流体流动及流体输送机械

合集下载

化工原理计算题

流体流动、流体输送机械习题主要计算公式：1、流体静力学根本方程式：ghp p ρ+=0或2、流体的速度、体积流量、质量流量及质量流速之间的关系：uAq v =圆管：24d q u vπ=ρρuA q q v m ==ρρu A q A q G v m ===3、稳定流动时的连续性方程：对任一截面：常数==m q uA ρ对不可压缩流体：常数=uA4、柏努利方程：2211221222u p u p gz gz ρρ++=++不可压缩、有外功参加的实际流体柏努利方程：∑+++=+++fe h p u gz w p u gz ρρ2222121122或∑+∆+∆+∆=fe h pu z g w ρ225、流体通过直管的摩擦阻力：22u d l h f λ=6、摩擦因数〔系数〕λ层流〔2000≤e R 〕：ρμλdu R e 6464==层流时直管摩擦阻力：p g z ρ+=常数232d g lu h f ρμ=湍流〔5310~103⨯=e R 〕，且在光滑管内流动时：25.03164.0eR =λ柏拉修斯〔Blasius 〕式7、局部阻力计算〔1〕当量长度法22u d l h e f λ=〔2〕阻力系数法2u 2ξ=f h8、流体输送设备消耗的功率ηW q ηH ρgq ηP P em v e a ===Hρgq P v e =9、并联管路321V V V V ++=BfA f f f h h h h -∆=∆=∆=∆32110、分支管路21V V V +=1f01210200h ρP 2u gz ρP 2u gz 1-∑+++=++2f0222h ρP 2u gz 2-∑+++=常数=11、毕托管〔皮托管〕 ρρ)2gR(ρu i -=12、孔板流量计：ρρ)2gR(ρA C q i 00v -=13、离心泵的安装高度〔防止汽蚀〕〔1〕允许吸上真空〔高〕度HS ：是指泵入口处P1可允许到达的最高真空度，其表达式为：ρgP P H 1a S -=HS — 离心泵的允许吸上真空高度， m 液柱；Pa — 大气压，N/m2；ρ—被输送液体的密度，kg/m3如图，以贮槽液面为基准，列出槽面0—0与泵入口那么：fH ∑---=2gu ρg P P H 211a g 〔a 〕fH ∑--=∴2g u H H 21S g 此式用于计算泵的安装高度↓↓→↑→2211u u d↓∑↓→↓↑f H 管件l d〔2〕汽蚀余量h ∆：ρgP )2g u ρg P (Δh v211-+=静压头动压头将此式代入上面的〔a 〕式中，有：h H f ∆-∑--=g P ρg P H va g ρ习题：1、用离心泵将池中水送到高位槽，管路总长100m 〔包括当量长〕，其中压力表后为80m ，管路摩擦系数0.025，管内径0.05m ，当流量为10m3/h 时泵效率为80%，求：〔1〕泵的轴功率；〔2〕压力表读数。

化工原理

《化工原理》重点介绍各主要化工单元操作的基本原理、典型设备和相关汁算，内容包括绪论、流体流动、流体输送机械、非均相物系分离、传热、蒸发、吸收、蒸馏、干燥以及附录。

1.以流体流动(动量传递)为基础阐述流体输送、非均相物系分离相关单元操作；2.以热量传递为基础阐述换热器及蒸发单元操作；3.以质量传递为基础阐述吸收、精馏传质单元操作，4.具有热量、质量同时传递特点的干燥操作。

5.以物料衡算、能量衡算为主线，强调应用基本概念和原理分析、解决工程实际问题。

《化工原理》考试大纲考试内容：流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离、传热、蒸馏、吸收、蒸馏和吸收塔设备、干燥、蒸发。

考试要求：一、流体流动（以柏努利方程为主线）通过本章的学习，掌握流体流动的基本规律、管内流动的规律，并应用这些原理和规律去分析和解决流动过程中的有关问题。

1、掌握流体静力学基本方程式及其应用；2、掌握连续性方程式及其应用；3、掌握柏努利方程的物理意义、应用范围及其解题计算；4、掌握流体阻力、流量、雷诺系数等之间的关系；5、掌握流动类型及其判断依据；6、掌握管路计算方法；7、掌握主要流量测量手段的基本原理、适用范围；8、了解管路串、并联的阻力、流量的关系。

二、流体输送机械通过本章的学习，了解掌握管路系统对输送机械的要求。

1、掌握常用泵的主要性能参数、特性曲线；2、掌握常用泵的使用操作要点，如串并联、开启、关闭等；3、了解常用泵和风机的基本性能和适用范围。

三、非均相物系的分离通过本章的学习，了解掌握沉降和过滤两种机械分离操作的基本原理、典型设备的结构与特性。

1、掌握沉降分离的原理、沉降过程及影响因素；2、掌握斯托克斯公式；3、掌握除尘设备的基本原理和选型；4、了解各种机械分离方法的优缺点及其适用范围；四、传热通过本章的学习，了解掌握传热的基本原理、传热规律，并运用其去分析和计算传热过程的有关问题。

