《(4-22-2009)工科—化工原理(第一、二章总结和练习)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(4-22-2009)工科—化工原理(第一、二章总结和练习)（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第一章、第二章 总结知识关联图,一基本概念 1.理想流体和非理想流体 理想流体:无粘度,流动时无阻力,液体不可压缩,气体符合理想气体状态方程. 实际流体:液体:有粘度,流动时有阻力;气体偏离理想气体状态方程 2.流体的密度;比重和比容 密度:=m/v 比重:d= / 4H2O =1000d 比容:=1/ =v/m,3.压力 (1)定义:液体垂直作用力 (2)单位换算 常用单位:kgf/cm2;atm;mmHg;mH2O;Pa 换算 :1工程压力=1 kgf/cm2 =735.6 mmHg=10 mH2O (3)表示: 绝对压力:以绝对零压为起点表示的压力 表压强:以大气压为起点表示的压力 真
2、空度:当体系压力大气压时,P(绝压)=1+P(表压) 真空度=P(大气压)-P(绝压) (4)流体静止时压强符合的规律-流体静力学方程 Z1+p1/(g) =Z2+p2/(g)= =Z3+p3/(g)=常数 同一连续体系内相同深度(高度)处各点的压强相等 4.流量和流速 流量 qv m3/h m3/s qm kg/h kg/s,V= qv /A 平均流速 不同液体要求有一定的流速范围 5.定态流动和非定态流动 各物理量和工艺参数均不随时间改变.(有一个改变) 6.粘度:衡量流体流动时内摩擦力大小的物理量 7.流体流动形态 (1)层流(滞流) Re4000,8.流体边界层(层流底层或层流内层):
3、有速度梯度存在的流体层 二.有关计算 1.流体流动过程中的物料衡算 m1=m2=m3=- qv 1 1= qv2 2 = qv 33 当为液体时qv 1 = qv2 = qv 3 当液体且在圆管中流动时(/4)d12v1= (/4)d22v2= (/4)d32v3 则:d12/d22=v2/v1,2.流体流动过程中的物料衡算 用液柱高度表示的能量衡算方程 Z1+p1/(g)+v12/(2g)+He =Z2+p2/(g)+v22/(2g)+Hf 解题过程(1)选择截面;(2)选择基准面(3)列伯努力方程求未知数 3.能量衡算式的应用-流量测定 (1)孔板流量计 (2)文氏管流量计 (3)转子流量
4、计,4.伯努力方程中阻力的计算 直管阻力Hf=(l/d) v2/(2g) (1)Re5000 =(1.14 2 lg)-2,局部阻力:Hf=(Le/d) v2/(2g)-当量长度法Hf= v2/(2g)-局部阻力系数法 5.流体输送设备-离心泵的选择 离心泵的参数:转数; 流量;扬程;效率 qv1/qv2=n1/n2 He1/ He2=n12/n22 N轴1/ N轴2=n13/n23-离心泵的安装高度 泵的效率= (Ne/ N轴 ) X 100% Ne= gqv He N轴=IU Hg=Hs+(Ho-10)-(Hv-0.24)- v进口2/(2g)- Hf,1.（关于密度的概念）容积为10m3
5、的密闭容器内盛有20C的氨气，器顶压强表读数为1.6X105Pa，求器内氨气的质量。当地大气压强为1.0133X105Pa 解：,2.（关于静力学方程的使用简化）已知如图柜内气体密度为G 0.89kg/m3，U形管内下部为水银R=0.2m，上部为水R=0.02m，另H=0.38m.求测压口中心截面处的绝对压强。当地大气压强为1.0133X105Pa,解：设大气压强为pa 根据静力学方程有 Pm=PA+ G gH Pn=Pa+ H2Og R+ Hg g R 则： PA= Pa+ H2Og R+ Hgg R- G gH =1.0133X103+0.02 X1000 X9.81+0.2 X13600
6、 X9.81-0.38 X0.89 X9.81 =128206pa1.28 X105pa 因： G Hg ， G H2O， R小 故在工程计算中忽略 则PA= 1.0133X105 + 13600 X9.81X 0.2 =128013pa 1.28 X105pa 误差=（128206-128013/128206=0.151%,3.（伯努力方程的应用）已知如图,每小时有12X104kg的水从下向上做稳态流动，细管内径d1=100mm，粗管内径d2=240mm，H2=300mm，R=20mm，求 （1）1-1与2-2 间的摩擦阻力系数（2）若管路水平放置，则R=？（3）分析管路倾斜放置时两截面间的
7、能量变化（4）分析两种放置状态两截面间的压强差,解 （1）.根据伯努力方程有,代入数值可求,（2）水平放置时,代入 伯努力方程得,（3）水由1面流到2面时，位能升高，同时有能量损失，而两面间无外功加入，故这些能量只能由两截面间的动能及静压能来供给，也即1面上一部分动能与一部分静压能当流体流到2面时转变为位能和用于克服摩擦阻力,（4）两种放置状态压差计读数没有变化，而倾斜放置时压强差为5415Pa，水平放置时为2472Pa 4.（伯努力方程 的应用）已知如图,管路尺寸为57X3.5mmR=40mm, R=1200mm, R“=20mm, H=1000mm , A、B间的管长（垂直距离）为6m，管
8、路中的摩擦系数为0.02，当地大气压为1.0133X105Pa，两池液位不随时间变化求（1）水在管路中的流速（2）截面A上的压强,解（1）思路：在A、B间列伯努力方程，可求出阻力，由阻力求出速度 以截面A为基准面,（2）思路：因A、B间压差已算出，在右边压差计中用静力学方程可求出B处的压力，则A处的压力可求 5.(流动类型的判断）在列管式换热器中，已知冷溶液与热笨溶液进行热交换，换热器的外壳内径为600mm，壳内装有269根25X2.5mm的热交换列管束，每小时有215m3的热笨在管束内流过，从95C被冷却到25C，求（1）笨在管束内流动的流型。（2）若管束长度为3m，则笨在管束流动时因克服摩
9、擦阻力引起的压强降为多少？（管壁粗糙度=0.2mm（3）若每小时有5X104kg的溶液在管束外流过，其平均密度为810kg/ m3 、粘度为1.91X10-3Pa.s。则溶液在管束外流过的流型。 解 （1）笨的平均温度 为60C，该温度下的密度为880kg/m3粘度为0.4X10-3 Pa.s,速度和雷诺准数分别为,故为湍流 （2）因笨在管内流速不变，且设备水平放置即进出口高度相同则有,(3)因溶液在非圆管中流动，故应首先计算当量直径,6.（本章理论在实验中的应用） 实验中用下图方法测定突然缩小（或扩大）时的局部阻力系数。,其中1-2的阻力与2-0的直管阻力相等，0-3与3-4的直管阻力相等。R1=150mm，R2=213mm，dA=50mm ，dB=25mm,解：因测压面之间的长度不知，故不能用总摩擦阻力的计算公式计算局部阻力系数，但知道1-4间的直管阻力是2-3间直管阻力的2倍，1-4间的总阻力和2-3间的总阻力间均含有一个局部阻力,
