流体流动与输送设备
化工单元操作模块一 流体流动及输送
生产中使用的管子按管材不同可分金属管、非金属管和 复合管。金属管主要有铸铁管、钢管（含合金钢管）和有色 金属管等；非金属管主要有陶瓷管、水泥管、玻璃管、塑料 管、橡胶管等；复合管指的是金属与非金属两种材料复合得 到的管子，最常见的形式是衬里管，它是为了满足节约成本、 强度和防腐的需要，在一些管子的内层衬以适当的材料，如 金属、橡胶、塑料、搪瓷等而形成的。
三、输送设备
液体输送机械——泵
流体输送机械 （提供给流体以足够的能量）
气体输送机械——机或泵
按照工作原理，流体输送机械可分为以下类型：
类型
动力式
容积式
(正位移 式)
往复式 旋转式
流体作用式
液体输送机械 离心泵、旋涡泵 往复泵、计量泵、隔膜泵 齿轮泵、螺杆泵
喷射泵
气体输送机械 离心式通风机、鼓风机、压缩
• （7）一般地,化工管路采用明线安装,但上下水管及废水管采用埋地铺设,
埋地安装深度应当在当地冰冻线以下。
• 在布置化工管路时,应参阅有关资料,依据上述原则制订方案,确保管路的布
置科学、经济、合理、安全。
• 2、化工管路的安装
• （1）化工管路的连接
螺纹连接、法兰连接、承插连接、焊接连接
• （2）化工管路的热补偿 • （3）化工管路的试压与吹洗 • （4）化工管路的保温与涂色 • （5）化工管路的防静电措施
《化工单元操作》教学课件 制作:
模块一 流体流动及输送
任务一 认知流体输送设备及管路
硫酸铵生产工艺流程图
硫酸铵生产工艺流程图
一、贮罐
贮罐是一种最典型的化工容器，主要用于贮 存气体、液体、液化气体等介质，如氢气贮罐、 石油贮罐、液氨贮罐等，除贮存作用外，还用作 计量。
化工原理考研 流体流动、流体输送机械计算题及解题思路
化工原理考研流体流动、流体输送机械计算题及解题思路第一章流体、泵1.已知输水管内径均为100mm，管内为常温水，流量为30m3/h，U形管中指示液密度为1260kg/m3，R1=872mm，R2=243mm。
求90°弯头的阻力系数ζ和当量长度。
2.槽内水位恒定。
槽的底部与内径为100mm的水平管连接，当A阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm，U形压差计为等直径玻璃管，试求：(1) 当A阀部分开启时，测得R=400mm，此时水管中的流量为多少(m3/h)？已知λ=0.02，管子入口处ζ=0.5。
(2) 当A阀全开时，A阀的当量长度l e=15d，λ=0.02，则水管中流量为多少(m3/h)？B点压强应为多少Pa(表)？读数R为多少？3.用离心泵将密闭贮槽A中的常温水送往密闭高位槽B中，两槽液面维持恒定。
输送管路为Φ108mm×4mm的钢管，全部能量损失为40×u2/2(J/kg)。
A槽上方的压力表读数为0.013MPa，B槽处U形压差计读数为30mm。
垂直管段上C、D两点间连接一空气倒U形压差计，其示数为170mm。
取摩擦系数为0.025，空气的密度为1.2 kg/m3，试求：(1) 泵的输送量；(2) 单位重量的水经泵后获得的能量；(3) 若不用泵而是利用A，B槽的压力差输送水，为完成相同的输水量，A槽中压力表读数应为多少？4.输水管路系统，AO管长l AO=100m、管内径为75mm，两支管管长分别为l OB=l OC=75m，管内径均为50mm，支管OC上阀门全开时的局部阻力系数ζ=15。
所有管路均取摩擦系数λ=0.03。
支管OB中流量为18m3/h，方向如图所示。
除阀门外其他局部阻力的当量长度均已包括在上述管长中。
试求：(1) 支管OC的流量(m3/h)；(2) A槽上方压强表的读数p A(kPa)。
5.用Φ89mm×4.5mm，长80m的水平钢管输送柴油，测得该管段的压降为5000Pa，已知柴油密度为800kg/m3，黏度为25mPa·s，试求：(1) 柴油在管内的流速(m/s)；(2) 该管段所消耗的功率(W)。
化工原理期末考卷及答案
化工原理期末考卷一、选择题（每题2分，共20分）A. 物料衡算B. 能量衡算C. 设备设计D. 化学反应机理2. 下列流体流动类型中，属于层流的是：A. 粘性流体在粗糙管道中的流动B. 粘性流体在光滑管道中的流动C. 湍流流动D. 高速流动A. 卡门涡街B. 漩涡C. 流线弯曲D. 逆压梯度4. 下列哪个设备主要用于气体的除尘？A. 湿式除尘器B. 袋式除尘器C. 静电除尘器D. 文丘里除尘器5. 下列哪种传热方式在化工生产中应用最广泛？A. 对流传热B. 辐射传热C. 导热D. 蒸发传热A. 塔板数B. 回流比C. 进料流量D. 进料温度7. 下列哪个设备主要用于液体的混合？A. 搅拌釜B. 轮胎式混合机C. 立式混合机D. 高速混合机A. 离心泵B. 转子泵C. 隔膜泵D. 柱塞泵9. 下列哪个设备主要用于固液分离？A. 滤饼过滤器B. 碟式分离机C. 转筒式过滤器D. 振动筛A. 过滤面积B. 滤饼厚度C. 滤液粘度D. 滤饼含水量二、填空题（每题2分，共20分）1. 化工原理研究的内容包括物料衡算、能量衡算、________、________和________。
