化工原理上册总复习
化工原理知识点总结复习重点
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 )(2112z z g p p -+=ρ 备注:1)在静止的、连续的同一液体内,处于同一 能量形式g z p g z p 2211+=+ρρ水平面上各点压力都相等。
此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。
应用:U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计二、流体动力学流量质量流量 m S kg/s m S =V S ρ体积流量 V S m 3/s质量流速 G kg/m 2s(平均)流速 u m/s G=u ρ 连续性方程及重要引论:22112)(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:f e W pu g z W p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准:f e h gp u g z H g p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率: e s e W m N =m S =GA=π/4d 2G V S =uA=π/4d 2u输送机械的轴功率: ηeN N =(运算效率进行简单数学变换)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。
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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 )(2112z z g p p -+=ρ 备注:1)在静止的、连续的同一液体内,处于同一 能量形式g z p g z p 2211+=+ρρ水平面上各点压力都相等。
此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。
应用:U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计二、流体动力学● 流量质量流量 m S kg/sm S =V S ρ体积流量 V S m 3/s质量流速 G kg/m 2s(平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论:22112)(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:f e W pu g z W p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准:f e h gp u g z H g p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率: e s e W m N = 输送机械的轴功率: ηeN N =(运算效率进行简单数学变换)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。
m S =GA=π/4d 2G V S =uA=π/4d 2u三、流体流动现象:流体流动类型及雷诺准数:(1)层流区 Re<2000 (2)过渡区 2000< Re<4000 (3)湍流区 Re>4000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。
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1)1— 1 截面和 2—2 截面
z1
u22 2g
hfB
hfC
∴ 5.5 u22 1.5 3 2 9.8
u2 4.43m / s ,故水在管路 C 中的流速为 4.43m/s。 2) 管路 B 的直径是管路 C 的 2 倍, 则 uB AB uC AC AB 4AC
∴
uB
AC AB
0.05 0.025 0.075 0.0721 0.05 0.112
由上面的计算可以看到,导热系数小的材料2、有一列管式换热器,装有φ25×2.5mm 钢管 300 根,管长 2m。要求将质量
流量为 8000kg/h 的常压空气于管程由 20℃加热到 85℃,选用 108℃饱和蒸汽于
泵在最高效率下的操作点,又叫设计点)
离心泵的特性曲线,
管路特性曲线:
he
z
u 2 2g
p g
hf
离心泵的工作点和流量调节
离心泵的安装高度:气蚀余量
泵的允许安装高度 z s,允许= pa pv g h f (Se) h允许
其他类型的泵(特点,根据输送任u2)B 截面的压强(绝对压强)
pB g 7 汞gR 1.013105
即 pB 1000 9.8 7 13.6 103 9.8 1.2 1.013 105 pB 192.6kPa
由于 gzA pA gzB pB 汞 gR
三个基本方程:
1.流体的静力方程
p2 p1 gz1 z2
应用:(1)U 形管压差计(U 形管内流体密度大于所测流体密度) (2)倒 U 形管压差计(U 形管内流体密度小于所测流体密度) (3)双液体 U 形管压差计
条件:U 形管内的流体是均一、静止和连续的流体。 2. 连续性方程(物料衡算方程)