1、掌握传热的基本方程式；2、掌握各种传热、导热系数的定义、单位及其差异；3、掌握单、多壁圆筒热传导速率方程及其应用；4、掌握列管换热器的计算；5、掌握强化换热的手段；6、了解傅立叶定律和辐射速率方程；7、了解边界层和保温层基本概念。

化工原理流体输送机械

化工原理流体输送机械
流体输送机械，是化工工程中常用的一类设备，其主要功能是将液体或气体从一个地方输送到另一个地方。

常见的流体输送机械有管道、泵、阀门等。

管道是流体输送的基础设施。

管道可以分为直接埋设在地下的地下管道和架空或隧道中的地上管道。

管道的材料可以选择金属、塑料、橡胶等。

泵是常用的流体输送机械之一。

泵的工作原理是利用旋转运动或往复运动产生的压力差，将液体或气体推动到设定的位置。

泵的种类很多，常见的有离心泵、容积泵、螺杆泵等。

阀门在流体输送中起到控制流体流动的作用。

阀门可以分为手动阀、自动阀和电动阀等。

通过控制阀门的开关状态，可以调节流体的流动速度和流量。

除了上述常见的流体输送机械，还有一些其他的设备和工艺可以用于特定的流体输送需求。

例如，喷雾器可以将液体变成雾状或气雾状进行输送；干燥器可以将湿润的固体物料转化为干燥的状态进行输送。

在化工生产中，正确选择和使用流体输送机械是非常重要的。

不同的流体输送机械具有不同的工作原理和适用范围，需要根据具体的流体性质和输送要求进行选择。

同时，合理设计和布置流体输送系统，合理设置管道和阀门，也是确保流体输送稳定和安全的关键。

化工原理习题课

3.某敞口高位槽送水的管路如图所示，所有管径均为50mm，某敞口高位槽送水的管路如图所示，所有管径均为某敞口高位槽送水的管路如图所示，管长L 管长 OC=45m， LCB=15m（均包括所有局部阻力当量长，（），当阀全关，当阀a全关打开时，度），当阀全关，阀b打开时，压力表 B的读数为打开时压力表P 2.4×104Pa。假设阻力系数均为均为0.03，水的密度为 × 。假设阻力系数λ均为， 1000kg/m3。（1）试计算B管道）试计算管道（CB段）的流速；段的流速；（2）若维持阀的开度）若维持阀b的开度不变，逐渐打开阀a，不变，逐渐打开阀，直到CB、两管中流直到、CD两管中流速相等，此时B管的流速相等，此时管的流速又为多少？速又为多少？
化工原理习题课
流体流动及流体输送机章
1.用离心泵把 ℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，用离心泵把恒定。各部分相对位置如本题附图所示。恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为 Φ76mm×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为 × ，在操作条件下， 24.66×103Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量 × ；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出损失可分别按与计算，由于管径不变，故式中为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为管的流速。排水管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa × 表压）。（表压）。试求：（）水在管内的试求：（1）：（流速u；（；（2）流速；（）泵的有效功率；（；（3）功率；（）已知泵的效率为60%，求操作条件下率为，泵的轴功率。泵的轴功率。

流体流动过程及流体输送设备

流体流动过程及流体输送设备第⼆章流体流动过程及流体输送设备⼀、填空题1.离⼼泵的主要部件有（）、（）和（）。

2. 离⼼泵的泵壳制成蜗壳形，其作⽤有⼆：（1），（2）。

3. 离⼼泵的主要性能参数有（1）、（2）、（3）、（4）等。

4. 离⼼泵特性曲线包括、、和三条曲线。

它们是在⼀定下，⽤常温为介质，通过实验测得的。

5. 离⼼泵的压头（⼜称扬程）是指，它的单位是。

6. 某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境⼤⽓压强为640mmHg，则它的绝对压强为_________Pa。

7. 流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_________形曲线，中⼼最⼤速度为平均速度的____________倍。

此时摩擦系数λ与__________⽆关，只随__________加⼤⽽_______________。

8. ⽜顿粘性定律表达式为___________________________，它只适⽤于_____________型流体。

9. 流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数λ与________及________有关。

在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于___________线。

10. 边长为a的正⽅形管道，其当量直径de为________________。

11. 在定态流动系统中，⽔连续地从粗圆管流⼊细圆管，粗管内径为细管的2倍。

则细管内⽔的流速为粗管内流速的___________倍。

12. 流体在圆管内流动时的摩擦阻⼒可分为__________________和_____________两种。

局部阻⼒的计算⽅法有___________法和_________法。

13. 在静⽌的同⼀种连续流体的内部，各截⾯上___________能与__________能之和为常数。

14. 法定单位制中，粘度的单位为_________________,在cgs制中粘度的单位为_______________________，他们之间的关系是________________。

《化工原理》公式总结

《化工原理》公式总结第一章流体流动与输送机械1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=022. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p )3. 伯努力方程：ρρ222212112121p u g z p u g z ++=++ 4. 实际流体机械能衡算方程：fW p u g z p u g z ∑+++=++ρρ222212112121+ 5. 雷诺数：λμρ64Re ==du6. 范宁公式：ρρμλfp d lu u d l Wf ∆==⋅⋅=223227. 哈根-泊谡叶方程：232d lu p f μ=∆8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2211⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A ξ流产突然缩小：⎪⎭⎫⎝⎛-=2115.0A A ξ 9. 混合液体密度的计算：n wnBwB A wA m x x x ρρρρ+++=....1ρ液体混合物中个组分得密度，10.Kg/m 3,x--液体混合物中各组分的质量分数。

