的不可压缩流体各点的总势能常数:处处相等pP－为虚拟压强，具有与压强相同的因次①连续假定②静止流体③重力场中④密度ρ为常数静力学方程压强大气压绝对压强绝对压强表压真空度图绝对压力、表压与真空度的关系U型管压差计RABzAh1zBh2基准12H)(iBARgppU型管压差计所测读数R并不是真正的压差ΔP，而是A、B两点虚拟压强差△第三节流体流动中的守恒原理mvqquA1、质量守恒2、连续性方程111222uAuA＝常数2u2pgZ伯努利方程体现了位能、压强能和动能三种机械能的守恒及转换3、伯努利方程适用条件：不可压缩的理想流体作定态流动第四节流体流动的内部结构一、流动的型态2、流型的判断—雷诺数ReduReRe2000层流区Re4000湍流区2000Re4000过渡区，并非一种流型湍流层流1、两种流型3、层流、湍流的基本特性三、边界层及边界脱体1、边界层的形成及原因管流的边界层2、湍流时的层流内层3、边界层分离层流边界层湍流边界层层流内层边界层界限u0u0u0xy倒流分离点u0DAC’CBx四、直管及管件阻力产生的原因（1）流体具有粘性，流动时存在内摩擦力，层流及湍流状态均有层流内层存在，是管流沿线阻力产生的根源。（2）流道扩大时必造成逆压强梯度从而形成边界层分离，造成大量旋涡，大大增加机械能消耗。这是管件局部阻力产生的原因。第五节阻力损失hf直管阻力（沿程阻力）—内摩擦力（流体粘性）hf’局部阻力—管件外部条件引起—边界层分离'fffhhh直管阻力损失的计算22udlhfλ的求算图p29湍流层流232Re64dluhfRe层流：湍流：λ与Re无关Re64uhf一次方定律22uhf阻力平方定律d层流：λ与相对粗糙度无关湍流：,dλ与Re和ε/d的关系图p29非圆形管的当量直径4de管道截面积浸润周边局部阻力损失22'22efluuhd2'2uhf计算中要注意：突然扩大ζ=1，突然缩小ζ=0.5第六节管路计算①udqV24②222112212()()222pupulugZgZd③),(dduf二、管路计算1、简单管路分支管路312213233222211444dududu233222211444dududu汇合管路2)(2)(23322232udludlPP2)(2)(22221121udludlPP2)(2)(23321131udludlPP2)(2)(23321131udludlPP321VVVqqq321VVVqqq2、分支与汇合管路的计算123fffhhh3、并联管路计算各支管两端点A，B间势能差相等，各支管阻力损失相等321VVVVqqqqqV1qVqV2ABqV3(a)并联管路(b)分支或汇合管路第七节流速和流量的测定一、毕托管1、测速原理i—为指示液密度)(2iARgu二、孔板流量计)(2iRg0000ACAuqV三、转子流量计fffRooVAgVACAuq)(20转子流量计的特点：恒流速、恒压差、阻力损失恒定孔板流量计特点工作原理第二章流体输送机械第一节概述一、应用1、由低能位向高能位输送流体，提高流体势能2、由高能位向低能位输送流体，克服阻力损失三、对输送机械的要求1、管路特性曲线方程2VpHKqg])(8[42gddlK该式表明了管路中流体的流量与需补加能量的关系第二节离心泵一、离心泵结构及工作原理叶轮：向流体做功泵壳：使动能→势能是能量转化过程二、离心泵理论压头HT及其影响因素22222ctgqgAuguHVT（1）流量HT的影响因素（2）叶轮形状（3）液体密度为什么采用后弯叶片？902902902THVqgu/22离心泵HT-Q图三、功率与效率eVePgqHaePP离心泵特性曲线的影响因素（1）液体粘度的影响—常温清水进行测定特性曲线（2）转速的影响扬程之比：2''()eeHnHn轴功率之比：3''()aaPnPn''VVqnqn流量之比黏度增大，,P,H,qaev离心泵的流量调节管路特性方程)(VqfH泵的特性方程()eVHq联立求解（1）离心泵的工作点（即操作点）He=H（2）流量调节：◎改变管路特性曲线◎改变泵的特性曲线OqV1qVHeH1离心泵的工作点泵～qVgPzAA()VHfq()eVHq四、组合操作两台并联泵的合成特性曲线在同一压头下，两台并联泵的流量等于单台泵的两倍两台串联泵的合成特性曲线在同一流量下，两台串联泵的压头为单台泵的两倍qVHaCbqV并qV1H并ABH单MM’qV串H串HqVOqV单2单现单VBqAH24并并VqBAH2,单现单如果VBqAH)(22,串串VBqAH五、泵的安装汽蚀—部分液体汽化引起—与泵的安装高度有关—可以输液，损坏泵气缚—由于泵的密封不良漏气造成—与泵的本身质量有关—不能输液1、汽蚀与气缚比较：2、最大允许安装高度Hg0(01)r[NPSH0.5]VgfppHHggHgp0K1离心泵的安装高度0影响Hg的因素121102fogHgugppH压差要大—p0↑，pV↓；要p1＞PV，否则会发生汽蚀↑Hg动能要小—即uK、u1↓，一般d吸＞d出，以减小u1摩擦损失要小—∑Hf0-1↓，尽量少用管件阀门Hgp0K10流量大时，（NPSH）r较大。