2. 流体的流动类型分为层流、________和________。
3. 伯努利方程描述了流体在流动过程中，________、________和________之间的相互关系。
4. 传热的基本方式有三种：________、________和________。
5. 精馏操作中，回流比的大小会影响________和________。
6. 搅拌设备的主要作用是________、________和________。
7. 离心泵的工作原理是利用________来输送液体。
8. 过滤操作中，影响过滤速率的因素有________、________和________。
9. 压缩机按结构可分为________、________和________。
10. 化工设备的设计原则包括________、________和________。
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。
食品工艺学知识点总结
食品工艺学知识点总结食品工艺学是根据技术上先进、经济上合理的原则，研究食品的原材料、半成品和成品的加工过程和方法的一门应用科学。
食品工艺学研究内容①食物资源利用②食品科学原理③食品工艺生产④食品安全⑤废弃物利用、“三废”处理食品按原料来源分类：植物性、动物性引起食品腐败变质的因素(填空/简答)①微生物污染是引起食物原料变质的第一因素食品中的高分子物质被分解为各种低分子物质，使食品品质下降，进而发生变质和腐败；有些微生物会产生气体．使食品呈泡沫状；有些会形成颜色，使食品变色；有少数还会产生毒素而导致食物中毒。
②酶会引起食品品质的严重下降酶是食品工业不可缺少的重要材料，在食品工业上具有两重性：利用和抑制使食品中大分子物质发生分解，为细菌生长创造条件。
果蔬类等蛋白含量少的食品，由于氧化酶的催化，促进了其呼吸作用，使温度升高，加速了食品的腐败变质。
③化学反应油脂与空气直接接触后发生氧化酸收。
维生素C易被氧化脱氢，并进一步反应生成二酮基古洛糖酸，失去维生素C的生理功能。
类胡萝卜素因其有较多的共轭双键，易被氧化脱色并失去生理功能。
△食品保藏中的品质变化1、脂肪酸败2、褐变（酶促褐变、非酶褐变）3、淀粉老化4、食品新鲜度下降5、维生素的降解食品的保藏方法/途径（填空/简答）1、维持食品最低生命活动的保藏方法（此方法在冷库的高温库中进行）2、抑制食品生命活动的保藏方法3、利用生物发酵保藏的方法4、利用无菌原理的保藏方法食品干藏：脱水制品在它的水分降低到足以防止腐败变质的水平后，始终保持低水分进行长期贮藏的过程。
干燥是在自然条件或人工控制条件下促使食品中水分蒸发的工艺过程。
脱水是为保证食品品质变化最小，在人工控制条件下促使食品水分蒸发的工艺过程。
干制过程中食品的变化（填空/简答）P43物理变化：干缩与干裂，表面硬化，多孔性，热塑性，溶质的迁移化学变化：营养成分损失（碳水化合物的分解与焦化，油脂的氧化与酸败，蛋白质的凝固、分解，维生素的损失），风味与色泽（褐变）干制过程的特性(简答)P371、干燥速率曲线2、食品温度曲线食品干藏原理(简答/论述)1、水分活度（Aw）的作用概念：Aw = P / Po可以表明水分的结合状态结论：Aw低于0.65时，大多数微生物方可得到抑制。
流体输送设备简介
流体输送设备简介引言流体输送设备是一种用于将液体、气体或粉末等物质从一处转移到另一处的工程设备。
它们在许多工业领域中发挥着重要的作用，包括石油化工、能源、冶金、食品加工等行业。
本文将介绍流体输送设备的常见类型、基本原理和应用领域等方面的内容。
常见类型流体输送设备可以根据输送介质的形态和性质的不同，分为以下几种类型：1.泵：泵是将液体或气体从一处输送到另一处的设备。
常见的泵包括离心泵、容积泵和轴流泵等，它们通过旋转或压缩来提供动力，将介质推向输送管道。
2.阀门：阀门是一种控制流体流动的装置，在流体输送系统中起着重要作用。
常见的阀门类型包括截止阀、调节阀和安全阀等，它们通过打开或关闭来控制流量、压力和流体方向。
3.输送管道：输送管道是将液体、气体或粉末等物质从一处输送到另一处的通道。
它们可以是由金属、塑料或复合材料制成的管道，具有一定的耐压和耐腐蚀能力。
4.空气压缩机：空气压缩机是将气体压缩到一定压力的设备，常用于工业生产中的动力源。
它们通过旋转式或往复式压缩机将大量气体压缩为高压气体，用于供应给其他设备或使用。
基本原理流体输送设备的工作原理是根据流体力学和热力学定律进行设计和操作的。
以下是常见流体输送设备的基本原理：1.泵的工作原理：泵通过转动叶轮或柱塞等装置，将液体或气体从低压区域吸入，然后通过增加压力将其推向高压区域。
这种压力差驱动液体或气体在管道中流动，从而实现输送的目的。
2.阀门的工作原理：阀门通过改变阀门的开启程度来调节流体的流量和压力。
当阀门打开时，流体可以自由通过；当阀门关闭时，流体被阻断，阻止其流动。
3.管道的工作原理：管道是流体输送的通道，其内部设计使流体能够顺畅地流动。
管道通常具有一定的直径、长度和角度，以确保流体在输送过程中没有太大的阻力。