10 。

表压强=绝对压强-大气压强真空度=大气压强-绝对压强11. 体积流量和质量流量的关系：w s =v s ρ m 3/skg/s整个管横截面上的平均流速：AVs =μ A--与流动方向垂直管道的横截面积，m 2流量与流速的关系：质量流量：μρ===Av A w G ss G 的单位为：kg/(m 2.s)12. 一般圆形管道内径：πμsv d 4= 13. 管内定态流动的连续性方程：常数=====ρμρμρμA A A s w (222111)表示在定态流动系统中，流体流经各截面的质量流量不变，而流速u 随管道截面积A 及流体的密度ρ而变化。

对于不可压缩流体的连续性方程：常数=====A A A s v μμμ (2211)体积流量一定时流速与管径的平方成反比：()22121d d =μμ 14.牛顿黏性定律表达式：dyduμτ= μ为液体的黏度1Pa.s=1000cPρμρA v w s s ==15平板上边界层的厚度可用下式进行评估：对于滞留边界层5.0Re 64.4xx=δ 湍流边界层2.0Re 376.0xx=δ式中Re x 为以距平板前缘距离x 作为几何尺寸的雷诺数，即μxp u sx=Re ，u s 为主流区的流速16 对于滞留流动，稳定段长度x 。

化工流体流动与流体输送机械概述

比较项目
物质结构和形态
过程工业
变化
加工工业
不变化
实现方法各种反应及分离过程不同的加工工序
所依靠设备釜、罐、塔器、泵
适当的设备
产品计量
质量或体积（千克、件数（片、支、粒等）吨、升等
化学工程与技术的五个二级学科
❖ 化学工程：研究各类化学过程和物理过程的一般原理、
共性规律、工程基础和应用技术；
❖ 物料衡算(Mass Balance)：输入物料量 = 输出物料量 + 累积物料量
稳态过程：输入物料量 = 输出物料量 ❖ 能量衡算(Energy Balance)：
输入能量 = 输出能量 + 系统累积能量稳态过程：输入能量 = 输出能量 ❖ 过程速率 = 过程推动力/过程阻力
本课程的教学内容
❖ 化学工艺：研究化学品的精化原理、生产原理、产品
开发、工艺实施、过程设计和优化；
❖ 生物化工：研究有生物体或生物活性物质参与的过程
的基本原理和工程技术问题；
❖ 应用化学：研究精细化学品、专用化学品、功能材料
及器件等的制备原理和工艺技术；
❖ 工业催化：研究催化剂和催化反应过程的理论基础及
其设计、开发和工业应用。
<3>阻力计算式：
直管：wf=λ(l/d)(u2/2) i.e. hf=λ(l/d)(u2/2g)
局部：wf=ζ(u2/2)
i.e. hf=ζ(u2/2g)
总： Σwf= (λ(l/d)+Σζ)(u2/2) = λ(l+Σle)/d(u2/2)
i.e. Σhf=λ(l/d)(u2/2g) = λ(l+Σle)/d(u2/2g)
(we = 0 ; wf=0) 理想流体

化工原理流体流动与输送机械PPT课件

1.1.1.连续介质的假定
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液体；
M m M 1 y 1 M 2 y 2 M n y n
y1, y2yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
11
1 流体流动与输送机Байду номын сангаас——1.1 流体基本性质
1.1.5.压力
流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。
压力（小写）
p
P
A
力（大写）面积
N [p] m2 Pa
记：常见的压力单位及它们之间的换算关系
1atm =101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa
=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2
=10.33mH2O =760mmHg
12
1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
压力的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空，所测得的压力称为绝对压力；二是大气压力，所测得的压强称为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压力为测量基准。
第1章流体流动与输送机械
1.1 流体基本性质 1.2 流体静力学 1.3 流体动力学 1.4 流体流动的内部结构 1.5 流体流动阻力 1.6 1.7 流速与流量的测量 1.8 流体输送机械
1
∮计划学时：12学时
∮基本要求：

化工基础概论第一章流体流动与输送

Re 4000 时，是湍流流动； 2000 Re 4000时，有时出现层流，有时出现湍流，是一个不稳定的区域，称
为过渡区。在一般工程计算中，当 Re 2000 时可按湍流处理。
1.2.3直管阻力的计算
经过大量的实验研究发现，流体流过直管的阻力与其流体的动能 u2/2、管长 l 成正比，与其管径成反比，即：
l u2 hf d 2
（J/kg）
（1-7）
式中 h f ——直管阻力，J/kg；
——摩擦系数；
l ——直管长度，m； d ——管内径，m；
u ——流体在管内的平均流速，m/s。
1.2.3直管阻力的计算
式（1-7）为直管阻力计算通式，称为范宁公式。范宁公式还可以写成以下两种形式：
le u 2 h d 2
' f
（J/kg）
（1-13）
式中：d、u、分别为与管件相连接的直管管件、管内流体平均流速以及摩擦系数。各种管件和阀门的当量长度可由有关手册查得，表 1-1 列出了常见管件的
le d 值，即当量长度 le 与管内径 d 的比值。
1.2.5减小流动阻力的途径
（1）减小直管阻力的途径
l u 2 p f d 2
（Pa）（m）
（1-8）（1-9）
l u2 Hf d 2g
式中 p f ——直管压力降，Pa；
H f ——直管损失压头，m。
范宁公式不仅适用于层流，也适用于湍流的阻力计算，但式中摩擦系数的处理方法不同。当流体在圆形直管内作层流流动时：
•
1.1.2流量
（1）体积流量
（2）质量流量
（1）体积流量
单位时间内流经管道任一截面上的流体体积量，称为体积流量，用符号 VS 或 Vh 表示，单位为 m3/s 或 m3/h。

