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1、目录 第1章流体流动 1.1考点归纳 1.2典型题（含考研真题）详解 第2章流体输送机械 2.1考点归纳 2.2典型题（含考研真题）详解 第3章非均相混合物分离及固体流态化 3.1考点归纳 3.2典型题（含考研真题）详解 第4章传热 4.1考点归纳 4.2典型题（含考研真题）详解 第5章蒸发 5.1考点归纳 5.2典型题（含考研真题）详解 第6章吸收 6.1考点归纳 6.2典型题（含考研真题）详解 第7章蒸馏 7.1考点归纳 7.2典型题（含考研真题）详解 第8章液-液萃取 8.1考点归纳 8.2典型题（含考研真题）详解 第9章干燥 9.1考点归纳 9.2典型题（含考研真题）详解 第1章流体流
2、动 1.1考点归纳 一、流体的物理性质 1连续介质假定 （1）将流体视为由无数微团或质点组成的密集而无间隙的连续介 质； （2）连续性假设并不是在任何情况下都适用，如高真空下的气体就 不能视为连续介质。 2流体的密度和比容 （1）密度的定义与性质 流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以表示。 比体积是指密度的倒数，以符号表示，它是指单位质量流体所占 有的体积，即 液体的密度随着压力和温度的变化很小，一般可忽略不计，因此 常数。气体的密度随温度、压力改变较大。低压气体的密度可近似按 理想气体状态方程计算 高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。 （2）流体混合物的密度 液体混合物的组成常用
3、质量分数表示。以1kg液体混合物为基 准，设各个组分在混合前后体积不变（理想溶液），则1kg混合物的体 积等于各组分单独存在时体积之和，即 A，B，n各纯组分的密度，kg/m3； A，B，n混合物中各组分的质量分数，kg/kg。 气体混合物的组成常用体积分数表示。以1m3气体混合物为基 准，各组分的质量分别为AA，BB，nn，则1m3气体混合物的质量 等于各组分质量之和，即 mAABBnn A，B，n气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。 3流体的膨胀性和压缩性 （1）膨胀性 流体的膨胀性是指流体温度升高时其体积会增大的性质。膨胀性的 大小用体积膨胀系数表示。 dT流体温度的增量，K； d
4、v/v流体体积的相对变化量。 液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。 （2）可压缩性 可压缩性是指流体受压力作用其体积会减小的性质。流体可压缩性 的大小用体积压缩系数来表征。 负号表示dv与dp的变化方向相反。 由于v1，故上式又可以写成 由的表达式知，值越大，流体越容易被压缩；反之，不易被压 缩。 4流体的黏性 （1）牛顿黏性定律 流体在运动时，任意相邻流体层之间存在着抵抗流体变形的作用 力，称为剪切力（内摩擦力）。流体的黏性是指流体所具有的在其内部 产生阻碍自身运动的特性。 黏性的产生原因 a流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力； b流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩
5、擦力。 牛顿黏性定律 剪应力或内摩擦力，N/m2； 流体的动力黏度，简称黏度，Pas； dux/dy速度梯度，1/s。 负号表示与速度梯度的方向相反。 （2）流体的黏度 表示单位速度梯度下流体的内摩擦力，它直接反映了流体内摩擦 力的大小。在SI制中，的单位为Ns/m2或Pas。以前单位有泊（P）或 厘泊（cP），换算关系为：1Pas10P1000cP。 运动黏度是指流体黏度与密度的比值，以表示 在SI制中，的单位为m2/s，其非法定单位为cm2/s（St），它们的 关系为 1St100cSt104m2/s 当温度升高或压力降低时，液体黏度降低；温度降低、压力升高 时，液体黏度增大。当温度升高时
