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1、化工原理考试专用第一节 流体静力学1-1-2 压力标准大气压的换算关系： 1atm = 1.013105Pa =760mmHg =10.33m H2O 压力的表示方法 表压 = 绝对压力 大气压力 真空度 = 大气压力 绝对压力1-1-3 流体静力学基本方程静力学基本方程：压力形式 能量形式 适用条件：在重力场中静止、连续的同种不可压缩流体。应用： 1. 压力及压差的测量（1）U形压差计 （2）倒U形压差计 （3）双液体U管压差计 2. 液位测量3. 液封高度的计算 第二节 流体动力学1-2-1 流体的流量与流速一、流量 体积流量VS 单位时间内流经管道任意截面的流体体积， m3/s或m3/h

2、。质量流量mS 单位时间内流经管道任意截面的流体质量， kg/s或kg/h。二、流速 平均流速u 单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，m/ s。 质量流速G 单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，kg/（m2s）。相互关系：mS=GA=/4d2GVS=uA=/4d2u质量流量 mS kg/s mS=VS体积流量 VS m3/s质量流速 G kg/m2s (平均)流速 u m/s G=u1-2-4 定态流动系统的机械能守恒柏努利方程一、实际流体的柏努利方程以单位质量流体为基准： J/kg以单位重量流体为基准： J/N=m 适用条件：（1）两截面间流体连续稳定流动； （2）适于不可压缩流体：

3、 四、柏努利方程的应用（1） 截面的选取（2） 基准水平面的选取（3）计算中要注意各物理量的单位保持一致，对于压力还应注意表示方法一致。一、牛顿粘性定律牛顿粘性定律表明流体在流动中流体层间的内摩擦力或剪应力与法向速度梯度之间的关系，其表达式为 或 牛顿粘性定律适用于层流。粘度是度量流体粘性大小的物理量，一般由实验测定。物理意义：促使流体在与流动相垂直方向上产生单位速度梯度时的剪应力。 单 位：Pa.s，cp 1cp=10-3 Pa.s 影响因素：温度与压力 液体：T，；不考虑p的影响。 气体：T，；一般在工程计算中也不考虑p的影响。运动粘度为粘度与密度的比值，单位为m2/s，也是流体的物理性质

4、。 1-3-2 流体的流动型态二、流型判据雷诺准数 （1-28） Re为无因次准数，是流体流动类型的判据。（1） 当Re2000时，流动为层流，此区称为层流区；（2） 当Re4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；（3） 当2000 Re 4000 时，流动可能是层流，也可能是湍流，该区称为不稳定的过渡区。 根据Re准数的大小将流动分为三个区域：层流区、过渡区、湍流区，但流动类型只有两种：层流与湍流。雷诺准数物理意义：表示流体流动中惯性力与粘性力的对比关系，反映流体流动的湍动程度。第四节 流体流动阻力1-4-1 流体在直管中的流动阻力一、直管阻力的通式范宁公式的几种形式： 1-4-2 局部阻

5、力。1-4-3 流体在管路中的总阻力 当管路直径相同时，总阻力： 或 注意：计算局部阻力时，可用局部阻力系数法，亦可用当量长度法，但不能用两种方法重复计算。第六节 流速与流量的测量1-6-1 测速管1-6-2 孔板流量计 孔板流量计的特点：恒截面、变压差，为差压式流量计。 1-6-3 文丘里（Venturi）流量计 文丘里流量计的能量损失远小于孔板流量计。 1-6-4 转子流量计 转子流量计是通过转子悬浮位置处环隙面积不同来反映流量的大小。转子流量计的特点：恒压差、恒环隙流速而变流通面积，属截面式流量计。转子流量计的刻度，是用20的水（密度为1000kg/m3）或20和101.3kPa下的空气

6、（密度为1.2kg/m3）进行标定。当被测流体与上述条件不符时，应进行刻度换算。 注意：转子流量计必须垂直安装；为便于检修，转子流量计应安装支路。 第七章流体输送机械1-7-1 离心泵一、离心泵的工作原理与构造气缚现象：离心泵启动前泵壳和吸入管路中没有充满液体，则泵壳内存有空气，而空气的密度又远小于液体的密度，故产生的离心力很小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，此种现象称为气缚现象，表明离心泵无自吸能力。因此，离心泵在启动前必须灌泵。2.离心泵的主要部件 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）。

7、泵壳 具有汇集液体和能量转化双重功能。轴封装置 其作用是防止泵壳内高压液体沿轴漏出或外界空气吸入泵的低压区。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。二、离心泵的性能参数与特性曲线1. 性能参数 流量Q 离心泵单位时间内输送到管路系统的液体体积， m3/s或m3/h。压头（扬程）H 单位重量的液体经离心泵后所获得的有效能量，J /N或m液柱。效率 反映泵内能量损失，主要有容积损失、水力损失、机械损失。 轴功率N 离心泵的轴功率是指由电机输入离心泵泵轴的功率， W或kW。离心泵的有效功率Ne是指液体实际上从离心泵所获得的功率。 泵的有效功率： 或 泵的轴功率为 或 2. 特性曲线离心泵特性曲线是在

8、一定转速下，用20水测定，由HQ、NQ、Q三条曲线组成。3. 影响离心泵性能的主要因素密度：Q不变，H不变，基本不变，N； 粘度：Q，H，N； 转速：比例定律 叶轮直径：切割定律 三、离心泵的工作点与流量调节1. 管路特性曲线 管路特性曲线表示在特定的管路系统中，输液量与所需压头的关系，反映了被输送液体对输送机械的能量要求。管路特性方程 其中 ， 管路特性曲线仅与管路的布局及操作条件有关，而与泵的性能无关。曲线的截距A与两贮槽间液位差及操作压力差有关，曲线的陡度B与管路的阻力状况有关。高阻力管路系统的特性曲线较陡峭，低阻力管路系统的特性曲线较平坦。2. 工作点 泵安装在特定的管路中，其特性曲线

