化工原理知识点总结

一、流体力学及其输送

1.单元操作：物理化学变化的单个操作过程，如过滤、蒸馏、萃取。

2.四个基本概念：物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。

3.牛顿粘性定律：F=±τA=±μAdu/dy，(F：剪应力；A：面积；μ：粘度；du/dy：速度梯度)。

4.两种流动形态：层流和湍流。流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ；层流—2000—过渡—4000—湍流。当流体层流时，其平均速度是最大流速的1/2。

5.连续性方程：A1u1=A2u2；伯努力方程：gz+p/ρ+1/2u2=C。

6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力；范宁公式：沿程压降：Δpf=λlρu2/2d，沿程阻力：Hf=Δpf/ρg=λl u2/2dg(λ：摩擦系数)；层流时λ=64/Re，湍流时λ=F(Re，ε/d)，(ε：管壁粗糙度)；局部阻力hf=ξu2/2g，(ξ：局部阻力系数，情况不同计算方法不同)

7.流量计：变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计)；变截面流量计。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。

8.离心泵主要参数：流量、压头、效率（容积效率?v：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率?H：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率?m：考虑轴承、密

封填料和轮盘的摩擦损失。）、轴功率；工作点(提供与所需水头一致)；安装高度(气蚀现象，气蚀余量)；泵的型号(泵口直径和扬程)；气体输送机械：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。

9. 常温下水的密度1000kg/m3,标准状态下空气密度1.29 kg/m3

1atm =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

10. 管路总阻力损失的计算 11. 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。汽蚀现象：泵的安装位置太高，叶轮中各处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压。原因（①安装高度太高②被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；③吸入管路阻力或压头损失太高）各种泵：耐腐蚀泵:输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体

12. 往复泵的流量调节

❖ （1）正位移泵

❖ 流量只与泵的几何尺寸和转速有关，与管路特性无关，压头与流量无关，受管路的承压能力所限制，这种特性称为正位移性，这种泵称为正位移泵。 222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=∑∑∑∑∑∑ζλλζλ

❖往复泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用出口阀门来调节流量，否则流量急剧上升，导致示损坏。

❖（2）往复泵的流量调节

❖第一，旁路调节，如图2-28所示，采用旁路阀调节主管流量，但泵的流量是不变的。

第二，改变曲柄转速和活塞行程。使用变速电机或变速装置改变曲柄转速，达到调节流量，使用蒸汽机则更为方便。改变活塞行程则不方便。

13.流体输送机械分类

14.离心泵特性曲线：

O q q

H

H

1 管路h e ～ 图2-10 离心泵的工作

泵H ～ 泵 ～ ηg P

z A ρ∆+∆= A

15.流体输送机械特点：

•速度式流体输送机器的特点

•(1)由于速度式流体输送机械的转动惯量小，摩擦损失小，适合高速旋转，所以速度式流体输送机械转速高、流量大、功率大。

•(2)运转平稳可靠，排气稳定、均匀，一般可连续运转1~3年而不需要停机检修。

•(3)速度式流体输送机械的零部件少，结构紧凑。

•(4)由于单级压力比不高，故不适合在太小的流量或较高的压力（>70MPa）下工作。

• 2.容积式流体输送机械的特点

•(1)运动机构的尺寸确定后，工作腔的容积变化规律也就确定了，因此机械转速改变对工作腔容积变化规律不发生直接的影响，故机械工作的稳定性较好。

•(2)流体的吸入和排出是靠工作腔容积变化，与流体性质关系不大，故容易达到较高的压力。

•(3)容积式机械结构复杂，易于损坏的零件多。而且往复质量的惯性力限制了机械转速的提高。此外，流体吸入和排出是间歇的，容易引起液柱及管道的振动。

16.流体体积随压力变化而改变的性质称为压缩性。

二、非均相机械分离

1.颗粒的沉降：层流沉降速度Vt=(ρp -ρ)gdp2/18μ，(ρp -ρ：颗粒与流体密度差，μ：流体粘度)；重力沉降(沉降室，H/v=L/u ，多层；增稠器，以得到稠浆为目的的沉淀)；离心沉降(旋风分离器)。

2.过滤：深层过滤和滤饼过滤(常用，助滤剂增加滤饼刚性和空隙率)；分类：压滤、离心过滤，间歇、连续；滤速的康采尼方程：u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2，(ε：滤饼空隙率；a ：颗粒比表面积；L ：层厚)。

3．过滤介质：过滤过程所用的多孔性介质称为过滤介质，过滤介质应具有下列特性：多孔性、孔径大小适宜、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。

4.助滤剂：若滤浆中所含固体颗粒很小，或者所形成的滤饼孔道很小，又若滤饼可压缩，随着过滤进行，滤饼受压变形，都使过滤阻力很大而导致过滤困难。可采用助滤剂以改善滤饼的结构，增强其刚性。常用的助滤剂有：硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉等

5. 过滤速率基本方程

恒速过滤，恒压过滤 6.过滤设备：板框压滤机（间歇操作，构造简单，过滤面积大而占地省，过滤压力高（可达1.5MPa 左右），便于用耐腐蚀性材料制造，便于洗涤。它的缺点是装卸、清洗劳动强度较大。

）、叶滤机（叶滤机也是间歇操作设备，具有过滤推动力大、单位地面所容纳的过滤面积大、滤饼洗涤较充分等优点。其生产能力比板框压滤机大，而且机械化程φμr p K ∆=2)(2e q q K d dq u +==ττK qq q e =+22τ222KA VV V e

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