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1、普通本科 化工原理（天大版）知识点总结重科田华制 1 第一章、流体流动第一章、流体流动 一、流体静力学 二、流体动力学 三、流体流动现象 四、流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力， 俗称压强。 表压强（力）绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一)( 2112 zzgpp 能量形式 水平面上各点压力都相等。gz p gz p 2 2 1 1 此方程式只适用于静止的连
2、通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gRpp)( 021 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 质量流量 mS kg/s mS=VS 体积流量 VS m3/s 质量流速 G kg/m2s (平均)流速 u m/s G=u 连续性方程及重要引论： mS=GA=/4d2G VS=uA=/4d2u 普通本科 化工原理（天大版）知识点总结重科田华制 2 2 2 1 1 2 )(d d u u 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准： J/kg fe W p ugzW p ugz 2 2 22 1 2 11 2 1 2 1 以单位重量流体为基准： J/N
3、=m fe h g p u g zH g p u g z 2 2 22 1 2 11 2 1 2 1 输送机械的有效功率： ese WmN 输送机械的轴功率： （运算效率进行简单数学变换） e N N 应用解题要点： 1、作图与确定衡算范围:指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： 流体流动类型及雷诺准数： （1）层流区 Re2000 （2）过渡区 2000 Re4
4、000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重 要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不 混合 流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的旋 涡。由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进 阻力急剧加大。 管截面速度大小分布： 无论是层流或揣流，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，管壁处速度 为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。 层流：1、呈抛物线分布；2、管中心最大速度为平均速度的
5、2倍。 湍流：1、层流内层；2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体 湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流动，这作层流流动的流体 薄层称为层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流 流动亦非完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流 内层的厚度随Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 max 2 1 uu 普通本科 化工原理（天大版）知识点总结重科田华制 3 湍流时的速度分布 max 8 . 0 uu 四、流动阻力、复杂管路、流量计： 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能） 范宁公式的几种形式： 圆直管道 2 2 u d
6、l hf 非圆直管道 2 2 u d l Wp ff 运算时，关键是找出值，一般题目会告诉，仅用于期末考试，考研需扩充 非圆管当量直径： 当量直径： =4（4 倍水力半径） e d e d H r 水力半径：= H r A （流体在通道里的流通截面积 A 与润湿周边长之比） 流量计概述：（节流原理） 孔板流量计是利用流体流经孔板前后产生的压力差来实现流量测量。 孔板流量计的特点：恒截面、变压差，为差压式流量计。 文丘里流量计的能量损失远小于孔板流量计。 转子流量计的特点：恒压差、恒环隙流速而变流通面积，属截面式流量计。 复杂管路：（了解） 并联管路各支路的能量损失相等，主管的流量必等于各支管流
7、量之和。 第二章、流体输送机械第二章、流体输送机械 一、离心泵的结构和工作原理 二、特性参数与特性曲线 三、气蚀现象与安装高度 四、工作点及流量调节 离心泵：电动机静压能流体（动能） 转化 一、离心泵的结构和工作原理： 离心泵的主要部件： 离心泵的的启动流程： 叶轮 吸液（管泵，无自吸能力） 泵壳 液体的汇集与能量的转换 转能 泵轴 排放 普通本科 化工原理（天大版）知识点总结重科田华制 4 密封 填料密封 机械密封（高级） 叶轮 其作用为将原动机的能量直接传给液体，以提高液体的静压能与动能（主要为静压 能） 。 泵壳 具有汇集液体和能量转化双重功能。 轴封装置 其作用是防止泵壳内高压液体沿轴