化工原理总复习
《化工原理》复习提要1.各章要点1.1流体流动1.1.1基本概念连续介质模型;组成的表示(质量分率、摩尔分率、体积分率);流体的密度及影响因素;流体静压强的特征、单位、表示方式及等压面;流量、流速的各种表达方式及计算;净功、有效功率、轴功率;牛顿粘性定律、 粘度μ及其影响因素;流体的流动类型、雷诺数、层流与湍流的本质区别;局部阻力与直管阻力、当量直径与当量长度、相对粗糙度、圆形直管内的速度分布、摩擦系数、局部阻力系数。
1.1.2仪器设备各种液柱式压差计、测速管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计等的结构、测试原理、安装要求。
1.1.3基本公式 流体静力学基本方程: gpZ g p Z ρρ2211+=+柏努利方程:fe fe fe P p u Z W p u g Z H gu g p Z H g u g p Z h u p g Z W u p g Z ∆+++=++++++=++++++=+++∑222212112222211122222111222222ρρρρρρρρ连续性方程: 22121221111u dd u u A u A W W cs s ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=−−→−=−−→−==圆管ρ 阻力计算方程:);出口阻力系数进口阻力系数流区)时在阻力平方区(完全湍(湍流:层流:15.0(22)(()Re,Re64222'2====⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====u d l u h d f d u d l h e f f λζελεϕλλλ1.2流体输送机械1.2.1基本概念流体输送设备的类型;离心泵的主要部件及其作用;工作原理;类型;气缚现象产生的原因及消除措施;离心泵的理论流量与理论扬程、离心泵的基本方程式及影响扬程、流量的主要因素;离心泵的主要性能参数——流量、扬程、轴功率、效率(容积效率、机械效率、水力效率);特性曲线的测定、换算和应用及设计点;离心泵的设计点;离心泵的工作点及其调节方法;气蚀现象(避免措施)、泵的安装高度及其计算;离心泵的主要类型及型号表示、选择原则。
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第一章、流体流动「一、流体静力学J二、流体动力学I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«电解大气压皎大气压力、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:戈力形式P2 = pλ + pg{zλ -z2)备注:1)在静止的、连续的同一液体内,处于同一Y能量形式-^ + z l g = -^ + z2g水平面上各点压力都相等。
P P此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。
应用:U 型压差计p1-p2 =(∕70-p)gR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 i πis=VsP、体积流量v s m3∕sʃm s=GA= π∕4d i G质量流速G kg∕rn2s [ V s=uA= π∕4d u(平均)流速u m/s ʃ G=up•连续性方程及重要引论:•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:Z i g+-u^λ +-^ + W e =z2g+-u^ +^ + ΣW f J/kg2 p 2 p以单位重量流体为基准:z1+ɪwɪ2+^ + H e =z2+ɪw/ +⅛ + ΣΛ, J∕N=m2g pg 2g - Pg输送机械的有效功率:N e = m s W eN输送机械的轴功率:N =。
(运算效率进行简单数学变换)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Re<2000(2)过渡区200(X Re<4000(3)湍流区Re>4000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。
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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
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
Re<2000
离心泵:电动机 流体(动能)转化 静压能
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
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。
(2)过渡区
2000< Re<4000
(3)湍流区
Re>4000
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
化工原理上册复习题
第一章流体流动与输送一、填空题1.流体的密度是指单位体积流体所具有的质量,其单位为 kg/m3 。
