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1、第一章 流体流动,流体静力学,密度,不可压缩(恒密度)流体和可压缩性(变密度)流体,压力,压强常用单位p8-9,真空度 = 表压,静力学基本方程,U型压差计测得的是修正压强差或阻力损失和动能之和,水平管测的是压强差,液体气体,流体动力学,定态流动与非定态流动,连续性方程,柏努利方程式,gZ+u2/2+p/=We-hf,gZ+u2/2+p/=0,基准、各项单位物理意义,能量转换？ 如何判断流动方向,有效功率Ne=WeW=WeV 轴功率 N=Ne/,流动阻力,hf= hf+ hf,流动阻力,局部阻力,直管阻力,产生阻力的主要原因是粘性,直管阻力,粘性：牛顿粘性定律（层流时的牛顿型流体）,液体：T
2、气体：T,液体 气体,动力粘度 SI制：Pas,运动粘度：粘度与密度的之比。,单位：SI制 m2/s,光滑管:Re=31031105 =0.3164/Re0.25,完全湍流区：=(/d),Re4000湍流区：=(Re，/d),流动型态,层流Re2000,u=umax/2,=64/Re,速度分布u=u(1-r2/R2),层流公式均由理论推导,局部阻力,进口 = 0.5,出口 = 1,等径管：,总阻力,变径管：hfhf1hf2hf3.,流速与流量的测量,测速管（皮托管）：测量点速度,孔板流量计：恒截面、变压差,文丘里流量计：恒截面、变压差；能量损失小，造价高,转子流量计：恒压差、恒流速、变截面,测
3、压孔正对水流方向pmB(动能和静压强)，侧壁小孔的测压管pmA(静压强),第二章 流体输送机械,离心泵,结构,泵壳作用,气缚现象：气体的密度太小,性能参数:流量/扬程/有效功率/轴功率,汇集由叶轮抛出的液体;动能静压能)。,静压能和动能,分 闭式 半闭式敞式,叶轮作用,Ne=WeW=WeVg/g=gVH 轴功率N=Ne/=gVH/,泵的进口处安，泵出口处安和，而在出口处，必须安在之前，在出口管路上还应安装测量的仪表。,真空表,压力表,出口阀门,出口阀门,压力表,流量,2离心泵的特性曲线p67 转速n一定时，由实验测得HV，NaV，V，这三条曲线称为特性曲线，由泵制造厂提供。供泵用户使用。泵厂以
4、20清水作为工质做实验测定性能曲线。,说明：,HV曲线 V，H一般 H=ABV2,2.3、离心泵的性能曲线,2.3、离心泵的性能曲线,NaV曲线：V，Na 大流量大电机 当V=0，Na最小关闭出口阀启动泵，启动电流最小,2.3、离心泵的性能曲线,V曲线 ： V， max称为设计点。,铭牌:max对应的性能参数,（1）流体的性质：P72,密度：, , (Na、Ne) ,（H，V，）与无关；,粘度：, ，（H，V，）;,Na ,3离心泵性能改变及换算,Ne=gVH,3离心泵性能改变及换算,（2）转速, n 20%以内,比例定律P70（2-12）,(3)叶轮直径,D -5%以内,3离心泵性能改变及换
5、算,切割定律P71（2-14）,切割 P71,离心泵的工作点和流量调节,管路特性曲线He= H0K V2,H0Z+p/g,K8(l+le)/2d5g,2）工作点,M点： H=ABV2 H= H0KV2,H,V,He- V,He- V,M,工作点M：离心泵的性能曲线与管路特性曲线的交点。,HM,VM,3离心泵的流量调节,（1）改变出口阀开度-常用,H,V,M,VM,M1,VM1,H1,H,关小出口阀,-改变管路特性,le,管特线变陡, H ，V , 工作点上移,如何计算消耗在调节阀门上的扬程值,nn1,H,M,VM,M1,VM1,n1,n,(2)改变叶轮转速,-改变泵的特性,H-V线上移,MM1
