【华工考研院】821化工原理分析：流体力学及其输送！

华工引路人

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nv：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率hH：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率hm：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。

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：



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。
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