4.空气压缩机的工作原理：空气压缩机通过旋转或往复运动的活塞将气体压缩成高压气体。
压缩机内部的气体流动和压力变化使气体的温度升高，从而提供了输送和供应的能力。
第三章 化工基础流体流动过程与输送设备练习题
第三章流体流动过程及输送设备练习题一、填空题：1.牛顿粘性定律用内摩擦力的表达式为_____________. 用剪应力的表达式为____________.2.当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为50mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg, 真空度为_______mmHg.3.计算流体局部阻力损失的方法有:_______________,_________________,其相应的阻力损失计算公式为_______________,____________________。
4.理想流体是指________________________________；而实际流体是指___________________________。
5.牛顿粘性定律表达式为______________，其比例系数 (粘度) 的物理意义是_____________________。
6. 流体流动的型态用_____来判断，当________时为湍流，当________时为滞流，当______时为过渡流。
7.化工生产中，物料衡算的理论依据是_________________，热量衡算的理论基础是________________。
8.当流体的体积流量一定时,流动截面扩大,则流速__________,动压头___________,静压头___________。
9.流体的粘度指______________________________________。
粘度随温度变化而变化,液体的粘度随温度升高而________；气体的粘度则随温度升高而________。
10.液柱压力计量是基于______________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_________或___________。
14.液体的粘度随温度升高而________,气体的粘度随温度的升高而_______。
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________________。
流体流动及输送设备基本概念测试
【流体流动及输送设备基本概念测试】测试总分： 100 分【09331210】的测试概况：(得分： 83 分)A. 4B. 8C. 16D. 32CA. 大；B. 中等；C. 小；D. 越大越好CH-Q η-Q N-Q 转速减小增大能量守恒定律压力A.B. 湍流C. 过渡流D. 无法确定AA. 恒截面、恒压差；B. 变截面、变压差；C. 恒流速、恒压差；D. 变流速、恒压差。
C84.1 0.76A. 牛顿型流体，且流体为层流流动；B. 牛顿型流体，且流体为湍流流动；C. 牛顿型流体，且流体为过渡流流动；D. 牛顿型流体，且流体静止。
AA. 吸入管路；B. 排出管路；C. 调节管路；D. 分支管路。
AA. 74.3kPaB. 101kPaC. 127.6kPaD. -74.3kPaA增大不变不变减小0.0016m2 0.085m 27mm2 λ=64/Re1.0 0.5A.B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流C. 层流的雷诺数小于湍流的雷诺数D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动DA. 皮托管B. 孔板流量计C. 文丘里流量计D. 转子流量计AA. 改变吸入管路中阀门开度；B. 改变排出管路中阀门开度；C. 安置回流支路，改变循环量的大小；D. 车削离心泵的叶轮。
B减小解答：24mm24.单选题：下列关于湍流与层流的比较，说法错误的是____。
A. 湍流有质点的径向脉动，而层流没有；B. 湍流流动阻力远大于层流流动阻力；C. 湍流速度分布较层流均匀；D. 在管壁附近，湍流速度梯度较层流小。
解答：D25.单选题：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，管道总阻力损失______。
A. 增大B. 减小C. 不变D. 不能判断解答：C26.单选题：层流底层越薄_______。
A. 近壁面速度梯度越小；B. 流动阻力越小；C. 流动阻力越大；D. 流体湍动程度越小。
流体输送设备讲义
流体输送设备讲义一、流体输送设备的概念流体输送设备是一种用来输送液体或气体的机械设备，它们能够将流体从一处输送到另一处，以满足工业生产过程中的流体输送需求。
二、流体输送设备的分类1. 泵：泵是一种用来输送液体的设备，通过机械或电力的作用，将液体从低压区域抽送至高压区域。
2. 阀门：阀门是用来控制流体流动的设备，通过打开或关闭阀门来控制流体的流量和流速。