6、，气体黏性增大；当压力提高时，气 体黏度减小。 （3）理想流体与黏性流体 黏性流体或实际流体是指具有黏性的流体。理想流体是指假想的、 完全无黏性（0）的流体。 二、流体静力学 1静止流体的压力特性 （1）静压力的定义 静止流体内部没有剪应力，只有法向应力。静压力是指法向应力， 以p表示。 （2）静压力的特性 流体静压力垂直于其作用面，其方向为该作用面的内法线方向； 静止流体中任意一点处的静压力的大小与作用面的方位无关，即 同一点上各方向作用的静压力值相等。 （3）静压力的单位 在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。 一些常用压力单位之间的换算关系如下： （4）压力的表示 绝对压力是指以绝对
7、真空为基准表示的压力。它是流体受到的实际 压力。 表压力是指以大气压力为基准表示的压力。它可由压力表上直接读 取。 表压力=绝对压力大气压力 真空度=大气压力绝对压力 2流体静力学基本方程式 上式都称为流体静力学基本方程式，反映在重力场作用下，静止液 体内部压力的变化规律。上述方程式只能用于静止的连通着的同一种连 续的流体。 三、流体流动的基本方程 1流量与平均流速 （1）流量 体积流量（体积流率）是指单位时间内流过任一流通截面的流体体 积。 质量流量（质量流率）是指单位时间内流过截面的流体质量，以 qm，s表示，单位为kg/s。 若流体密度为，则质量流量和体积流量的关系为 （2）平均流速 平
8、均流速是指体积流量qV，s与流通截面积A之比，以u表示，其表 达式为 由于气体的体积流量随温度和压力变化，故采用质量平均流速更为 方便。质量平均流速是是单位时间内流体流过管道单位截面积的质量， 亦称为质量通量（mass flux），以G表示 式中G的单位为kg/（m2s）。 2流动型态与雷诺数 （1）根据流动条件的不同，流体流动时出现两种截然不同的流动型 态，即层流和湍流。 （2）雷诺数 雷诺数的量纲为 由此可见，Re是量纲为一的数群。 物理意义：Re表示流体流动过程中惯性力与黏性力之比。 流体在管内流动时，若Re4000 时，流动一般都为湍流；而Re在20004000范围内，流动处于一种过渡
9、 状态。可能是层流亦可能是湍流。若受外界条件影响，如管道直径或方 向的改变、外来的轻微振动，都易促使过渡状态下的层流变为湍流。 3流体在圆管内作层流流动时的速度分布 当rR时，；当rR（在管壁处）时，。 上式是流体在圆管内作层流流动时的速度分布表达式，表示在某一 压力差之下，ur与r的关系为抛物线方程。 当r0时，管中心处的速度为最大流速，层流时圆管截面平均速度 与最大速度的关系为 速度分布也可写成 层流时速度沿管径的分布为一抛物线。 4连续性方程式 常数 常数 上式都称为管内稳态流动的连续性方程式，说明不可压缩流体不仅 流经各截面的质量流量相等，它们的体积流量也相等。 5伯努利方程式 （1）
10、流动系统的总能量衡算 上式是稳态流动过程的总能量衡算式，也是流动系统中热力学第一 定律的表达式。 （2）伯努利方程式 以单位重量流体为衡算基准 以单位重量流体为衡算基准 以单位体积流体为衡算基准 四、流体在管内的流动阻力 流体在管路中流动时的阻力可分为： 直管阻力：流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的 阻力； 局部阻力：由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大 或缩小等局部地方所引起的阻力。 伯努利方程式中的项是指所研究管路系统的总能量损失（或称阻 力损失），它既包括系统中各段直管阻力损失hf，也包括系统中各种局 部阻力损失hf即 是指单位质量流体流动时所损失的机械能，单位
11、为J/kg； 是指单位重量流体流动时所损失的机械能，单位为J/Nm； 是指单位体积流体流动时所损失的机械能，以表示，即 的单位为J/m3Pa，故常称为流动阻力引起的压力降。 1流体在直管中的流动阻力 （1）计算圆形直管阻力的通式 （） 或 上式称为范宁公式，此式对于层流与湍流均适应。式中 是量纲为1 的系数，称为摩擦系数。 （2）管内层流的摩擦阻力 上式称为哈根-泊谡叶方程。该式表明，流体在圆管内作层流流动 时，其摩擦阻力与平均流速及管长的一次方成正比，与管内径的平方成 反比。当管内流速一定，管路越长，管径越小，摩擦阻力越大。因此， 在远距离输送流体时，可适当增加管径，以减少直管阻力损失。 层