流体输送机械的作用

流体输送机械的作用
流体输送机械是一类用于输送流体（如液体和气体）的设备，它们在各种工业、工程和科学应用中起着重要作用。

这些机械的主要作用包括：
1.泵送流体：泵是最常见的流体输送机械，它们被用来提供机械
能，以便将液体从一个地方输送到另一个地方。

泵可以用于提
供水供应、卫生设施、化工生产、石油开采等各种应用。

2.压缩气体：压缩机是用于增加气体的压力的机械设备。

它们常
用于将空气压缩成高压气体，以满足各种应用中的需求，如工
业自动化、制冷、气体储存等。

3.混合和搅拌：搅拌机和混合器用于混合不同成分的液体或气体，
以获得所需的混合物。

这在化工、食品加工、制药等领域中非
常重要。

4.分离：离心分离机和过滤器等设备用于将固体颗粒从液体中分
离出来，或者分离液体混合物中的不同组分。

这在废水处理、
矿业、食品加工等领域中有广泛应用。

5.控制流动：阀门和调节器等设备用于控制流体的流动，包括调
节流速、方向和压力，以满足特定的工艺要求。

6.能源转换：涡轮机、发电机和涡轮发动机等设备可将流体的能
量转化为机械能或电能，用于发电、动力传输和推进系统。

总之，流体输送机械在许多工业和科学领域中起着至关重要的作用，用于处理、输送和控制流体，以满足各种工艺和应用的需求。

这
些机械的性能和设计取决于具体的应用和流体特性。

第二章流体输送机械

第一节离心泵
一、离心泵的操作原理与构造
1. 操作原理
离心泵启动后泵轴带动叶轮高速旋转，产生离心力，液体在离心力的作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外缘的过程中获
得了能量。由于泵壳中流道逐渐扩大，液体流速减小，使部
分动能转换为静压能。最终液体以较高的压强从泵的排出口
进入排出管路，输送至目的地。
当叶轮内的液体被抛出后，叶轮中心处形成低压区，造成吸入口处压强低于贮槽液面的压强，在此压强差的作用下，液体便沿着吸入管道连续地吸入泵内。
◇ 影响泵效率的因素： ①水力损失：实际流体在叶片间的通道内及泵壳中流动造成的能量损耗。 ②容积损失：因叶轮外缘液体的压强高于叶轮中心吸入口，部分液体将由泵体与旋转叶轮间的缝隙漏回吸入口，造成容积损失。 ③机械损失：轴承、轴封等处的机械摩擦，以及叶轮盖板外表面与液体间的摩擦造成机械损失。
【例2-1】用水对离心泵的性能进行测定，实验测得：
H 或 he
3. 离心泵的流量调节
图2-12 改变阀门开度时流量变化的示意图
（2）改变泵的特性
优点：不额外增加管路阻力，而且
H 或 he
通过改变转速或叶轮直径实现。
在一定范围内可保持泵在高效率区
工作，能量利用较为经济。缺点：用电动机直接带动时转速调节不便，需变速装置或价格昂贵的变速原动机，而且难以做到流量连
p2 p1 H ( z2 z1 ) g N e QHg N N ◇ 理论压头、流量及效率与液体密度无关。
◇ 因Ne =QHg ，泵的轴功率是随着密度的增大而增大。
(2) 黏度的影响： ◇ 当液体的运动黏度小于2×10-5m2/s时，黏度对离心泵特性的影响可忽略。 ◇ 当输送液体的黏度较大时，泵内的阻力损失增大，泵的特性参数将变差。黏度对离心泵的影响甚为复杂，难以用理论方法推算。 ◇ 可利用算图对黏度的影响进行修正。