3. 管道：管道是用来输送液体或气体的通道，一般由金属、塑料或橡胶等材料制成，通过连接多段管道来完成流体输送的功能。
4. 压缩机：压缩机是一种用来压缩气体的设备，将气体从低压区域压缩至高压区域，以便于输送和使用。
三、流体输送设备的应用1. 工业生产：在化工、石油、食品、制药等行业中，流体输送设备被广泛应用于液体和气体的输送和控制。
2. 建筑工程：在建筑工程中，流体输送设备用于建筑物的供水、供暖和空调系统中。
3. 农业灌溉：在农业生产中，流体输送设备被用于灌溉系统的设计和建设，确保农田得到合适的水源供给。
四、流体输送设备的选型和维护1. 选型：根据具体的输送需求和流体性质，选择适合的泵、阀门、管道和压缩机，以确保流体输送设备能够满足工业生产需求。
2. 维护：定期检查和维护流体输送设备，保证其正常运行，避免故障和漏漏。
五、流体输送设备的发展趋势1. 智能化：流体输送设备的智能化趋势明显，通过传感器和控制系统实现设备的自动化操作和监控。
2. 节能环保：随着节能环保理念的普及，流体输送设备的设计和制造越来越注重节能和环保性能。
3. 高效化：流体输送设备的技术水平不断提高，以提高设备的输送效率和可靠性。
六、未来发展趋势随着科学技术的不断进步和工业生产的快速发展，流体输送设备将面临着新的挑战和机遇。
未来，流体输送设备有望在以下几个方面取得进一步发展：1. 新材料应用：随着新材料科技的不断发展，具有高强度、耐腐蚀和耐高温性能的新型材料将逐渐应用于流体输送设备的制造中，以提高设备的耐久性和可靠性。
《化工原理》电子档
目录第一章流体流动与输送设备 (3)第一节流体静力学 (3)第二节流体动力学 (5)第三节管内流体流动现象 (7)第四节流体流动阻力 (8)第五节管路计算 (11)第六节流速与流量的测量 (11)第七节流体输送设备 (13)第二章非均相物系分离 (21)第一节概述 (21)第二节颗粒沉降 (22)第三节过滤 (25)第四节过程强化与展望 (27)第三章传热 (28)第一节概述 (28)第二节热传导 (28)第三节对流传热 (30)第四节传热计算 (30)第五节对流传热系数关联式 (31)第六节辐射传热 (34)第七节换热器 (35)第四章蒸发 (37)第一节概述 (37)第二节单效蒸发与真空蒸发 (37)第三节多效蒸发 (40)第四节蒸发设备 (41)第五章气体吸收 (42)第一节概述 (42)第二节气液相平衡关系 (45)第三节单相传质 (46)第四节相际对流传质及总传质速率方程 (49)第五节吸收塔的计算 (51)第六节填料塔 (58)第六章蒸馏 (60)第一节概述 (60)第二节双组分物系的气液相平衡 (60)第三节简单蒸馏和平衡蒸馏 (62)第四节精馏 (63)第五节双组分连续精馏的计算 (63)第六节间歇精馏 (67)第七节恒沸精馏与萃取精馏 (67)第八节板式塔 (67)第九节过程的强化与展望 (69)第七章干燥 (71)第一节概述 (71)第二节湿空气的性质及湿度图 (71)第三节干燥过程的物料衡算与热量衡算 (73)第四节干燥速率和干燥时间 (75)第五节干燥器 (76)第六节过程强化与展望 (78)第一章 流体流动与输送设备第一节 流体静力学流体静力学主要研究流体处于静止时各种物理量的变化规律。
1-1-1 密度单位体积流体的质量，称为流体的密度。
),(T p f =ρ液体密度 一般液体可视为不可压缩性流体，其密度基本上不随压力变化，但随温度变化，变化关系可从手册中查得。
液体混合物的密度由下式计算：n n m a a a ρρρρ+++= 22111式中，i a 为液体混合物中i 组分的质量分数；气体密度 气体为可压缩性流体，当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算RT pM =ρ一般在手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度下的数值，若条件不同，则此值需进行换算。
流体流动、流体输送机械练习题
u= Q 30 ÷ 3600 = = 1.62m / s 2 2 0.785d 0.785 × 0.081
20℃水的粘度为1.005cP。 ℃水的粘度为 。
0.081 × 1.62 × 1000 Re = = = 1.306 × 105 1.005 × 10−3 µ λ = 0.01227 + 0.7543 /(1.305 × 105 )0.38 = 0.0209 dup
3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为 ．常温下水密度为 粘度为1cP，在d内=100mm管 ／ ， 管 内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为 的速度速度流动， 内以 的速度速度流动 。 4．12kgf·m＝ ． ＝ J。 。 5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝 ．空气在标准状态下密度为 ／ 下绝 压)80 ℃时的密度为 。