6、点,V,(3)车削叶轮直径,-改变泵的特性,3离心泵的流量调节,H,M,VM,M1,VM1,D1,D,DD1,H-V线下移,MM1点，V,2、离心泵的组合操作,1）泵的串联p74,设离心泵型号相同,原则：流量相同，扬程相加,H串H单,H,M,V单,M1,V串,V,H串,HM,串联泵的扬程是单泵特性曲线上的扬程的两倍,b,V串V单,单泵在b点工作,2、离心泵的组合操作,2)泵的并联p74,设离心泵型号相同,原则：扬程相同，流量相加,V并V单,单泵在b点工作,H,M,V单,M1,V,H并H单,V并,H并,b,并联泵的流量是单泵特性曲线上流量的两倍,单颗粒与颗粒群的几何特性,定义p94 1、球形：体
7、积：V=dp3/6 m3 表面积：S=dp2 m2比表面积：a=S/V=6/dp 1/m,dp,第三章 非均相分离,2、非球形参量：等体积当量直径de,v p95 de,v=(6V/)1/3,形状系数（球形度） p95=d2e,v/S,3、床层特性 1）固定床层：有众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层。,固定床,二、颗粒群,2）床层的空隙率p98空隙体积/床层体积= (床层体积-颗粒所占的体积)/床层体积,二、颗粒群,颗粒比表面积a：单位体积颗粒具有的表面积1m3床层aB（1）a,床层的比表面 p98,床层比表面积aB：单位体积床层具有的颗粒的表面积,aB=颗粒表面积/床层体积,a=颗粒表面积/
8、颗粒体积,过滤,滤饼过滤（饼层过滤）：特点,不可压缩滤饼：s0 可压缩滤饼,深层过滤（深床过滤）：特点,过滤循环包括过滤，洗涤， 卸料三个阶段。在过滤的大部分时间中，滤饼起到了主要过滤介质的作用,物料衡算p99,设过滤面积Am2，滤液Vm3，滤饼厚度Lm，滤饼空隙率悬浮液: 滤液V （V+LA） 滤饼LA：液体LA固体LA(1-),LA(1-)p/(V+LA) kg/m3清液,过滤基本方程式,爬流时，数学模型法得柯士尼方程 udq/d=(pm)1-s/r0(q+qe) 令过滤常数 K=2(pm)1-s/r0=2k(pm)1-s 过滤基本方程式,不可压缩滤饼S=0,过滤速率,滤布介质阻力可以忽略
9、,基本的过滤操作有恒压过滤和恒速过滤两种。,q2+2qqe=K (q+qe)2=K(+e) q2=K（qe=0，e=0） V2=KA2 V- 曲线（抛物线）,恒压过滤,洗涤速率(dV/d)W： (dV/d)W=const. (dq/d)W=const.,若洗涤液用量VW，洗涤所需时间W W=qW/(dq/d)W,与过滤设备有关,恒速过滤,dq/d=q/= K/2(q+qe)=const. q2+qqe=(K/2),q2=(K/2),滤布介质阻力可以忽略,种类： 间歇: 如叶滤机、板框压滤机 连续: 如回转真空过滤机,3.3.6 过滤设备,叶滤机： 过滤面积洗涤面积2叶片侧面积叶片数,过滤终了时
10、滤饼厚度洗涤滤饼厚度 (dV/d)W(dV/d)E,二、板框压滤机p102,结构:板，框交替排列，板2种，框1种,一个滤框提供2个过滤面积 过滤面积=2框面积框数 滤饼充满框时： V滤饼框面积框厚度框数,(dV/d)W(dV/d)E/4,过滤机的生产能力,生产能力：单位时间获得的滤液量 间歇过滤机：,G =3600VF/ =3600VF/(F+W+R) m3/h VF ： 总共获得的滤液量，m3/s,n，G但n过大，滤饼太薄不能卸除,二、连续过滤机的生产能力p112,沉降,重力沉降：作用力重力,离心沉降：作用力离心力,沉降速度ut, 又称终端速度,加速阶段终了时颗粒相对于流体的速度。,降尘室生