第三节往复泵一、往复泵正位移特性二、往复泵的调节手段，往复泵与离心泵的比较（流量压头）第五节气体输送机械通风机的全压、动风压静风压+动风压2221()2TSKupppPP换算：)2.1()'('TTTPPP风压的校正三、混合效果的度量●搅拌效果的评价准则调匀度—均相物系分隔尺度—非均相物系●宏观混合与微观混合四、搅拌器的两个功能（1）总体流动———促进宏观均匀，大尺度的均匀混合。（2）强烈湍动———促进微观均匀，小尺度的均匀很合。第三章液体的搅拌五、搅拌功率1、搅拌器的混合效果与功率消耗HgqPV足够大的流量形成强大的总体流动——大尺度均匀Vq足够大的压头产生高度湍动——较小微团分散H快速均布—搅拌能量用于增大输送量即加大总体流动Vq高度破碎—搅拌输入能量主要用于增大湍动改善搅拌效果的措施①提高搅拌器的转速：压头H与n2成正比。②阻止液体的圆周运动◆内装挡板◆破坏循环回路的对称性（偏心、倾斜安装）◆安装导流筒挡板起到阻力作用，在挡板后面产生大量旋涡。非对称(偏心搅拌)—阻止液体的圆周运动原因（3）搅拌功率的分配HgqPVndHqV加大直径或降低转速，流量qV变大，实现大尺度调匀加大转速或减小直径，压头H变大，湍动加剧，微观混合结论：第四章过滤第二节颗粒床层的特性一、单颗粒特性比表面积SaV2、非球形颗粒比表面当量直径6eada2222esevesevdddd非球形颗粒的表面积的球的表面积与非球形颗粒体积相等3、的物理意义称为形状系数三、床层特性1、床层的空隙率床颗粒床颗粒床VVVVV12、床层的比表面积床层内表面积)1(aaB二、颗粒群的特性（1）分布函数(2)频率函数（分布密度函数）第三节流体通过固定床的压降（1）康采尼方程2eRuaKL3221）（(2)eR三、影响床层压降的变量（粘性力）床层特性：,a,操作变量：u流体物性：影响最大的因素为空隙率第四节过滤原理及设备一、过滤原理、方式、介质ddqAddVu过程速率：二、过滤设备1、叶滤机2、板框压滤机3、回转真空过滤机第五节过滤过程的计算1、悬浮液中含固量的表示方法质量分数wkg固体/kg悬浮液体积分数φm3固体/m3悬浮液/1//2、物料衡算式总量衡算LAVV悬固体物量衡算1LAV悬qL13、过滤速率方程()2()eedqKdrqqqqrqq、、和表示阻力，代表滤饼层阻力4.过滤过程计算一般解题步骤：/1/1/PP、：1LAVLAVV悬悬22222222211111114221122eeeeVVVKAVVVKAVVVKAVVVVVKA、恒速恒压先恒速再恒压：；qL12、物料衡算：3KKr、求：2P5.滤饼的洗涤叶滤机的洗涤时间：222eWe板框压滤机的洗涤时间：28814Wee板板()()()洗涤速率：；洗涤时间：WPEwddqddq)()(14WEdqdqdd板6.过滤机的生产能力Dw每周期总生产时间VQ生产能力回转真空过滤机的生产能力nnKAQ2忽略介质阻力7、加快过滤速率的途径第五章颗粒沉降与流态化第二节颗粒的沉降运动曳力FD：流体对颗粒的作用力FDFgFb总曳力=形体曳力+表面曳力曳力系数概念及意义：三、沉降速度的讨论与应用1、沉降速度计算公式（重力场中）（1）颗粒直径小，处于斯托克斯定律区18)(2pptgdu（2）颗粒直径较大，处于牛顿定律区gduppt)(74.1解题时可以先假定处在斯托克斯区，按小颗粒公式计算，再验Re值，是否在stokes区范围；否则用牛顿区公式求解，再验Re值。2epR2500epR18)(2pptgdu气体液体先冷却后除尘先除尘后冷却⑵对的讨论：tudp大，tu小p气体无影响，总是小量；液体要考虑影响10倍左右影响最大，是平方关系注意：ut是颗粒与流体的相对运动速度。tVuHqAHtVAuq颗粒沉降时间ttuH气流停留时间VrqAH降尘室的处理能力只取决于其底面积而与高度无关计算公式：18)(2gduAuqppttV1、降尘室多层降尘室的计算。tVnAuq2、离心沉降设备：旋风分离器a、总效率进出进ccc0离心分离因数：grugr22iiiiiixcccb0关系：、粒级效率：进出进分割粒径进口气速不变，旋风分离器直径越大，效果越差。离心机则相反。第四节固体流态化技术一、流化床的基本概念1、单颗粒运动—流态化的理论根据2、大量颗粒群居—流化床存在的基础u为流体空塔速度（表观速度）u1为颗粒空隙中流体实际流速两者关系为u=u1ε浮力曳力u1（实际速度）重力u（表观速度）3、流态化机理通过调节气速，改变床层的空隙率，使床层处于流态化。固定床阶段→流化床阶段→颗粒输送阶段三、流化床的主要特性3、恒定的压降流化床的重要优点流化床床层压降=（重量-浮力）/单位床截面积gAmpp)(4、流化床特点、优缺点比较固定床流化床带出开始CBA¢起始流化速度D（带出速度）表观速度logΔPlogu四、起始流化速度与操作范围起始流化速度umf：颗粒带出速度：流化床操作范围上限流化床操作范围下限流化数=流化床实际操作速度/起始流化速度五、提高流化质量第六章传热第一节概述一、传热过程中冷热流体的接触方式（三种）传热与给热间的热量传递过程冷热