流量改变后， 流量改变后，总压降与原来总压降相同
lu lu λ3 + λ1 =λ 2d 2d 2d 高度湍 ,λ3 = λ1 = λ, l原 = ( l3 + l1 ) = 2l1 流 u3 u1 = 2
2 3 3
2 1 1
l原u2
2 u3 u3 1 + = u2 2 2 2
2
5 2 8 2 u3 = u u3 = u 8 5 8 8 qv3 = qv = ×5000 = 6330m3 / h 5 5
式中H的单位为 ，Q的单位为 3/min。求最高效率点的效 式中 的单位为m， 的单位为m 。 的单位为 的单位为 率并评价此泵的适应性；（ ）若此泵适用， 率并评价此泵的适应性；（3）若此泵适用，用关小阀门调节流 ；（ 量，求调节阀门消耗的功率；（ ）若（2）的泵不用改变阀门 求调节阀门消耗的功率；（4） ；（ ） 的开度而改变转速调节流量，试求转速应调节到多少？ 的开度而改变转速调节流量，试求转速应调节到多少？
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。
流体输送设备与操作
流体输送设备与操作流体输送设备与操作是现代生产、制造和能源生产中关键的技术环节。
流体输送设备是用来将各种介质，如气体、液体、半固体和混合介质等以一定的流速和流量输送到相应位置的一种设备。
流体输送设备主要包括管道、泵、阀门、压力容器等。
在使用流体输送设备的过程中，操作者需掌握相关知识和技能，以确保设备运行安全、高效和持久。
一、管道管道是一种将各种介质输送到相应位置的设备，其输送特点是无档次、低成本和高效率。
管道的主要材料包括钢管、混凝土管、塑料管、橡胶管等，其选用的主要考虑因素包括介质性质、输送距离和媒介温度等。
管道的设计要考虑介质的性质、流动状态以及输送的条件等。
在常温、低压、小流量的液体输送过程中，可采用重力水平管道交替布置的方式，以减少管道成本。
在大流量、超高压、高温等情况下，需采用钢管、合金管等耐压性好的管道材料，并根据介质和输送条件确定管道的尺寸和安装方式。
二、泵泵是一种将各种流体介质从低压区域或低能级输送到高压区域或高能级的机械设备。
泵的类型有多种，根据输入能源和形状可分为手动、电动、气动、液压泵等；按工作原理可分为容积泵、离心泵、推进泵、轴向流泵等。
不同类型的泵适用于不同的介质输送，如轴向流泵适用于低粘度的介质，而容积泵适用于更高粘度的介质。
在选择泵的时候，还应当考虑到泵的输送流量、扬程高度、旋转速度、耐腐蚀性以及泵房的工作条件等因素。
三、阀门阀门是一种用来控制流体介质流动的设备，它可用来控制介质的流量、压力、方向和流速。
阀门的主要类型有截止阀、调节阀、止回阀、安全阀等。
截止阀用来切断介质的流动；调节阀用来控制介质的流量；止回阀则用于防止逆流等意外情况的发生；而安全阀则是为了保护设备和运营人员的安全而设置的，可以通过防止管道或设备压力超过安全范围而保护操作人员的安全。
四、压力容器压力容器是用来承载压力的设备，可以输送压缩气体、液体、饱和水蒸气等。
它们通常由钢板和钢管制成，具有耐受高压和高温的能力。
化工原理-习题-流体流动及流体输送机械
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R e=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。
化工基础课第三章 流体流动及流体输送设备
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
食品工程原理第二版冯知识点总结
食品工程原理第二版冯知识点总结
单元操作:不同食品的生产过程使用各种物理加工过程,根据物理加工过程的各种操纵原理,可以归结为数个广泛的基本过程,这些基本过程称为单元操作。
特点:若干个单元操作串联起来组成的一个工艺过程称为物理性操作.同一食品生产过程中可能会包含多个相同的单元操作。
单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同,进行该操作的设备也可通用.三传理论:单元操作按其理论基础可分为三类:流体流动过程,传热过程,传质过程,以上三个过程包含三个理论,称为三传理论(动量传递,热量传递,质量传递)。
物料衡算:根据质量守恒定律,以生产过程中或生产单元为研究对象,对其进出口处进行定量计算,称为物料衡算第一章流体流动与输送设备流体:具有流动性的物体.如气体,液体。
特征:具有流动性;抗剪和抗张能力很小;无固定形状,随容器形状而变化;在外力作用下其内部发生相对运动。
密度:单位体积流体的质量,称为流体的密度.压力:流体垂直作用于单位面积上的力,称为流体的静压强,又称为压力.在静止流体中,作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。
压力的单位:(1)按压力的定义,其单位为N/m²,或Pa;(2)以流体柱高度表示,如用米水柱或毫米汞柱等标准大气压的换算关系:1 atm=1.013×10'Pa=760 mmHa=107 mHo。