2. 20℃时苯的密度为880kg/m3,甲苯的密度为866kg/m3,则含苯40%(质量)苯、甲苯溶液的密度为3/mkg。
3.流体的粘度是描述流体流动性能的物理量,一般用符号μ表示;流体的粘度越大,流动时阻力损失越大。
4.流体的流动形态有层流和湍流两种,可用雷诺数Re 判断。
5.流体阻力产生的根本原因是流体本身的粘性,而流动型态与管路条件是产生流体阻力的外因。
6转子流量计应垂直安装,流体由下而上流动;读数读转子的最大截面处,一般为转子的顶部。
8.离心泵的构造主要包括叶轮和泵轴组成的旋转部件以及泵壳和轴封组成的固定部件。
9.离心泵开车时,泵空转、吸不上液体、进口处真空度低,此时泵发生了气缚现象,其原因可能是没有灌泵或轴封不严密。
10.离心泵运转时,泵振动大、噪音大、出口处压力低、流量下降,此时泵发生了气蚀现象,其原因可能是安装高度过高或吸入管路阻力太大或者被输送流体温度过高。
11.流体的特征是具有一定的体积;无一定的形状,其形状随容器的形状而改变;在外力作用下内部会发生相对运动。
二、选择题1.有一串联管道,分别由管径为d1与d2的两管段串接而成。
d1<d2。
其流体稳定流过该管道。
今确知d1管段内流体呈层流。
请断定流体在d2管段内的流型为( c )。
A.湍流B.过渡流C.层流D.须计算确定。
2.有两种关于粘性的说法:( a )。
(1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。
(2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
A.这两种说法都对B.第一种说法对,第二种说法不对C.这两种说法都不对D.第二种说法对,第一种说法不对3.水以2 m·s-1的流速在?35 mm×2.5 mm钢管中流动,水的粘度为1×10-3Pa·s,密度为1000 kg·m-3,其流动类型为( b )。
化工原理上册复习提纲
化工原理第一章流体流动一、流体的压强1.单位:1atm(标准大气压)=1.0125×105Pa=101.25KPa=760mmHg=10.33mH2O=1.033kgf/cm22.表示方法:表压强:用压力表测得的读数,表压=绝压-当地大气压真空度:真空表测得的读数,真空度=当地大气压-绝压表压=-真空度二、流体静力学基本方程应注意液柱高度表示压差大小时必须指明是何种液体。
静压能:液面下方、任一两点的位能和静压能相等等压面原则:在静止的连续的同一液体内部处于同一水平面上各点的压强相等。
P=P0+ρgh三、流量单位时间内通过管道任一流通截面的流体量,称为流量。
单位时间内流过任一流通截面的流体体积称为体积流量,符号为V S,单位为:m3/s单位时间内流过任一流通截面的流体质量称为质量流量,符号为W s,单位为:kg/s二者的关系为:W s=ρV s=uAρ四、流速单位时间内流体在流动方向上,所流过的距离称为流速,以u表示,单位m/s。
实验表明:流体流经一段管路时,由于流体存在黏性,使得管截面上各点的速度不同。
在工程计算上为了方便起见,流体的流速通常指整个管截面上的平均流速。
平均速度:指体积流量与流通截面面积之比:以u表示,单位为m/s。
u=V sW s=ρV s=uAρA五、稳态流动与非稳态流动稳态过程→连续非稳态过程→间歇六、连续性方程公理:质量守恒 能量守恒 u 1d 12=u 2d 22两个流量速度之比等于两个管径平方的反比。
细管比粗管流速高u 1u 2=A 1A 2=u 1u 2=(d2d 1)2七、伯努利方程12u 12+gZ 1+p1ρ=12u 22+gZ 2+p2ρ动能:12u 2 单位:J/Kg 位能:zg 单位:J/Kg 静压能:pρ 单位:J/Kg将上述伯努利方程转换为:12u 12+gz 1+p1ρ+W e =12u 22+gz 2+p2ρ+∑h f 有效功:We 单位:J/Kg总摩擦力:∑h f 克服流动阻力而消耗的机械能。
化工原理(上册)复习知识点
化⼯原理(上册)复习知识点第1章流体流动常温下⽔的密度1000kg/m3,标准状态下空⽓密度1.29 kg/m31atm =101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg(1)被测流体的压⼒ > ⼤⽓压表压 = 绝压-⼤⽓压(2)被测流体的压⼒ < ⼤⽓压真空度 = ⼤⽓压-绝压= -表压静压强的计算柏努利⽅程应⽤层流区(Laminar Flow ):Re < 2000;湍流区(Turbulent Flow ):Re > 4000;2000流型只有两种:层流和湍流。
当流体层流时,其平均速度是最⼤流速的1/2。
边界层:u<0.99u 0阻⼒损失:直管阻⼒损失和局部阻⼒损失当量直径d e管路总阻⼒损失的计算突然缩⼩局部阻⼒系数ζ= 0.5,突然扩⼤局部阻⼒系数ζ= 1。
流体输送管路的计算:通常,管路中⽔的流速为1~3m/s 。
并联管路, 各⽀管的阻⼒损失相等。
毕托管测量流速测量流量: 孔板流量计, ⽂丘⾥流量计, 转⼦流量计。
孔板流量计的特点;结构简单,制造容易,安装⽅便,得到⼴泛的使⽤。
其不⾜之处在于局部阻⼒较⼤,孔⼝边缘容易被流体腐蚀或磨损,因此要定期进⾏校正,同时流量较⼩时难以测定。
转⼦流量计的特点——恒压差、变截⾯。
第2 章流体流动机械压头和流量是流体输送机械主要技术指标离⼼泵的构件: 叶轮、泵壳(蜗壳形)和轴封装置离⼼泵的叶轮闭式效率最⾼,适⽤于输送洁净的液体。