化工原理公式及各章节总结汇总

第一章流体流动与输送机械1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=022. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p )3. 伯努力方程：ρρ222212112121p u g z p u g z ++=++4. 实际流体机械能衡算方程：f W p u g z p u g z ∑+++=++ρρ222212112121+ 5. 雷诺数：μρdu =Re6. 范宁公式：ρρμλfp d lu u d l Wf ∆==⋅⋅=22322 7. 哈根-泊谡叶方程：232d lup f μ=∆ 8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2211⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A ξ流产突然缩小：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2115.0A A ξ第二章非均相物系分离1. 恒压过滤方程：t KA V V V e 222=+令A V q /=，A Ve q e /=则此方程为：kt q q q e =+22第三章传热1. 傅立叶定律：n t dAdQ ϑϑλ-=，dxdt A Q λ-= 2. 热导率与温度的线性关系：)1(0t αλλ+= 3. 单层壁的定态热导率：bt t AQ 21-=λ，或mA b tQ λ∆=4. 单层圆筒壁的定态热传导方程： )ln1(21221r r t t l Q λπ-=或m A b tt Q λ21-=5. 单层圆筒壁内的温度分布方程：C r l Qt +-=ln 2λπ（由公式4推导）6. 三层圆筒壁定态热传导方程：34123212141ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-=7. 牛顿冷却定律：)(t t A Q w -=α，)(T T A Q w -=α8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λμCp =Pr 格拉晓夫数223μρβtl g Gr ∆= 9. 流体在圆形管内做强制对流：10000Re >，1600Pr 6.0<<，50/>d lk Nu Pr Re 023.08.0=，或kCp du d ⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λμμρλα8.0023.0，其中当加热时，k=，冷却时k= 10. 热平衡方程：)()]([1222211t t c q T T c r q Q p m s p m -=-+=无相变时：)()(12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=，若为饱和蒸气冷凝：)(12221t t c q r q Q p m m -== 11. 总传热系数：21211111d d d d b K m ⋅+⋅+=αλα 12. 考虑热阻的总传热系数方程：212121211111d d R R d d d d b K s s m ⋅++⋅+⋅+=αλα 13. 总传热速率方程：t KA Q ∆=14. 两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--22111112211lnp m p m p m c q c q c q KA t T t T 15. 两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--22111122111lnp m p m p m c q c q c q KA t T t T 16. 两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程：2221ln p m c q KAt T t T =--第四章蒸发1. 蒸发水量的计算：110)(Lx x W F Fx =-=2. 水的蒸发量：)1(1x x F W -= 3. 完成时的溶液浓度：WF F x -=4. 单位蒸气消耗量：rr D W '=，此时原料液由预热器加热至沸点后进料，且不计热损失，r 为加热时的蒸气汽化潜热r ’为二次蒸气的汽化潜热 5. 传热面积：mt K QA ∆=，对加热室作热量衡算，求得Dr h H D Q c =-=)(，1t T t -=∆，T 为加热蒸气的温度，t 1为操作条件下的溶液沸点。

《流体力学与流体机械》计算题及答案

1 2
总结词
掌握流体流动阻力和能量损失的计算方法，了解流体流动过程中阻力和能量的变化规律。
流体流动阻力计算
根据流体流动的雷诺数和流体性质，计算流体在管道中的流动阻力，包括直管阻力和局部阻力。
3
能量损失计算
根据伯努利方程和流体流动的能量守恒原理，计算流体在管道中的能量损失，包括沿程损失和局部损失。
分析流体在流动过程中的温度变化，以及由此
产生的热能转换。
03
探讨流体流动与热能转换之间的关系，以及其对流体机械性能的影响。
05
详细描述
02
计算流体在流动过程中由于热传导、对流和辐射等热传递方式而产生
的热量交换。
04
流体流动与化学能转换计算
总结词：计算流体在流动过程中由于化学反应而产生的化学能转换。
详细描述
分析流体在流动过程中可能发生的化学反应，以及由此产生的化学能转换。
探讨流体流动与化学能转换之间的关系，以及其在化工、制药等领域中的应用。
计算化学反应过程中流体的能量变化，以及其对流体机械性能的影响。
THANKS
感谢观看
计算流体在流动过程中由于机械能转换而产生的能量损失或增益。
分析流体在流动过程中所受的阻力，如摩擦力和局部阻力，对机械能转换的影响。
详细描述
计算流体在管道中流动时的压力能变化，以及由此产生的速度和流量的变化。
流体流动与热能转换计算
总结词：计算流体在流动过程中由于温度变化
而产生的热能转换。
01
必需汽蚀余量（NPSHr）
泵开始发生汽蚀时，所必须的最低有效汽蚀余量。
有效汽蚀余量（NPSHa）
泵在实际运行中，所实际具有的有效汽蚀余量。

1-流体流动及流体输送机械总结

③使用微差压差计（双液杯式微压计）。
流体静力学基本方程式的应用
4. 微差压差计普通Ｕ形管压差计读数R过小
p1 p2 ( A C ) gR
流体静力学基本方程式的应用
5. 倒装U形管压差计
ρ0
A
B
p p1 p2 Rg 0
R
z1 1 流体ρ 2 z2
1´
为单位称工程大气压，at。
１atm＝1.013×105 Pa＝1.033 at＝10.33 mH2O＝760 mmHg
基本参数
应
静力学方程的应用：测量两点压差或各点静压测量液位高度确定液封高度
流体流动基本原理
用
流体静力学
流体静力学基本方程式
描述静止流体内部压力分布的数学表达式，称为流体静力学基本方程式
N e weW weV
[J/s 或 W]
⑥ 以单位重量为基准，Bernoulli方程式的形式为：
2 u12 p1 u2 p2 z1 H e z2 H f ,12 2g g 2g g
He
——有效压头或外加压头，m ——压头损失，m
H
f , 12
流体流动的守恒原理机械能守恒——柏努利（Bernoulli）方程式
1.单位质量流体所具有的能量
u p u p gz1 1 1 we gz2 2 2 h f 2 2
2 2
J/kg
2.单位体积流体所具有的能量
gz1 u1 2
2 p1 we gz2
u 2 2
2
p2 p f
J/m3 或N/m2 , Pa
对不稳定流动：任一瞬间Bernoulli方程式都成立。