流体流动与输送设备
流体流动与输送设备1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO28.5％，O27.5％，N276％，H2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa时的密度。
2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m3和789kg/m3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935kg/m3，计算相对误差。
3．在大气压力为101.3kPa的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa。
若在大气压力为90 kPa的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900kg/m3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m，其读数为58 kPa。
试计算液面到下方测压口的距离。
5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm和600mm。
在容器底部开孔与玻璃管相连。
已知油与水的密度分别为800kg/m3和1000 kg/m3。
（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判断A与B、C与D点的压力是否相等。
6．水平管道中两点间连接一U形压差计，指示液为汞。
已知压差计的读数为30mm，试分别计算管内流体为（1）水；（2）压力为101.3kPa、温度为20℃的空气时压力差。
7．用一复式U形压差计测量水流过管路中A、B两点的压力差。
指示液为汞，两U形管之间充满水，已知h1=1.2m，h2=0.4m，h4=1.4m，h3=0.25m，试计算A、B两点的压力差。
8．根据附图所示的双液体U管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。
已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m3和998 kg/m3，压差计的读数R＝300mm。
两扩大室的内径D为60mm，U管的内径d为6mm。
9．为了排出煤气管中的少量积水，用附图所示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排出。
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第一章 流体流动与输送设备1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含％，％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量 ∴ 混合密度2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。
解：乙醇水溶液的混合密度相对误差：3．在大气压力为的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。
若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？解：4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
在容器底部开孔与玻璃管相连。
已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。
（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。
解：（1）容器底部压力 （2） 6．水平管道中两点间连接一U 形压差计，指示液为汞。
已知压差计的读数为30mm ，试分别计算管内流体为（1）水；（2）压力为、温度为20℃的空气时压力差。
解：（1）（2）空气密度∵ 空气密度较小，∴7．用一复式U 形压差计测量水流过管路中A 、B 两点的压力差。
指示液为汞，两U 形管之间充满水，已知h 1=1.2m ，h 2=0.4m ，h 4=1.4m ，h 3=0.25m ，试计算A 、B 两点的压力差。
题4 附图D 题5 附图解：图中1、2为等压面，即(1) 又(2) 将(2)代入(1)中:8．根据附图所示的双液体U 管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。
已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m 3和998 kg/m 3，压差计的读数R ＝300mm 。
两扩大室的内径D 为60mm ，U 管的内径d 为6mm 。