9、与管路特性曲线的交点称为离心泵的工作点。若该点所对应的效率在离心泵的高效率区，则该工作点是适宜的。工作点所对应的流量与压头，可利用图解法求取，也可由管路特性方程： 泵特性方程： 联立求解。 3. 流量调节 （1）改变管路特性曲线最简单的调节方法是在离心泵排出管线上安装调节阀。改变阀门的开度，就是改变管路的阻力状况，从而使管路特性曲线发生变化。这种改变出口阀门开度调节流量的方法，操作简便、灵活，流量可以连续变化，故应用较广，尤其适用于调节幅度不大，而经常需要改变流量的场合。但当阀门关小时，不仅增加了管路的阻力，使增大的压头用于消耗阀门的附加阻力上，且使泵在低效率下工作，经济上不合理。（2）改变泵

10、特性曲线通过改变泵的转速或直径改变泵的性能。由于切削叶轮为一次性调节，因而通常采用改变泵的转速来实现流量调节。这种调节方法，不额外增加阻力，且在一定范围内可保持泵在高效率下工作，能量利用率高。四、离心泵的汽蚀现象与安装高度1. 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。2. 汽蚀余量实际汽蚀余量 允许汽蚀余量 一般由泵制造厂通过汽蚀实验测定。泵正常操作时，实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量，标准中规定

11、应大于0.5m以上。 3. 离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度是指贮槽液面与泵的吸入口之间所允许的垂直距离。 根据离心泵样本中提供的允许汽蚀余量，即可确定离心泵的允许安装高度。实际安装时，为安全计，应再降低0.51m。判断安装是否合适：若低于，则说明安装合适，不会发生汽蚀现象，否则，需调整安装高度。欲提高泵的允许安装高度，必须设法减小吸入管路的阻力。泵在安装时，应选用较大的吸入管路，管路尽可能地短，减少吸入管路的弯头、阀门等管件，而将调节阀安装在排出管线上。第二章 非均相物系分离（1）沉降分离 颗粒相对于流体（静止或运动）运动的过程称沉降分离。分为重力沉降、离心沉降。（2）过滤 流体相对

12、于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程称过滤。分为重力过滤、离心过滤、加压过滤和真空过滤，也可分为恒压过滤、先恒速后恒压过滤。（1）滞流区 （ 10-4 Ret2） = （2）过渡区 （ 2 Ret 103 ） = （3）湍流区 （ 103Ret 0.2% 时，干扰沉降不容忽视。（3）器壁效应当容器较小时，容器的壁面和底面均能增加颗粒沉降时的曳力，使颗粒的实际沉降速度较自由沉降速度低。第三章 传 热第一节 概 述3-1-3 传热设备中冷、热流体的接触方式直接接触式换热器 蓄热式换热 间壁式换热 第二节 热 传 导3-2-1 热传导机理简介3-2-2 热传导速率的表达傅立叶定律傅立叶定律 导热速

13、率与微元所在处的温度梯度成正比。传热速率形式 （3-3）热通量的形式： （3-4）导热系数 单位温度梯度下的导热热通量。一般来说，金属的导热系数最大，固体非金属次之，液体较小，气体最小。对绝大多数的均质固体而言，导热系数与温度近似成线性关系，可用下式表示 (3-5)3-2-3 单层平壁的定态热传导 导热速率 （3-7）3-2-4 单层圆筒壁的定态热传导导热速率 （3-9）3-2-5 通过多层壁的定态热传导多层平壁导热速率 （3-16）多层圆筒壁导热速 （3-18） 第三节 对 流 传 热 （3-23）即 （3-24）努塞尔准数；雷诺准数；普朗特准数， 格拉斯霍夫准数还有一点请看书上118页 估

14、计得出简答题（1）自然对流区。 （2）核状沸腾区。（3）不稳定膜状沸腾。（4）稳定膜状沸腾。工业上的沸腾装置，一般应维持在核状沸腾区工作，此阶段沸腾传热系数较大且tW不高。第四节 传 热 计 算3-4-1换热器的热量平衡方程（1）若换热器中冷、热流体均无相变化，则 （3-51）（2）若换热器中进行的是饱和蒸气冷凝，将冷流体加热，且蒸气冷凝为同温度下的饱和液体后排出，则 （3-52）式中，r蒸气冷凝相变焓，kJ/kg。3-4-2 总传热系数 总传热系数的定义 对于换热管为圆管的情形， （3-59） （3-60）污垢热阻 污垢的存在相当于在壁面两侧各增加了一层热阻，因而总传热系数表达式变为（以换热管外表面为基准）： (3-63)3-4-3 总传热速率方程 （3-74）3-4-4 总传热速率方程与热量平衡方程的联用 （3-75） （3-76）这两类方程的联立求解是处理间壁式换热过程计算问题的核心和出发点，对设计型和操作型问题都能很好地解决。3-4-5 平均传热温差tm的计算 （3-78） 步骤： 画出图出口减入口3-4-6 传热过程的设计型计算主要计算步骤介绍如下：首先由传热任务计算换热器的热负荷： 作出适当的选择并计算传热平均温差；计算冷、热流体对管壁的对流传热系数及总传热系数；由传热速率方程计算传热面积