半闭式和开式效率较低,常⽤于输送浆料或悬浮液。
⽓缚现象:贮槽内的液体没有吸⼊泵内。
启动与停泵灌液完毕,关闭出⼝阀,启动泵,这时所需的泵的轴功率最⼩,启动电流较⼩,以保护电机。
启动后渐渐开启出⼝阀。
f e h u p gz h u p gz +++=+++222221112121ρρf e Hg u z g p H g u z g p +++=+++2222222111ρρµρdu =Re 222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ???? ??++=???? ??+=??? ??+=+=∑∑∑∑∑∑ζλλζλ停泵前,要先关闭出⼝阀后再停机,这样可避免排出管内的⽔柱倒冲泵壳内叶轮,叶⽚,以延长泵的使⽤寿命。
化工原理(上册)复习知识点
第1章 流体流动常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度1.29 kg/m31atm =101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg(1)被测流体的压力 > 大气压 表压 = 绝压-大气压(2)被测流体的压力 < 大气压 真空度 = 大气压-绝压= -表压静压强的计算柏努利方程应用层流区(Laminar Flow ):Re < 2000;湍流区(Turbulent Flow ):Re > 4000;2000 <Re < 4000时,有时出现层流,有时出现湍流,或者是二者交替出现,为外界条件决定,称为过渡区。
流型只有两种:层流和湍流。
当流体层流时,其平均速度是最大流速的1/2。
边界层:u<0.99u 0阻力损失:直管阻力损失和局部阻力损失当量直径d e管路总阻力损失的计算突然缩小局部阻力系数ζ= 0.5,突然扩大局部阻力系数ζ= 1。
流体输送管路的计算:通常,管路中水的流速为1~3m/s 。
并联管路, 各支管的阻力损失相等。
毕托管测量流速测量流量: 孔板流量计, 文丘里流量计, 转子流量计。
孔板流量计的特点;结构简单,制造容易,安装方便,得到广泛的使用。
其不足之处在于局部阻力较大,孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损,因此要定期进行校正,同时流量较小时难以测定。
转子流量计的特点——恒压差、变截面。
第2 章 流体流动机械压头和流量是流体输送机械主要技术指标离心泵的构件: 叶轮、泵壳(蜗壳形)和 轴封装置离心泵的叶轮闭式效率最高,适用于输送洁净的液体。
半闭式和开式效率较低,常用于输送浆料或悬浮液。
气缚现象:贮槽内的液体没有吸入泵内。
启动与停泵灌液完毕,关闭出口阀,启动泵,这时所需的泵的轴功率最小,启动电流较小,以保护电机。
启动后渐渐开启出口阀。
f e h u p gz h u p gz +++=+++222221112121ρρf e Hg u z g p H g u z g p +++=+++2222222111ρρμρdu =Re 222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=∑∑∑∑∑∑ζλλζλ▪ 停泵前,要先关闭出口阀后再停机,这样可避免排出管内的水柱倒冲泵壳内叶轮,叶片,以延长泵的使用寿命。
化工原理复习重点
化工原理复习重点化工原理是化学工程学科中的基础课程,是学习和应用化学工程的基础。
下面是化工原理的复习重点:1.化工原理的基本概念:(1)化学工程的定义和发展历史;(2)化学工程的特点和基本任务;(3)化工反应过程的基本特点;(4)化工原理的特点和基本内容。
2.物料平衡:(1)物料平衡的基本原理;(2)闭合系统和开放系统的物料平衡表达式;(3)平行反应体系的物料平衡;(4)反应器的物料平衡;(5)多组分混合物的物料平衡。
3.能量平衡:(1)热力学基础和热力学平衡;(2)封闭系统的能量平衡表达式;(3)开放系统的能量平衡表达式;(4)反应器的能量平衡。
4.流程模拟与优化:(1)流程模拟、优化和控制的基本概念;(2)传质过程的模拟与优化;(3)反应过程的模拟与优化;(4)传热过程的模拟与优化。
5.化工热力学:(1)热力学基础知识回顾;(2)理想气体热力学模型;(3)混合物的热力学性质;(4)化学反应的热力学计算。
6.化工流体力学:(1)流体性质和流体静力学;(2)流体动力学基本方程;(3)流体的流动特性和流动模式;(4)流体工程中的摩擦、阻力和流量计算。
7.化工反应工程:(1)化学反应动力学基本概念;(2)反应速率方程和反应级数;(3)反应器的选择和设计;(4)反应器的理论和实际操作。
8.分离操作:(1)传递过程基本概念;(2)传递过程的质量和能量平衡;(3)分离塔的基本结构和操作原理;(4)萃取、吸附、蒸馏等分离操作的基本原理。
以上是化工原理的复习重点,通过对这些内容的复习,可以对化工原理的基本理论和应用技术有全面的了解,为进一步学习和实践打下坚实的基础。
化工原理(上)主要知识点
三个传递:动量传递、热量传递和质量传递三大守恒定律:质量守恒定律——物料衡算;能量守恒定律——能量衡算;动量守恒定律——动量衡算第一节 流体静止的基本方程一、密度1. 气体密度:RTpM V m ==ρ2. 液体均相混合物密度:nma a a ρρρρn22111+++=(m ρ—混合液体的密度,a —各组分质量分数,n ρ—各组分密度)3. 气体混合物密度:n n mρϕρϕρϕρ+++= 2211(m ρ—混合气体的密度,ϕ—各组分体积分数)4. 压力或温度改变时,密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体(液体);若有显著的改变则称为可压缩流体(气体)。
