化工原理 流体流动和输送机械

静止流体既受切向力
重力属于质量力,其不仅作用于流体表面,也作用
力,其力的方向既
可能是切向亦可
条件不足,无法判距液面深度不同,同一
水平面静止连续的同一液体内各点的静压液体种类不同,同一液柱高度表示的压力或压力面上方压力不同,同一液柱高度表示的压力或压力
(b)图对应的压力差最。

轴功率随流量增加而
工作原理同离心泵,亦是依靠惯性离心力作用对叶片数量较多且轴功率随流量增加而
减小工作原理同离心泵,亦是依靠惯性离心力作用对液体做功叶片数量较多且为后弯叶片。

化工原理思考题答案第一章流体流动与输送机械1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同（P7、P9）答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。

2、试说明黏度的单位、物理意义及影响因素（P9）答:单位是N∙s∕∏f即Pa∙s,也用CP（厘泊），1CP=ImPa∙s,物理意义：黏度为流体流动时在与流动方向相垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪应力（分子间的引力和分子的运动和碰撞）。

影响因素：流体的种类、温度和压力。

3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？（P12T3例1-3）答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。

4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？（P25）答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re<2000时，流动为层流；Re⅛4000时，为湍流，2000WReW4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？（P25）答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动程度。

6、层流与湍流的本质区别是什么？（P24、P27）答：层流与湍流的本质区别是层流没有质点的脉动，湍流有质点的脉动。

7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？（P28）答：层流内层、过渡层和湍流主体三个区域。

8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？（P31、32、33）答：层流时Wfxu,管径一定流量U增大一倍，Wf增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf8/,管径一定流量U增大一倍，Wf增大流量增大四倍，能量损失是原来的4倍。

9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？（P32、32、33）答：层流时Wf8u,流量一定管径d增加一倍，d2增大四倍，Wf减小为原来的1/4,能量损失是原来的1/4倍，完全湍流时Wf8tl2,流量一定管径d增加一倍，cP增大四倍，管径增加一倍能量损失是原来的1/4倍。

《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)。

化工原理思考题答案第一章流体流动与输送机械1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。

2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。

4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re≥4000时，为湍流，2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动状态6、层流与湍流的本质区别是什么？答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。

8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？答：层流时W f∝u，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf∝u2 ，流量增大一倍能量损失是原来的4倍。

9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？答：10、如图所示，水槽液面恒定，管路中ab及cd两段的管径、长度及粗糙度均相同，试比较一下各量大小11、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将如何变化？若改用转子流量计，转子上下压差值又将如何变化？答：孔板前后压力差Δp=p1-p2，流量越大，压差越大，转子流量计属于截面式流量计，恒压差，压差不变。

一、判断题(5分，5×1)流体流动及输送机械1.当关小离心泵的出口阀时，泵的扬程增大了，其升扬高度提高了。

（×）2.凡符合牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体，所有气体和液体都属于牛顿型流体。

（×）传热3.在列管换热器管间装设了两块横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器。

（×）4.热量传递的基本方式有传导传热、对流传热和辐射传热三种。

（√）5.对流传热中由于壁面的约束和流体内部的摩擦作用，在紧靠壁面处总存在滞流底层，故主要热阻及温度差都集中在滞流底层。

√吸收6.对于大多数气体的稀溶液，气液平衡关系服从亨利定律，亨利系数E随温度的升高而增大。

（√）7.吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。

（×）8.吸收剂的选择主要考虑的是溶解度，溶解度大则吸收剂用量少，吸收速率也大，设备的尺寸便大。

（×）9.气体在溶液中的溶解度，其值随温度的升高而减小。

（√）10.吸收过程的总阻力等于气膜阻力和液膜阻力之差。

（×）11.吸收是化工单元操作的传热过程。

（×）12.填料是填料塔的核心，气、液两相在填料的表面上传热和传质。

（√）13.吸收塔内物质传递的主要方式为分子扩散。

（×）14.吸收过程的推动力是浓度差或分压差。

（√）15.气体的溶解度与气体的性质有关，与温度、压力关系不大。

（×）16.对同一种气体，温度越高，气体分压越大，则气体溶解度越大。

（×）17.温度升高时，气体在液体中的溶解度降低，享利系数增大。

（√）18.吸收操作的作用是分离气液混合物。

（×）19.气体在液体中溶解度大小与物系的温度和压强无关。

( ×)20.吸收进行的依据是混合气体中各组分的浓度不同。

（×）21.温度与压力升高有利于解析的进行。

（×）22.吸收操作，操作线必位于平衡线下方。

本文档如对你有帮助，请帮忙下载支持！• (119)第一章 流体流动与输送机械 第二章 非均相物系分离•…第三章 • • • • • • • • • • • • •第四章 蒸发 第五章 气体吸收人•人,、 、、＞ :蒸馏目录• (32)• (73)本文档如对你有帮助，请帮忙下载支持！第七章固体干燥• (119)第一章 流体流动与输送机械1.某烟道气的组成为 CQ13%, 2 76%, HO 11 % （体积％），试求此混合气体在温度 500 C 、压力101.3kPa 时的密度。

解：混合气体平均摩尔质量 •••混合密度879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40%及甲苯60%（质量％）的混合液密度。

101.3kPa , —操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。

若在大气压力为 75 kPaP 表 (P a +P 真)一P a(101.3+130) 75 156.3kPa4 .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。

33密度分别为 800 kg/m 和1000 kg/m 。

(2)P AP BpCpD6.为测得某容器内的压力， 采用如图所示的 U 形压力计，指示液为水银。

已知该液体密度为 900kg/m 3, h=0.8m , R=0.45m 。

试计算容器中液面上方的表压。

解:a 1a 20.4 128790.6867混合液密度3防871.8kg/m2.已知20C 时苯和甲苯的密度分别为3.某地区大气压力为的高原地区操作该吸收塔,且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少?解:P 绝 P aP 表 P a + P 表题4 附图已知油与水的h 1_ A_h 2■ C-(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。

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：ρρ222212112121pu g z p u g z ++=++4. 实际流体机械能衡算方程：f W pu g z p u g z ∑+++=++ρρ222212112121+5. 雷诺数：λμρ64Re ==du 6. 范宁公式：ρρμλfp dlu 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 ξ9.混合液体密度的计算：n wnB wB 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/s kg/s 整个管横截面上的平均流速：A Vs=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===A v 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：dy duμτ= μ为液体的黏度1Pa.s=1000cP15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 s x =Re ，u s 为主流区的流 速16 对于滞留流动，稳定段长度x 。