第2章流体的流动过程与输送机械习题解答

因此
pB pA Hg gR1 7.16103 136009.810.4 6.05104 Pa (表)
3. 列管换热器的管束由 121 根 Φ25mm×2.5mm 的钢管组成。空气以 9m/s 的速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为 50℃、压强为 196×103 Pa（表压），当地大气压为 98.7×103 Pa。试求：⑴ 空气的质量流量；⑵ 操作条件下的空气的体积流量；⑶ 将⑵的计算结果换算为标准状况下空气的体积流量。解：

0.343
m3
/s
⑶ 标况下空气的密度 PM 10129 1.29 kg/m3 RT 8.314273
因此，标况下空气的体积流量
qv

qm
1.09
1.29
0.845
m3
/s
4. 水在内径为 250mm 的钢管内流动。已知截面 1-1 处的流速为１m/s，测压管中水柱高为１m；在截面 2-2 处管内径为 150ｍｍ。试计算在截面 1-1 与 2-2 处产生的水柱高度差ｈ为多少ｍ水柱？（忽略阻力损失）
=0.316 Re–0.25=0.316 (6734) –0.25=0.0349
以贮酸槽液面 1—1 截面至高位槽管入口 2—2 截面为衡算系统，并以 1—1 截面为基准面列出伯努利方程：
Z1g+
p1
+ u12 2
= Z2g+
p2
+
u
2 2
2
+
Σhf,1-2
因 Z1=0，u1≈0，p2=0(表压)
10. 硫酸是一种腐蚀性很强的酸，工厂中常用压缩空气和耐压容器（酸蛋）来输送硫酸（见
附图）。现欲将地下贮酸槽中的硫酸以 0.10 m3/min 的流量通过 38 mm×3 mm 的钢管，将酸