二、.压力表示方法1、常见压力单位及其换算关系:mmHgO mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012=====2、压力的两种基准表示:绝压(以绝对真空为基准)、表压(真空度)(以当地大气压为基准,由压力表或真空表测出) 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压三、流体静力学方程1、静止流体内部任一点的压力,称为该点的经压力,其特点为: (1)从各方向作用于某点上的静压力相等; (2)静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面;(3)在重力场中,同一水平面面上各点的静压力相等,高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。
2、流体静力学方程(适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体))(2112z z g p p -+=ρ)(2121z z g pg p -+=ρρ p z gp=ρ(容器内盛液体,上部与大气相通,g p ρ/—静压头,“头”—液位高度,p z —位压头 或位头)上式表明:静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关,所在位置与低则压力愈大。
1、U 形管压差计指示液要与被测流体不互溶,且其密度比被测流体的大。
测量液体:)()(12021z z g gR p p -+-=-ρρρ 测量气体:gR p p 021ρ=-2、双液体U 形管压差计 gR p p )(1221ρρ-=-第二节 流体流动的基本方程一、基本概念1、体积流量(流量s V ):流体单位时间内流过管路任意流量截面(管路横截面)的体积。
化工原理主要知识点
化工原理(上)各章主要知识点三大守恒定律:质量守恒定律——物料衡算;能量守恒定律——能量衡算;动量守恒定律——动量衡算第一节 流体静止的基本方程一、密度1. 气体密度:RTpMV m ==ρ2. 液体均相混合物密度:nm a a a ρρρρn 22111+++=Λ (m ρ—混合液体的密度,a —各组分质量分数,n ρ—各组分密度)3. 气体混合物密度:n n mρϕρϕρϕρ+++=Λ2211(m ρ—混合气体的密度,ϕ—各组分体积分数)4. 压力或温度改变时,密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体(液体);若有显着的改变则称为可压缩流体(气体)。
二、.压力表示方法1、常见压力单位及其换算关系:mmHgO mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012=====2、压力的两种基准表示:绝压(以绝对真空为基准)、表压(真空度)(以当地大气压为基准,由压力表或真空表测出) 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压三、流体静力学方程1、静止流体内部任一点的压力,称为该点的经压力,其特点为: (1)从各方向作用于某点上的静压力相等;(2)静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面;(3)在重力场中,同一水平面面上各点的静压力相等,高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。
2、流体静力学方程(适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体))(2112z z g p p -+=ρ)(2121z z g pg p -+=ρρ p z gp=ρ(容器内盛液体,上部与大气相通,g p ρ/—静压头,“头”—液位高度,p z —位压头 或位头)上式表明:静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关,所在位置与低则压力愈大。
四、流体静力学方程的应用 1、U 形管压差计指示液要与被测流体不互溶,且其密度比被测流体的大。
测量液体:)()(12021z z g gR p p -+-=-ρρρ 测量气体:gR p p 021ρ=-2、双液体U 形管压差计gR p p )(1221ρρ-=-第二节 流体流动的基本方程一、基本概念1、体积流量(流量s V ):流体单位时间内流过管路任意流量截面(管路横截面)的体积。
化工原理复习题
化工原理复习题(上册)第一章流体流动一.选择题1.流体阻力的表现,下列阐述错误的是()。
A.阻力越大,静压强下降就越大B.流体的粘度越大,阻力越大C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在2.压强的具有专门名称的国际单位是Pa,用基本单位表示是()。
m23.水在直管中流动,现保持流量不变,增大管径,则流速()。