8、漏出或外界空气吸入泵的低压区。常用的轴 封装置有填料密封和机械密封两种。 气缚现象：离心泵启动前泵壳和吸入管路中没有充满液体，则泵壳内存有空气，而空气 的密度又远小于液体的密度，故产生的离心力很小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将 贮槽内液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，此种现象称为气缚现象，表明 离心泵无自吸能力。因此，离心泵在启动前必须灌泵。 汽蚀现象：汽蚀现象是指当泵入口处压 力等于或小于同温度下液体的饱和蒸汽压 时，液体发生汽化，气泡在高压作用下，迅 速凝聚或破裂产生压力极大、频率极高的冲 击，泵体强烈振动并发出噪音，液体流量、 压头（出口压力）及效率明显下降。这种现
9、象称为离心泵的汽蚀。 二、特性参数与特性曲线： 流量 Q：离心泵在单位时间内排送到管路系 统的液体体积。 压头（扬程）H：离心泵对单位重量（1N）的液体所提供的有效能量。 效率：总效率= vmh 轴功率 N：泵轴所需的功率 e N N -Q 曲线对应的最高效率点为设计点， 对应的 Q、H、N 值称为最佳工况参数， 铭牌所标出的参数就是此点的性能参数。 （会使用 IS 水泵特性曲线表，书 P117） 三、气蚀现象与安装高度: 气蚀现象的危害： 离心泵的性能下降，泵的流量、压头和效率均降低。若生成大量的气泡，则可能出现气缚 现象，且使离心泵停止工作。 产生噪声和振动，影响离心泵的正常运行和工作环境
10、。 泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低了泵的使用寿命。 解决方案：为避免发生气蚀，就应设法使叶片入口附近的压强高于输送温度下的液体饱和蒸 气压。通常，根据泵的抗气蚀性能，合理地确定泵的安装高度，是防止发生气蚀现象的有效 措施。 离心泵的汽蚀余量： 为防止气蚀现象发生，在离心泵人口处液体的静压头（ p1/pg ） 与动压头（ u12/2 g ） 之 和必须大于操作温度下液体的饱和蒸气压头（ pv/pg）某一数值，此数值即为离心泵的气蚀余 量。 普通本科 化工原理（天大版）知识点总结重科田华制 5 抗气蚀性能好 2 2 11 gS v HHNPSH g p g u g p NPSH 必须汽蚀余量：(N
11、PSH)r 离心泵的允许吸上真空度： 离心泵的允许安装高度Hg（低于此高度0.5-1m）： 关离心泵先关阀门，后关电机，开离心泵先关出口阀，再启动电机。 四、工作点及流量调节： 管路特性与离心泵的工作点： 由两截面的伯努利方程所得 全程化简。 普通本科 化工原理（天大版）知识点总结重科田华制 6 联解既得工作点。 离心泵的流量调节： 1、改变阀门的开度（改变管路特性曲线） ； 2、改变泵的转速 （改变泵的特性曲线） ； 减小叶轮直径也可以改变泵的特性曲线， 但一般不用。 3、泵串联（压头大）或并联（流速大） 往复泵的流量调节： 1、旁路调节； 2、改变活塞冲程和往复次数。 第三章、非均相物系的
12、分离（密度不同）第三章、非均相物系的分离（密度不同） 一、重力沉降 二、离心沉降 三、过滤 一、重力沉降： 沉降过程： 先加速（短） ，后匀速（长）沉降过程。 流型及沉降速度计算：（参考作业及例题） 层流区（滞流区）或斯托克斯定律区：（10-4Ret1） （K2.62） 过渡区或艾伦定律区：（1Ret103） (2.62K69.1) 普通本科 化工原理（天大版）知识点总结重科田华制 7 湍流区或牛顿定律区：（103Ret69.1) 相应沉降速度计算式：（公式不用记，掌握运算方法） 计算方法： 1、试差法： 即先假设沉降属于某一流型 （譬如层流区）， 则可直接选用与该流型相应的沉降速度公式计算
13、， 然后按检验Ret值是否在原设的流型范围内。 如果与原设一致， 则求得的有效。 否则， t u t u t u 按算出的Ret值另选流型，并改用相应的公式求。 t u 2、摩擦数群法：书p149 3、K值法： 书p150 沉降设备： 为满足除尘要求，气体在降尘室内的停留时间至少等于颗粒的沉降时间，所以： 单层降尘室生产能力：（与高度H无关，注意判断选择填空题） ts bluV 多层降尘室：（n+1为隔板数，n层水平隔板，能力为单层的（n+1）倍） ts bluV)1n（ 二、离心沉降： 离心加速度：（惯性离心力场强度）；重力加速度：g R u 2 T 普通本科 化工原理（天大版）知识点总结重
14、科田华制 8 离心沉降速度ur：；重力沉降速度uT： R uT s 2 3 )(d4 g s 3 )(d4 离心分离因数KC： KC（离心沉降速度与重力沉降速度的比值，表征离心沉降是重力沉降的多少 R U u T T r g u 2 倍） 离心沉降设备： 旋风分离器：利用惯性离心力的作用从气流中分离出尘粒的设备 性能指标： 1、临界粒径dc：理论上在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径； 2、分离效率：总效率0；分效率p（粒级效率） ； 3、分割粒径d50：d50是粒级效率恰为50%的颗粒直径； 4、压力降p：气体经过旋风分离器时，由于进气管和排气管及主体器壁所引起的摩擦阻力， 流动时的
15、局部阻力以及气体旋转运动所产生的动能损失等，造成气体的压力降。 （标准旋风） 标准旋风Ne=5，=8.0。 三、过滤： 普通本科 化工原理（天大版）知识点总结重科田华制 9 过滤方式： 1、饼层过滤：饼层过滤时，悬浮液置于过滤介质的一侧，固体物沉积于介质表面而形成滤饼 层。过滤介质中微细孔道的直径可能大于悬浮液中部分颗位的直径，因而，过滤之初会有 一些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊， 但是颗粒会在孔道中迅速地发生 “架桥”现象 （见图）， 使小子孔道直径的细小颗粒也能被截拦，故当滤饼开始形成，滤液即变清，此后过滤才能 有效地进行。可见，在饼层过滤中，真正发挥截拦颗粒作用的主要是滤饼层而不是过滤介 质。饼层过滤适用于处理固体含量较高的悬浮液。 深床过滤