化工基础-流体输送及机械

化工基础-流体输送及机械导言化工工程是利用物理、化学和生物学原理来设计、操作和控制化学过程的科学和工程学科。

在化工过程中，流体输送和机械装置是不可或缺的组成部分。

本文将介绍化工过程中流体输送和机械装置的基础知识，包括流体输送的原理、流体的性质和流体行为、常见的机械装置以及它们在化工工程中的应用。

一、流体输送的原理1. 流体输送的定义流体输送是指将液体或气体从一个地方输送到另一个地方的过程。

在化工工程中，流体输送通常是通过管道进行的。

2. 管道输送的原理管道输送是流体输送的常见方式之一。

它的原理是利用管道内的压力差来推动流体的流动。

通过控制管道内的压力和流速，可以实现流体在管道中的输送。

二、流体的性质和流体行为1. 流体的性质流体的性质包括密度、粘度、表面张力等。

这些性质对流体的输送和机械装置的设计都有影响。

2. 流体行为在流体输送和机械装置中，流体的行为对于流体的流动和机械装置的性能起到重要的作用。

流体的行为包括流态、流动模式、流动速度等。

三、常见的机械装置1. 泵泵是常见的机械装置之一，用于将液体从一个地方抽出或推入另一个地方。

根据其工作原理和结构，泵可以分为离心泵、容积泵等。

2. 压缩机压缩机是将气体压缩并推送到管道或储罐中的机械装置。

根据其工作原理和结构，压缩机可以分为容积式压缩机、离心式压缩机等。

3. 阀门阀门用于控制管道中流体的流动。

根据其结构和控制方式，阀门可以分为截止阀、调节阀等。

四、流体输送和机械装置在化工工程中的应用流体输送和机械装置在化工工程中有着广泛的应用。

它们可以用于输送各种流体，例如原料、中间产品和最终产品。

同时，它们也可以用于控制和调节流体的流动，以满足化工工程的生产要求。

常见的应用包括液体输送、气体输送、混合和分离等。

例如，在化工生产中，通过泵将液体从储罐输送到反应器中，然后通过压缩机将生成的气体送入分离设备进行分离。

结论流体输送和机械装置是化工工程中不可或缺的组成部分。

化工基础课第三章流体流动及流体输送设备

为 1.5m，管路阻力损失可按 hf = 5.5u2
计算（不包括导管出口的局部阻力），溶液密度为 1100kg/m3。
试计算：送液量每小时为 3m3 时，容器 B 内应保持的真空度。
pa
1
22
p真
抽真空
1.5m
B
1
A
解：取容器A的液面1-1截面为基准面，导液管出口为2-2截面，在该两截面间列柏努利方程，有
z2 g
u22 2
5.5u22
1.5 9.81 6.01.182 1100 2.54104 Pa
ZYNC 化学系
3.3流体压力和流量的测量
1．流体压力的测量---U形管压力计 2．流体流量的测量---孔板流量计、文丘里流量计、
转子流量计
ZYNC 化学系
1．流体压力的测量---U形管压力计
ZYNC 化学系
⑴ 粘度μ的物理意义：
y
设有上、下两块平行放置、面积很大、相距很近的夹板，板间充满流体，下板固定，以一推动力F推动上平板以u恒速运动。
y y
经实验证明，此时：引入比例系数μ，有：
F u A y
F u A
y
ZYNC 化学系
⑵ 粘度 : 单位：Pa·s，泊P：g·cm-1·s-1
量，其原理与孔板流量计相同。
结构：采取渐缩后渐扩的流道，避免使流体出现边界层分离而
产生旋涡，因此阻力损失较小。
qv u0S0 cvS0
2gR(i )
ZYNC 化学系
文丘里流量计
ZYNC 化学系
⑶ 转子流量计原理：
流体出口
转子上下截面由于压差（p1－p2）所形成的
向上推力与转子的重力相平衡。稳定位置与流

流体流动与流体输送机械

3
五、管内流动的阻力损失
沿程阻流体流经直管时的机械能损耗（直力损失管阻力损失）
管道
的总
阻力
流体流经各种管件和阀件时，由于流
速大小和方向突然改变，从而产生大局部阻量漩涡，导致很大的机械能损失，这力损失
种损失属于形体阻力损失，它由管件
等局部部位的原因引起，而称为局部
阻力损失
〔1〕沿程阻力损失的计算
a. 流体密度的影响
由离心泵的基本方程(书57、58页的2-8、2-11）可看出，离心泵的压头、流量均与液体的密度无关,但离心泵所需的轴功率则随液体密度的增加而增加
b. 黏度的影响
液体粘度的改变将直接改变其在离心泵内的能量损失，因
此，H—Q、N—Q、—Q曲线都将随之而变。
• 转速的影响—比例定律
三管内流体的质量衡算连续性方程从截面11流入的流体质量流量s1应等于从截面22流出的流体质量流量对于不可压缩流体于是得到液体的平均流速与管道流通截面积成反比对于圆管于是得到圆管的平均流速与管道管径的平方成反比如果管路有分支总管中的质量流量为各支管质量流量之和四管内流体的机械能衡算实际流体的机械能衡算由于实际流体有粘性流体在流动过程中流体内部及流体与管内壁产生摩擦流体流动时要消耗机械能以克服阻力造成流体的能量损1kg流体计的不可压缩实际流体的机械能衡算式gzwe外加功能量损失p1静压能单位jkg除以重力加速度则得到单位重量流体为基准的机械能衡算式2g动压头速度头压头损失单位均为则可以得到以单位体积流体为基准的机械能衡算方程压头损失的关系gh伯努利方程理想流体是指没有黏性的流体即黏度的流体则机械能衡算式为
Q1 n1 Q2 n2
H1 ( n1 )2 H 2 n2
N1 ( n1 )3 N2 n2

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

流体流动及输送装置一、填空1. 按照化工单元操作所遵循的基本规律的不同，可将单元操作分为动量传递、热量传递、质量传递。

2. 化工生产中，物料衡算的理论依据是质量守恒定律，热量衡算的理论基础是能量守恒定律。

3. 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为850mmHg，真空度为-100mmHg.4. 液柱压力计量是基于流体静力学原理的测压装置，用U形管压强计测压时，当压强计一端与大气相通时，读数R表示的是表压或真空度。

5. 转子流量计的设计原理是依据流动时在转子的上、下端产生了压强差。

6. 静止液体中两处压力相等的条件是连续、同一液体、同一水平面。

7. 流体在圆管内作稳定连续流动时，当Re≤2000时为滞流流动，其摩擦系数λ=64/Re；当Re≥4000时为湍流流动。

当Re在2000-4000之间时为过渡流。

流体沿壁面流动时，有显著速度梯度的区域称为流动边界层。

8. 当流体的体积流量一定时，流动截面扩大，则流速减少，动压头减少，静压头增加。

9. 柏努利方程实验中，在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头，当流速再增大时，液位高度降低，因为阻力损失增大。

10. 理想流体是指没有粘性或没有摩擦阻力，而实际流体是指具有粘性或有摩擦力，流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性。

11. 一般情况下，温度升高，液体的粘度减小，气体的粘度增大。

12. P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位重量流体所具有的静压能,称为静压头。

mu2/2的物理意义是表示流动系统某截面处1kg流体具有的动能。

13. 雷诺准数的表达式为Re=dμρ/μ。

当密度ρ＝1000kg/m，粘度μ=1厘泊的水在内径为d=100mm，以流速为1m/s在管中流动时，其流动类型为湍流14. 流体在圆直管内流动，当Re≥4000时的流型称为湍流，其平均速度与最大流速的关系为u＝0.8u max；Re≤2000的流型称为滞流，其平均速度为u＝0.5u max。

15. 在管内呈层流时，摩擦系数λ与Re有关。

在管内呈湍流时，摩擦系数λ与Re，ε/d有关。

当Re继续增大到大于某一定值时，则流体流动在完全湍流区，摩擦系数λ与ε/d有关。

16. 当密度ρ=1000kg/m 3，粘度=1.005厘泊的水，在内径为d=15mm ，以流速为0.1 m/s 在管内流动时，雷诺数等于 1500，流动类型为层流。