A.增大B.减小C.不变D.无法判断4.流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为。
A.直线B.抛物线C.双曲线D.椭圆线5.增大流体的流量,则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差()。
A.增大B.减小C.不变D.无法判断6.流体在管内流动时的摩擦系数与()有关。
A.雷诺准数和绝对粗糙度B.雷诺准数和相对粗糙度C.欧拉准数和绝对粗糙度 B. 欧拉准数和相对粗糙度7.测速管测量得到的速度是流体()速度。
A.在管壁处B.在管中心C.瞬时D.平均8.在层流流动中,若流体的总流率不变,则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的()倍。
A. 2;B. 6;C. 4;D. 1。
9.流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动,则该矩形管道的当量直径为()。
A. 1.2m;B. 0.6m;C. 2.4m;D. 4.8m。
10.当流体在园管内流动时,管中心流速最大,滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( )A. u =3/B. u = u maxC. u =1/2. u max D u = u max11.判断流体流动类型的准数为()A . Re数 B. Nu 数 C . Pr数 D . Fr数12.流体在圆形直管内作强制湍流时,其对流传热系数α与雷诺准数Re 的n 次方成正比,其中的n 值为()A . B. 0.8 C. 1 D.13.牛顿粘性定律适用于牛顿型流体,且流体应呈()A.层流流动 B 湍流流动 C 过渡型流动 D 静止状态14.计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时,速度值应取为()A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速 C 小管中流速 D 大管中流速15.用离心泵在两个敞口容器间输送液体。
化工原理知识点总结复习重点完美版
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 )(2112z z g p p -+=ρ 备注:1)在静止的、连续的同一液体内,处于同一 能量形式g z p g z p 2211+=+ρρ水平面上各点压力都相等。
此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。
应用:U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计二、流体动力学● 流量质量流量 m S kg/sm S =V S ρ体积流量 V S m 3/s质量流速 G kg/m 2s(平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论:22112)(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:f e W pu g z W p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准:f e h gp u g z H g p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率: e s e W m N = 输送机械的轴功率: ηeN N =(运算效率进行简单数学变换)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。
m S =GA=π/4d 2G V S =uA=π/4d 2u三、流体流动现象:流体流动类型及雷诺准数:(1)层流区 Re<2000 (2)过渡区 2000< Re<4000 (3)湍流区 Re>4000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。
化工原理知识点总结复习重点(完美版)
必须汽蚀余量:(NPSH)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。
联解既得工作点。 离心泵的流量调节:
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。
厚度随Re 值的增加而减小。
层流时的速度分布
u
1 2 umax
湍流时的速度分布
u 0.8u max
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
hf
l u2 d2
非圆直管道
p f
W f
l d
u 2 2
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
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。
化工原理知识点总结复习重点(完美版)
化工原理知识点总结复习重点(完美版)普通本科化工原理(天大版)知识点总结——重科田华制第一章:流体流动一、流体静力学在静止的流体中,单位面积上所受的压力称为静压力或压强。
表压强等于绝对压强减去大气压强,真空度等于大气压强减去绝对压强。
