【華工考研院】821化工原理分析：流體力學及其輸送！

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一、流體力學及其輸送

1.單元操作：
物理化學變化的單個操作過程，如過濾、蒸餾、萃取。


2.四個基本概念：
物料衡算、能量衡算、平衡關系、過程速率。


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


4.兩種流動形態：
層流和湍流。流動形態的判據雷諾數Re=duρ/μ；層流—2000—過渡—4000—湍流。當流體層流時，其平均速度是最大流速的1/2。


5.連續性方程：
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)；層流時λ=64/Re，湍流時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，情況不同計算方法不同)


7.流量計：
變壓頭流量計(測速管、孔板流量計、文丘里流量計)；變截面流量計。孔板流量計的特點；結構簡單，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，因此要定期進行校正，同時流量較小時難以測定。

轉子流量計的特點——恒壓差、變截面。


8.離心泵主要參數：
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：考慮流動阻力所造成的能量損失；機械效率hm：考慮軸承、密封填料和輪盤的摩擦損失。）、軸功率；工作點(提供與所需水頭一致)；安裝高度(氣蝕現象，氣蝕余量)；泵的型號(泵口直徑和揚程)；氣體輸送機械：通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵。


9. 常溫下水的密度1000kg/m3,標準狀態下空氣密度1.29 kg/m3
1atm=101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg

（1）被測流體的壓力 > 大氣壓  表壓 = 絕壓－大氣壓

（2）被測流體的壓力 < 大氣壓  真空度 = 大氣壓－絕壓= －表壓


10. 管路總阻力損失的計算



11. 離心泵的構件: 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。半閉式和開式效率較低，常用于輸送漿料或懸浮液。

氣縛現象：貯槽內的液體沒有吸入泵內。汽蝕現象：泵的安裝位置太高，葉輪中各處壓強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. 往復泵的流量調節
(1)正位移泵

流量只與泵的幾何尺寸和轉速有關，與管路特性無關，壓頭與流量無關，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。

往復泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用出口閥門來調節流量，否則流量急劇上升，導致示損壞。

(2)往復泵的流量調節  

第一，旁路調節，如圖2-28所示，采用旁路閥調節主管流量，但泵的流量是不變的。

第二，改變曲柄轉速和活塞行程。使用變速電機或變速裝置改變曲柄轉速，達到調節流量，使用蒸汽機則更為方便。改變活塞行程則不方便。

13.流體輸送機械分類



14.離心泵特性曲線：



15.流體輸送機械特點：
? 速度式流體輸送機器的特點
? (1)由于速度式流體輸送機械的轉動慣量小，摩擦損失小，適合高速旋轉，所以速度式流體輸送機械轉速高、流量大、功率大。
? (2)運轉平穩可靠，排氣穩定、均勻，一般可連續運轉1~3年而不需要停機檢修。
? (3)速度式流體輸送機械的零部件少，結構緊湊。
? (4)由于級壓力比不高，故不適合在太小的流量或較高的壓力（>70MPa）下工作。

? 2.容積式流體輸送機械的特點
? (1)運動機構的尺寸確定后，工作腔的容積變化規律也就確定了，因此機械轉速改變對工作腔容積變化規律不發生直接的影響，故機械工作的穩定性較好。
? (2)流體的吸入和排出是靠工作腔容積變化，與流體性質關系不大，故容易達到較高的壓力。
? (3)容積式機械結構復雜，易于損壞的零件多。而且往復質量的慣性力限制了機械轉速的提高。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。

16. 流體體積隨壓力變化而改變的性質稱為壓縮性。
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