17. 当20℃的水（ρ=998.2kg/m 3，μ=1.005 厘泊）在内径为100mm 的圆管内流动时，若流速为1.0 m/s 时，其雷诺数Re 为 9.93×104，流动型态为湍流。

18. 管出口的局部阻力系数等于 1.0，管入口的局部阻力系数等于 0.5.19. 计算流体局部阻力损失的方法有当量长度法和阻力系数法，其相应的阻力损失计算公式分别为 W f =λ(l e /d)(u 2/2g)和 W f =ζ(u 2/2g)20. 对于套管环隙，当内管的外径为d 1，外管的内径为d 2时，其当量直径为 d 2-d 121. 稳态流动是指流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等物理量仅随位置而变，而均不随时间变。

22. 液体在等直径的管中作稳态流动，其流速沿管长不变，由于有摩擦阻力损失，静压强沿管长降低。

23. 流体在管路中作连续稳态流动时，任意两截面流速与管径的关系为 u 1/u 2=d 22 /d 12所以，流速随着管径的减小而增大。

24. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，水流量将减小，摩擦系数增大，管道总阻力损失不变。

25. 测量流体流量的流量计主要有如下四种: 孔板流量计，文丘里流量计，转子流量计，和湿式气体流量计，测量管内流体点的速度则用皮托管。

26. 孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒截面，变压差；后者是恒压差，变截面。

27. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。

28. 离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定转速下，输送某种特定的液体时泵的性能。

29. 如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出：单位质量流体的机械能衡算式为 22u p E zg ρ=++=常数；单位重量流体的机械能衡算式为常数=++=gp g u z E ρ22；单位体积流体的机械能衡算式为常数=++=p u gz E 22ρρ；30. 有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z 1ρg+（u 12ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2）。

31. 气体的粘度随温度升高而增加，水的粘度随温度升高而降低。

32. 流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。

33. 流体流动的连续性方程是 u 1Aρ1=u 2Aρ2=······=u Aρ；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为u 1d 12=u 2d 22=······=u d 2 。

34. 当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 395mmHg 。

测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ，则其绝对压强为2105mmHg 。

35. 并联管路中各管段压强降相等；管子长、直径小的管段通过的流量小。

36. 测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。

37. 离心泵的轴封装置主要有两种：填料密封和机械密封。

38. 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。

39. 用同一离心泵分别输送密度为ρ1及ρ2=1.2ρ1的两种液体，已知两者的体积V 相等，则 He 2= 1.0 He 1，Ne 2= 1.2 Ne 1。

40. 离心泵的流量调节阀安装在离心泵出口管路上，关小出口阀门后，真空表读数降低，压力表读数上升。

41. 离心泵的安装高度超过允许吸上高度时，会发生____气蚀______现象。

42. 用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量__减少 _，扬程_ 增大__。

43. 离心泵输送的液体密度变大，则其扬程___不变____，流量___不变___，效率___不变__，轴功率____变大___。

44. 离心泵在启动时应先将出口阀___关闭____，目的是_____减少启动功率，_保护电机。

45. 离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。

这种现象称为____气缚____现象 46. 离心泵的主要部件有如下三部分:___ 泵壳___，___叶轮__，__泵轴____.47. 离心泵的主要参数有:__ 流量_，__扬程__，__功率___，____效率____。

48.离心泵的特性曲线有: 压头H～流量Q曲线，功率N～流量Q曲线，效率η～流量Q曲线。

49. 离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：泵特性曲线H-Q和管路特性曲线H-Q。

50.调节泵流量的方法有：改变出口阀门的开度，改变泵的转速，削叶轮外径51. 泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤，同时也避免出口管线水力冲击。

52. 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头减小，流量减小，效率下降，轴功率增大。

53. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生气蚀现象。

54. 离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是效率最高时的流量和扬程。

55. 离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体，这种现象称为气缚现象。

56. 离心泵采用并联操作的目的是提高流量，串联操作的目的是提高扬程。

二、选择1. 单位体积流体所具有的质量称为流体的（ A ）。

A密度；B粘度；C位能；D动能。

2. 流体是由无数分子基团所组成的（ B ）微团。

A空白；B连续；C辐射；D漂流。

3. 气体是（ B ）的流体。

A可移动；B可压缩；C可流动；D可测量。

4. 在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（ C ）。

A绝对压强；B表压强；C静压强；D真空度。

5. 以绝对零压作起点计算的压强，称为（ A ）。

A绝对压强；B表压强；C静压强；D真空度。

6. 以（ D ）作起点计算的压强，称为绝对压强。

A大气压；B表压强；C相对零压；D绝对零压。

7. 当被测流体的（ D ）大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。

A真空度；B表压强；C相对压强；D绝对压强。

8. 当被测流体的绝对压强（ A ）外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。

A大于；B小于；C等于；D近似于。

9. 当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为（ A ）。

A压强表；B真空表；C高度表；D速度表。

10. （ A ）上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。

A压强表；B真空表；C高度表；D速度表。

11. 压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比（ A ）高出的数值，称为表压强。

A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。

12. 被测流体的（ D ）小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。

A大气压；B表压强；C相对压强；D绝对压强。

13. 被测流体的绝对压强（ B ）外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。