解: 1. 2 为等压面,又(表压)9． 为了排出煤气管中的少量积水，用附图所示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排出。
已知煤气压力为10kPa （表压），试求水封管插入液面下的深度h 。
解: 煤气表压10．为测定贮罐中油品的贮存量，采用图1-8所示的远距离液位测量装置。
已知贮罐为圆筒形，其直径为1.6m ，吹气管底部与贮罐底的距离为0.3m ，油品的密度为850 kg/m 3。
若测得U 形压差计读数R 为150mmHg ，试确定贮罐中油品的贮存量，分别以体积及质量表示。
解:罐中总高度:11．绝对压力为540kPa 、温度为30℃的空气，在φ108×4mm 的钢管内流动，流量为1500m 3/h （标准状况）。
试求空气在管内的流速、质量流量和质量流速。
解: 标准状况下空气的密度:题7 附图62 4315 题8 附图12题9 附图操作条件下密度:体积流速:12．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。
已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。
解: (1) 大管:(2) 小管:质量流量不变或:13． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。
现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。
解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程: 简化:14．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。
输送量为0.1m 3/min ，输送管路为φ38×3mm 的无缝钢管。
酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m ，且在压送过程中不变。
设管路的总压头损失为 3.5m （不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m 3，问酸蛋中应保持多大的压力？解: 以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程: 简化: 其中: 代入:15．如附图所示，某鼓风机吸入管内径为200mm ，在喇叭形进口处测得U 形压差计读数R ＝15mm （指示液为水），空气的密度为1.2kg/m 3，忽略能量损失。
试求管道内空气的流量。
解: 如图,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程:其中:题13 附图1题14 附图 题15 附图2简化: 而: 流量:16．甲烷在附图所示的管路中流动。
管子的规格分别为φ219×6mm 和φ159×4.5mm ，在操作条件下甲烷的平均密度为 1.43 kg/m 3，流量为1700m 3/h 。
在截面1和截面2之间连接一U 形压差计，指示液为水，若忽略两截面间的能量损失，问U 形压差计的读数R 为多少？解: 在1, 2截面间列柏努力方程:简化: 或:其中:又17．如附图所示，用泵将20℃水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m 。
输送量为30 m 3/h ，此时管路的全部能量损失为40J/kg 。
设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。
解: 在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程:简化:18．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。
丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为（表压），精馏塔内操作压力为（表压）。
塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m ，管内径为140mm ，丙烯密度为600kg/m 3。
现要求输送量为40×103kg/h ，管路的全部能量损失为150J/kg （不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。
解: 在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努力方程:简化:不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中19．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×2.5mm 。
当阀门全关时，压力表的读数为78kPa 。