11、产能力,VAut=LBut,即处理能力与设备的底面积有关，与高度无关,三、旋风分离器,外旋流：下螺旋运动 内旋流：上螺旋运动 主要除尘区：外旋流上部,动画,原理,临界粒径：被旋风分离器完全去除的最小颗粒的粒径,P122 3-52,分离效率,总效率0=(c1-c2)/c1,粒级效率pi=(c1i-c2i)/c1i,P122 3-53 3-54,总分离效率=(c1-c2)/c1 c1进口气体含尘浓度，g/m3 c2出口气体含尘浓度，g/m3 的大小是旋风分离器数分离性能的另一指标。缺点是不能反映旋风筒对各尺寸粒子的不同分离效果。,3、分离效率 p122,3-53,粒级效率pi=(c1i-c2i)/
12、c1i c1i进口气体颗粒在第i段内的浓度，g/m3 c2i出口气体颗粒在第i段内的浓度，g/m3,3、分离效率 p122,xipi,3-54,第四章 传热,热传导（导热）,基本方式,只存在密实的固体中,不能在真空中进行,对流：自然对流/强制对流,热辐射：,不能在真空中进行,能在真空中进行,稳态与非稳态传热,等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。,不同温度的等温面不相交，因为一个点不可能具有两个不同的温度,传热速率Q：热流量，单位时间内通过传热面的热量，单位 J/s或W。,热流密度q：热通量，单位时间内通过单位传热面积的热量，单位 J/(s. m2)或W/m2。,4.2.2 傅
13、立叶定律,热通量， J/(s. m2)或W/m2,t/n : 温度梯度，/m或K/m, : 导热系数，W/(m),传热方向与温度梯度方向相反,4.2.3 导热系数,各种物质的导热系数金属固体 非金属固体 液体 气体,可取平均温度下的数值，视作常数,多层平壁热传导,温差越大,热阻越大,越小,一、给热过程 p142 给热：热传导+对流 二、对流给热的分类 无相变：自然对流：强制对流：管内管外,4.3.2对流给热概述,有相变：蒸汽冷凝液体沸腾,湍流层对流,层流底层传导,温度梯度最大,Q = 0A0 (T-Tw)= iAi (tw-t),牛顿冷却定律,对流传热系数,强制自然,液体气体,湍流层流,直列
14、无相变,滴状膜状,影响对流给热系数的主要因素有流体的种类与相态变化情况，流体的性质，流体的流动状况，流体的对流状况，传热面的形状、位置和大小,（1）圆形直管强制对流 1）低粘度（10000，充分湍流 0.7Pr120 100时就可能达到湍流，提高对流传热系数,但是流动阻力增大。,1膜状冷凝：当冷凝液能润湿壁面时，则在壁面上形成一层完整的液膜。,二、蒸汽冷凝方式p155,滴状冷凝：当冷凝液不能润湿壁面,四、影响冷凝给热的因素及强化措施,影响冷凝给热的因素：,蒸汽,蒸汽流速和流向,物性,同向：加速，增大 反向：减速，减小,不凝性气体,热阻 ,潜热,传热过程的计算,类型：设计型：QA操作型：A核算指标（多为温度） 计算基础：能量衡算总传热速率方程,稳态传热，热损失不计 热流体放出热量冷流体吸收热量 显热：=Whcph(T1-T2)= WCcpC(t2-t1),能量衡算p169,潜热： T2Ts Whr= WCcpC(t2-t1),QWcpt,tm=(t2-t1)/ ln(t2/t1),总传热速率方程,Q=KiAitm=K0A0tm Ai=ndiL A0=nd0L,