流体静力学方程式只适用于静止的、连续的同一液体内,处于同一水平面上各点压力都相等的情况。
常用的应用包括U型压差计、倾斜液柱压差计和微差压差计。
二、流体动力学流量指的是单位时间内通过某一横截面的流体体积或质量。
连续性方程式表明,在稳定的流动中,流体的质量或体积流量在任何截面上都是相等的。
柏努利方程式适用于实际流体,可以用于计算流体在不同位置的压力和速度。
要点包括作图确定衡算范围、截面的选取、基准水平面的选取、两截面上的压力和单位的一致。
三、流体流动现象雷诺准数可用于描述流体流动的类型,包括层流区、过渡区和湍流区。
在层流和湍流中,质点的运动方式存在本质区别。
层流中,质点沿管轴作规则的平行运动,互不碰撞,互不混合;而湍流中,质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞,产生旋涡,附加阻力也随之增加。
管道截面上,无论是层流还是湍流,质点的速度都沿管径而变化,管壁处速度为零,离开管壁后速度渐增,到管中心处速度最大。
在层流中,速度呈抛物线分布,管中心最大速度是平均速度的两倍;而在湍流中,速度分布则分为层流内层、缓冲区和湍流主体,层流内层的厚度随着Re值的增加而减小。
计算管道阻力时,可以使用伯努利方程和范宁公式,其中范宁公式有多种形式,包括圆直管道和非圆直管道的公式。
在运算时,需要找出λ值,非圆管道的当量直径为4倍水力半径。
流量计可以使用孔板流量计、文丘里流量计和转子流量计,其中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。
离心泵的工作原理是将电动机转化为流体的动能,再将动能转化为静压能。
离心泵的特性参数和特性曲线是描述其性能的重要指标,气蚀现象和安装高度也是需要考虑的因素。
在工作点和流量调节方面,需要注意离心泵的运行状态和流量变化。
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(1)
对 0—0′和 3—3′截面
u 2 p he z hf , 2 g g
u 2 p 1.5 105 15.3m , 0, z 16m, g 1000 9.8 2g
2 120 u 2 l le u 0.02 1.22u 2 hf d 2g 0.1 2 9.8
1)1— 1 截面和 2—2 截面
2 u2 z1 h fB h fC 2g
2 u2 1 .5 3 ∴ 5.5 2 9.8
u2 4.43m / s ,故水在管路 C 中的流速为 4.43m/s。
2) ∴ 3) 管路 B 的直径是管路 C 的 2 倍, 则
uB AB uC AC
Pr c p ,反映流体的物性对α 的影响。
Gr l 3 2 gt 2 ,反映自然对流的影响。
定性温度: 与对流传热系数公式紧密联系在一起, 用以确定公式中的流体物性值。 定性尺寸:指对传热起决定作用的传热面的某一几何尺寸。 管内对流 圆形直管 弯管 管外对流 自然对流 非圆管道 湍流 过渡流 层流 0.023 公式
传热习题课 1 、 外 径 为 100mm 的 蒸 汽 管 , 外 面 包 有 一 层 50mm 厚 的 绝 缘 材 料 A , λ
A=0.05W/m℃,其外再包一层
25mm 厚的绝缘材料 B,λ B=0.075W/m℃,若绝缘
层 A 的内表面及绝缘层 B 的外表面温度各为 170 及 38℃,求: (1) 每米管长的热损失量 (2) A、B 两种材料的界面温度 (3) 若将两种材料保持各自厚度,但对调一下位置,比较其保温效果。假设传 热推动力保持不变。 解:(1) 每米管长的热损失
2 20 u 2 l le u 0.02 0.20u 2 hf d 2g 0.1 2 9.8
u2 4.36 0.20u 2 ,即 ∴ 0 3 2 9.8
u 2.33m / s , Q u d 2 2.33 0.12 0.018m3 / s 4 4 (2)把 u 2.33m / s 代入(*)式,得 he 37.92m 。
热传导
平壁的稳定热传导
单层 多层
dt Q A dn t Q b A t Q b A
单层 圆筒壁的稳定热传导
Q
t b Am
Am 2lrm
三 种 传 热 方 式
多层
t Q b Am
rm
r2 r1 r ln 2 r1
对流传热 热辐射
Q At
速率方程
对 流 传 热
无 相 变 传 热 有 相 变 传 热
强制对流
冷凝传热(滴状冷凝,膜状冷凝) 沸腾传热(核状沸腾,膜状沸腾)
0.8
0.023 公式: Nu 0.023 Re
Pr n ,流体被加热,n=0.4;流体被冷却,n=0.3;
定性温度:进、出口流体的算术平均温度。 定性尺寸:管内径。 传热设备
3. 泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定不变。输送管路尺寸为φ 57 ×3.5mm,泵出口垂直管段 A、B 截面上有两只 U 形压差计相连,其上指示剂 水银柱读数分别为 R=40mm 及 R′=1200mm。A、B 两截面间的管长(即垂直 距离)为 6m,右边压差计的左侧指示剂液面与截面 B 的垂直距离)为 7m,管 路摩擦因数λ 为 0.02。当地大气压强为 1.013×105Pa。求:1)水在管路中的流 速;2)截面 A 的压强 解:
ms1 ms 2 ,
u1 A11 u2 A2 2
不可压缩流体,密度不变,即 1 2 ,则 u1 A1 u2 A2
3.