12、流时： （3）管内湍流的摩擦阻力 管内湍流的速度结构 管内形成的湍流边界层由层流内层、缓冲层和湍流核心。在层流内 层，速度梯度很大，黏性力对流动起主导作用；在湍流核心，流体质点 的高频脉动使速度分布区域均匀化，黏性力对流动的影响减弱；在过渡 区，既存在雷诺应力，又有黏性力的影响。 量纲分析的概念与白金汉定理 a量纲分析：量纲分析是指将影响物理现象的各种变量组合成为 量纲为一数群。量纲分析以量纲一致原则为基础。也就是说，任何由物 理定律导出的方程，其各项的量纲是相同的。 b白金汉（Buckingham）定理 若影响某一物理过程的物理变量有n个，设这些物理变量中有m个 基本量纲，则该过程可用Nnm
13、个量纲为一数群所表示的关系式来描 述。、 c量纲分析的步骤 第一，列出影响该物理过程的全部物理量及其量纲，并从中确定基 本量纲数m； 第二，根据定理确定量纲为一数群的数目N； 第三，选取与基本量纲数m相同的物理量作为核心物理量； 第四，将余下的N个物理量分别与核心物理量的指数组成量纲方 程，再根据量纲一致原则求出核心物理量的指数并最终得到相应的量纲 为一数群。 管内流动摩擦阻力的量纲分析 上式表明，管内流动的摩擦系数不仅与雷诺数有关，还与管壁的粗 糙度有关。 管内湍流的摩擦系数 a湍流光滑区（水力光滑管） 第一，尼古拉则（Nikurades）式 适用条件：Re4000。 第二，布拉修斯（Bla
14、sius）式 适用条件：4000Re20，分离效率为5070。 【解析】 6恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，滤饼压差增大 一倍时同一过滤时刻所得滤液量（ ）。浙江大学2011研 A增大至原来的2倍 B增大至原来的4倍 C增大至原来的 倍 D增大至原来的1.5倍 C【答案】 【解析】介质阻力忽略不计,则V2KA2，滤饼不可压缩，则 ，P增加一倍，则V增加为原来的倍。 7当介质阻力不能忽略时，过滤所得滤液体积加倍，则 （）。 A过滤速率加倍 B过滤速率减半 C过滤速率减小，但速率仍大于原来的一半 D过滤速率减小且速率小于原来的一半 C【答案】 8恒压过滤时，当过滤时间增加1倍则过滤速率为
15、原来的（） 倍（设介质阻力可忽略，滤饼不可压缩）。 A B C2 D0.5 B【答案】 【解析】恒压过滤方程为 过滤基本方程为 将代入两式，然后再将式 代入式 有。 9恒压板框过滤结束后进行滤饼洗涤，洗涤液穿过（）滤饼 和（）滤布。 A一层 B两层 C三层 D四层 A；B【答案】 10用板框式过滤机进行恒压过滤，若介质阻力可忽略不计，过滤 20min可得滤液8m3，若再过滤20min可再得滤液（）m3。 A8 B4 C3.3 D11.3 C【答案】 【解析】由题知，则有 将代入，得 则时 应注意恒压过滤方程中V、是指从初始（0起点）态起得到的累积 量。 11推导过滤基本方程式时一个最基本依据是
16、（ ）。 A固体颗粒的沉降速度； B滤饼的可压缩性； C流体的层流流动； D过滤介质的比阻 C【答案】 12过滤推动力一般是指（）。 A过滤介质两边的压差 B过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差 C滤饼两面的压差 D液体进、出过滤机的压差 B【答案】 13一定厚度的滤饼对滤液流动的阻力与以下（）因素有关。 A滤浆的浓度 B滤液的温度 C滤液的体积 D操作压差 D【答案】 14降尘室高度增加1倍，其生产能力（）。 A增加1倍 B增加2倍 C不变 D减小1倍 C【答案】 15一般在产品样本中所列的旋风分离器的压降数据是（）。 A气体密度时的数值 B所要求的操作状况下的数值 C1 atm、空气的数值 D气体密度为时的数值 D【答案】 16降尘室的生产能力（）。 A与沉降面积A和沉降速度 有关 B与沉降面积A、沉降速度和降尘室高度H有关 C只与沉降面积有关； D只与沉降速度有关 A【答案】 17颗粒的沉降速度不是指（）。 A等速运动段的颗粒降落的速度 B加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C加速运动段结束时颗粒的降落速度 D净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度 B【答案】 二、填
