【華工考研院】821化工原理分析：流體力學(xué)及其輸送！

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一、流體力學(xué)及其輸送

1.單元操作：
物理化學(xué)變化的單個(gè)操作過(guò)程，如過(guò)濾、蒸餾、萃取。


2.四個(gè)基本概念：
物料衡算、能量衡算、平衡關(guān)系、過(guò)程速率。


3.牛頓粘性定律：
F=±τA=±μAdu/dy，(F：剪應(yīng)力；A：面積；μ：粘度；du/dy：速度梯度)。


4.兩種流動(dòng)形態(tài)：
層流和湍流。流動(dòng)形態(tài)的判據(jù)雷諾數(shù)Re=duρ/μ；層流—2000—過(guò)渡—4000—湍流。當(dāng)流體層流時(shí)，其平均速度是最大流速的1/2。


5.連續(xù)性方程：
A1u1=A2u2；伯努力方程：gz+p/ρ+1/2u2=C。


6.流體阻力=沿程阻力+局部阻力；
范寧公式：沿程壓降：Δpf=λlρu2/2d，沿程阻力：Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ：摩擦系數(shù))；層流時(shí)λ=64/Re，湍流時(shí)λ=F(Re，ε/d)，(ε：管壁粗糙度)；局部阻力hf=ξu2/2g，(ξ：局部阻力系數(shù)，情況不同計(jì)算方法不同)


7.流量計(jì)：
變壓頭流量計(jì)(測(cè)速管、孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì))；變截面流量計(jì)。孔板流量計(jì)的特點(diǎn)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，安裝方便，得到廣泛的使用。其不足之處在于局部阻力較大，孔口邊緣容易被流體腐蝕或磨損，因此要定期進(jìn)行校正，同時(shí)流量較小時(shí)難以測(cè)定。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)——恒壓差、變截面。


8.離心泵主要參數(shù)：
流量、壓頭、效率（容積效率nv：考慮流量泄漏所造成的能量損失；水力效率hH：考慮流動(dòng)阻力所造成的能量損失；機(jī)械效率hm：考慮軸承、密封填料和輪盤的摩擦損失。）、軸功率；工作點(diǎn)(提供與所需水頭一致)；安裝高度(氣蝕現(xiàn)象，氣蝕余量)；泵的型號(hào)(泵口直徑和揚(yáng)程)；氣體輸送機(jī)械：通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵。


9. 常溫下水的密度1000kg/m3,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度1.29 kg/m3
1atm=101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg

（1）被測(cè)流體的壓力 > 大氣壓  表壓 = 絕壓－大氣壓

（2）被測(cè)流體的壓力 < 大氣壓  真空度 = 大氣壓－絕壓= －表壓


10. 管路總阻力損失的計(jì)算



11. 離心泵的構(gòu)件: 葉輪、泵殼（蝸殼形）和  軸封裝置
離心泵的葉輪閉式效率最高，適用于輸送潔凈的液體。半閉式和開(kāi)式效率較低，常用于輸送漿料或懸浮液。

氣縛現(xiàn)象：貯槽內(nèi)的液體沒(méi)有吸入泵內(nèi)。汽蝕現(xiàn)象：泵的安裝位置太高，葉輪中各處壓強(qiáng)高于被輸送液體的飽和蒸汽壓。原因（①安裝高度太高②被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過(guò)高；③吸入管路阻力或壓頭損失太高）各種泵：耐腐蝕泵:輸送酸、堿及濃氨水等腐蝕性液體

12. 往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)
(1)正位移泵

流量只與泵的幾何尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)，與管路特性無(wú)關(guān)，壓頭與流量無(wú)關(guān)，受管路的承壓能力所限制，這種特性稱為正位移性，這種泵稱為正位移泵。

往復(fù)泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用出口閥門來(lái)調(diào)節(jié)流量，否則流量急劇上升，導(dǎo)致示損壞。

(2)往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)  

第一，旁路調(diào)節(jié)，如圖2-28所示，采用旁路閥調(diào)節(jié)主管流量，但泵的流量是不變的。

第二，改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行程。使用變速電機(jī)或變速裝置改變曲柄轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)流量，使用蒸汽機(jī)則更為方便。改變活塞行程則不方便。

13.流體輸送機(jī)械分類



14.離心泵特性曲線：



15.流體輸送機(jī)械特點(diǎn)：
? 速度式流體輸送機(jī)器的特點(diǎn)
? (1)由于速度式流體輸送機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，摩擦損失小，適合高速旋轉(zhuǎn)，所以速度式流體輸送機(jī)械轉(zhuǎn)速高、流量大、功率大。
? (2)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，排氣穩(wěn)定、均勻，一般可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1~3年而不需要停機(jī)檢修。
? (3)速度式流體輸送機(jī)械的零部件少，結(jié)構(gòu)緊湊。
? (4)由于級(jí)壓力比不高，故不適合在太小的流量或較高的壓力（>70MPa）下工作。

? 2.容積式流體輸送機(jī)械的特點(diǎn)
? (1)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸確定后，工作腔的容積變化規(guī)律也就確定了，因此機(jī)械轉(zhuǎn)速改變對(duì)工作腔容積變化規(guī)律不發(fā)生直接的影響，故機(jī)械工作的穩(wěn)定性較好。
? (2)流體的吸入和排出是靠工作腔容積變化，與流體性質(zhì)關(guān)系不大，故容易達(dá)到較高的壓力。
? (3)容積式機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易于損壞的零件多。而且往復(fù)質(zhì)量的慣性力限制了機(jī)械轉(zhuǎn)速的提高。此外，流體吸入和排出是間歇的，容易引起液柱及管道的振動(dòng)。

16. 流體體積隨壓力變化而改變的性質(zhì)稱為壓縮性。
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