柏努利方程(机械能衡算方程)
2 2 u1 p1 u2 p2 gz1 we gz2 wf 2 2 2 2 u1 p1 u2 p2 z1 he z2 hf 2 g g 2 g g
z1 z2 , p2 p1 gR ,
u1
3.77 103
4
0.042
1 3m / s , u2 u1 0.75m / s 4
2 2 p1 p2 u1 u2 32 0.752 32 0.752 hf R 0.17 0.26m g 2g 2g 2 9.8
三个基本方程: 1.流体的静力方程
p2 p1 g z1 z2
应用: (1)U 形管压差计(U 形管内流体密度大于所测流体密度) (2)倒 U 形管压差计(U 形管内流体密度小于所测流体密度) (3)双液体 U 形管压差计 条件:U 形管内的流体是均一、静止和连续的流体。 2. 连续性方程(物料衡算方程)
AB 4 AC
uB
AC 1 1 uC uC u2 1.11m / s AB 4 4
1—1 截面和 2—2 截面
2 u3 p z1 3 h fB 2 g g
2 u3 1.112 p3 z1 h fB g 5.5 1.5 1000 9.8 38.58kPa 2g 2 9.8
2. 水从贮水箱 A 经异径水平管段 B 及 C 流至大气中。已知水箱内液面与管子 中心线间的垂直距离为 5.5m,保持恒定,管段 B 的直径为管段 C 的两倍。 水流经 B、C 段的摩擦阻力损失分别为 hfB=1.5m 及 hfC=3m,求: 1) 水在管路 C 中的流速;2)水在管路 B 中的流速; 3)管段 B 末端的压强。 解:
对 1—1′和 2—2′截面, he z ∴
p p p2 42700 , z 0.5m , g g 1000 9.8
p2 324.02kPa
37.92 0.5
p2 42700 , 1000 9.8
复习 传热
导热的基本方程(傅立叶定律)
256.3kPa
4. 用离心泵把 20℃的水从开口槽送至表压为 1.5×105Pa 的密闭容器, 贮槽和 容器的水位恒定,各部分相对位置如本题附图所示。管道均为φ 108×4mm 的无缝钢管,吸入管长为 20m,排出管长为 100m(各段管长均包括所有局 部阻力的当量长度) 。当阀门为 3/4 开度时,真空表读数为 42700Pa,两测 压口的垂直距离为 0.5m,忽略两测压口之间的阻力,摩擦因数可取 0.02, 求:阀门 3/4 开度时管路的流量(m3/h)及压强表读数(Pa)各为多少? 解:
1)A 截面和 B 截面
2 2 u A pA u B pB zA zB h fAB 2 g g 2 g g
u A u B , gz A p A gzB pB 汞- gR , h fB
∴
2 l uA d 2g
汞 gR l
习题:
1、 水以 3.77×10-3m3/s 的流量流经一扩大管段。细管直径 d=40mm,粗管 直径 D=80mm,倒 U 形压差计中水位差 R=170mm。求水流经该扩大 管段的阻力损失 hf,以 mH2O 表示。 解:
2 2 p1 u1 p2 u2 z1 z2 hf g 2 g g 2 g
Q=KA△tm
间壁换热的对流 传热基本方式
热量衡算方程:热流体放出的热量=冷流体得到的热量 Q′=ms1cp1(T1-T2)= ms1cp1(T1-T2) Q=Q′
平均温度差 t m
t1 t 2 (逆流,并流) t m t m,逆 (错流,折流等) , t1 ln (ψ -校正系数) t 2
3 5
由于
gz A p A gzB pB 汞 gR
pB 192.6kPa
A 截面的压强(绝对压强)为
p A 汞 gR gzB pB gz A
13.6 103 1000 9.8 0.04 1000 9.8 6 192.6 103
三个方程合在一起应用。
汞 水 gR p1 gz1 p2 gz2 1 u22 1 u12
2 2
水
P1 z1
( wf 0)
P2 z2 R
汞
流体流动现象: 1、牛顿粘性定律:
du dy
——粘度 Pa·s cp p
2、层流、湍流: 层流:流体的质点作平行运动,速度的大小和方向均不变。 湍流:流体的质点不断相互混杂,有大大小小漩涡;并且,在某一点上, 速度的大小和方向均发生脉动。 层流: Re 2000 ,湍流: Re 4000 , Re 速度分布, 平均速度:截面上每一点的速度对整个截面积分求得,也等于流量除以 截面积。 层流:平均速度 u 3、边界层: 4、管内阻力损失:
g
u A 2.03m / s
2 2 13.6 103 1000 0.04 6 uA uA 0.02 , 即 1000 0.05 2 9.8 d 2g
2)B 截面的压强(绝对压强)
pB g 7 汞 gR 1.013 105
即 pB 1000 9.8 7 13.6 10 9.8 1.2 1.013 10
复习 流体流动
密度ρ kg/m3 理想气体的密度 实际气体的密度
=
查表
PM RT
yi ——体积分率
ai ——质量分率
气体混合物密度 = yi i 液体混合物密度
1
=
i
ai水的密度之比。
绝对压力——压力的实际数值 表压=绝压-大气压, 真空度=大气压-绝压
复习 离心泵
离心泵的操作原理 气缚 气蚀 离心泵的理论压头和实际压头, 离心泵的主要性能参数:流量,压头,输入功率,效率, (铭牌上所列的数字是指 泵在最高效率下的操作点,又叫设计点) 离心泵的特性曲线,