当阀门全开时，压力表的读数为75 kPa ，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为J/kg （u 为水在管内的流速）。
试求：（1）高位槽的液面高度；R题16 附图1题18 附图题19 附图（2）阀门全开时水在管内的流量（m3/h）。
解: (1) 阀门全关,水静止(2) 阀门全开:在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程:简化:解之:流量:20．附图所示的是冷冻盐水循环系统。
盐水的密度为1100 kg/m3，循环量为45 m3/h。
管路的内径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为9m，由B流至A的压头损失为12m，问：（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少？（2）若A处压力表的读数为153kPa，则B处压力表的读数为多少？解: (1) 对于循环系统:题20 附图(2) 列柏努力方程:简化:B处真空度为19656 Pa。
21．25℃水在φ60×3mm的管道中流动，流量为20m3/h，试判断流型。
解: 查附录25℃水物性:为湍流22．运动粘度为×10－5m2/s的有机液体在φ76×3.5mm的管内流动，试确定保持管内层流流动的最大流量。
解:23．计算10℃水以×10－3m3/s的流量流过φ57×3.5mm、长20m水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。
（设管壁的粗糙度为0.5mm）解:10℃水物性:查得24．如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以40m 3/h 的流量输送至高位槽。
两槽的液位恒定，且相差20m ，输送管内径为100mm ，管子总长为45m （包括所有局部阻力的当量长度）。
已知油品的密度为890kg/m 3，粘度为·s ，试计算泵所需的有效功率。
解:在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程: 简化: 而: 25．一列管式换热器，壳内径为500mm ，内装174 根φ25×2.5mm 的钢管，试求壳体与管外空间的当量直径。
解:26．求常压下35℃的空气以12m/s 的速度流经120m 长的水平通风管的能量损失和压力损失。
管道截面为长方形，长为300mm ，宽为200mm 。
（设＝）解: 当量直径:35℃空气物性:由 ,查得27．如附图所示，密度为800 kg/m 3、粘度为 mPa ·s 的液体，由敞口高位槽经φ114×4mm 的钢管流入一密闭容器中，其压力为（表压），两槽的液位恒定。
液体在管内的流速为1.5m/s ，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度＝，试计算两槽液面的垂直距离。
解: 在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:简化:由 ,查得管路中: 进口90℃弯头 2个 半开闸阀 出口28．从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图题24 附图题27 附图所示。
气体流量为3600m 3/h ，废气的物理性质与50℃的空气相近，在鼓风机吸入管路上装有U 形压差计，指示液为水，其读数为60mm 。
输气管与放空管的内径均为250mm ，管长与管件、阀门的当量长度之和为55m （不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为15m ，已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为。
管壁的绝对粗糙度取为0.15mm ，大气压力为 kPa 。
试求鼓风机的有效功率。
解: 以吸入管测压处为1-1’面,洗涤塔管出口内侧为2-2’面,列柏努力方程:简化: 其中:50℃空气物性: 又查得29．如附图所示，用离心泵将某油品输送至一密闭容器中。
A 、B 处压力表的读数分别为、 MPa ，管路尺寸为φ89×4mm ，A 、B 两点间的直管长度为40m ，中间有6个90º标准弯头。
已知油品的密度为820 kg/m 3，粘度为121mPa ·s ，试求油在管路中的流量。
解: 在A —B 间列柏努力方程:简化:又油品粘度大, 设流动为层流. 900标准弯头解得假设正确30．20℃苯由高位槽流入贮槽中，两槽均为敞口，两槽液面恒定且相差5m 。
输送管为φ38×3mm 的钢管（＝0.05mm ）总长为100m （包括所有局部阻力的当量长度），求苯的流量。
解: 在两槽间列柏努力方程,并简化: 即:代入数据: 化简得:查完全湍流区题29 附图题28 附图设 , 由(1)式得 由附录查得20℃苯物性:查图，再设 ，由（1）得查得 假设正确 流量：31．如附图所示，密度为ρ的流体以一定的流量在一等径倾斜管道中流过。