化工原理(一):流体流动和流体输送 |
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考点1:密度和压强
密度:单位体积流体所具有的质量, 可压缩流体:密度是温度的函数又是压力的函数 不可压缩流体:密度基本上与压力无关,密度仅是温度的函数 压强:垂直作用在单位流体表面积的力, 流体静力学基本方程式: 应用条件:静止的、连续的、同一种不可压缩流体 等压面:静止的、连续的同一种流体内部,在同一水平面上的各点的压力相等 考点3 :连续性方程对稳态流动体系中直径不同的管段做物料衡算 不可压缩流体: 对于圆形管路: 稳态流动,流量一定,圆形管路中各界面流速与直径有关 考点4:伯努利方程注意事项: 衡算范围:作出流动示意图,标明流体流动方向,选定上下游截面,确定衡算范围。界面选取:截面和流动方向垂直,截面间流体连续,待求的未知量应该在截面间或者截面上。(大口水平截面默认为零)基准面:界面中心到基准面的垂直距离,基准面一般与管道中心线重合单位一致:压强表示方法一致:绝压或表压外功阻力:衡算范围考虑全面考点5:牛顿黏性定律 牛顿黏性定律: 式中: 牛顿型流体:符合牛顿黏性定律的流体,如水、空气 考点6:流体粘度 粘度是流体的物理性质,大小与温度有关 实际流体:就有粘度,流体粘度越大,流动时产生的内摩擦力越大,流动阻力损失越大 理想流体:粘度为0的流体,其速度梯度为0,任一截面上各点的速度都相同 考点7:流动类型和雷诺数 层流:质点轴线方向一维直线运动,层间互补参透滞流 湍流:质点轴向运动 + 随机脉动,不规则的运动,层间质点交换和参混,产生大量漩涡 判断依据——雷诺数: 考点8:速度分布 层流流动速度分布:抛物线型 特点:管中心流速最大,管壁处最小平均速度是最大速度的一半 湍流流动速度分布:质点混合碰撞,产生旋涡 考点9:直管阻力损失计算 Fanning公式(阻力损失计算通式): 层流: 湍流: 莫狄(Moody)图 湍流区: 完全湍流区(阻力平方区):对应完全湍流粗糙管,摩擦因数只与相对粗糙度有关 光滑区:对应水力光滑管,实线以下 考点10:局部阻力损失计算 阻力系数法 进口: 出口: 当量长度法:将局部阻力折合成相当于流过长度为 局部阻力压头损失: 考点11:总阻力损失计算 对同一种管件,阻力系数和当量长度,只能选其一,不能重复计算 对于直管阻力,若管段内流速不同,需分别计算 减少阻力损失的方法: 管路尽可能短,尽量走直线尽量不安装不必要的管件和阀门等管径适当大考点12:流量测量 孔板流量计
变压差流量计 文丘里流量计阻力损失小于孔板流量计,同属变压差流量计 转子流量计与流量无关,变界面流量计,必须竖直安置 考点13:离心泵主要部件 ![]() ![]() 叶轮:将电机的机械能传给液体,提高液体的动能和静压能(平衡孔为了减小轴向推力) 泵壳:(1)能量转换装置,动能转为静压能,减少能量损失 (2)汇集液体,流体流动的通道 考点14:离心泵工作原理 工作原理:依靠叶轮高速旋转产生离心力吸排液体(出口处压强最高) 操作故障:气缚现象 原因:离心泵无自吸能力,空气密度小于液体密度,产生的离心力很小,吸入口形成的真空度无法将液体吸入 解决方案:开泵前灌泵;吸入管安装单向底阀 考点15:泵特性曲线
启动泵应关闭出口阀,停泵时应先关闭出口阀门,防止高压液体倒流
考点16:离心泵汽蚀现象 汽蚀现象:叶轮中心处压力小于等于液体操作温度下饱和蒸气压,液体汽化,高压区液化,泵受到冲击,冲击点处产生数百大气压的压强,每秒几万次 汽蚀现象危害: (1)泵体产生震动和噪音 (2)泵性能( (3)泵壳及叶轮受冲蚀(设备损坏) 预防措施:注意泵的安装高度,使叶轮中心的最低压强位置在某一值以上 考点17:离心泵的安装高度
汽蚀余量 操作安全:减小 故障排查:液体温度上升、吸入管堵塞或储槽液面下降(使实际安装高度增大) 考点18:离心泵工作点及调节 根据伯努利方程与阻力损失计算公式: 两式联立得: 其中 展开式为 |
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