1第一章下 流体输送机械

流体输送设备第2章流体输送设备2.1 概述流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置流体输送机械在化⼯⽣产的作⽤：从低位输送到⾼位，从低压送⾄⾼压，从⼀处送⾄另⼀处。

2.1.1 对流体输送机械的基本要求（1）满⾜⼯艺上对流量和能量的要求(最为重要）；（2）结构简单，投资费⽤低；（3）运⾏可靠，效率⾼，⽇常维护费⽤低；（4）能适应被输送流体的特性，如腐蚀性、粘性、可燃性等。

2.1.2 流体输送机械的分类按输送流体的种类不同泵（液体）：离⼼泵、往复泵、旋转泵风机（⽓体）：通风机、⿎风机、压缩机，真空泵按作⽤原理不同：离⼼式、往复式、旋转式等本章主要讲解：流体输送机械的基本构造、作⽤原理、性能及根据⼯艺要求选择合适的输送设备。

2.2 离⼼泵离⼼泵是化⼯⽣产中最常⽤的⼀种液体输送机械，它的使⽤约占化⼯⽤泵的80～90％。

2.2.1 离⼼泵的⼯作原理和主要部件基本结构：蜗形泵壳，泵轴（轴封装置），叶轮启动前：将泵壳内灌满被输送的液体（灌泵）。

输送原理：泵轴带动叶轮旋转→液体旋转→离⼼⼒（p,u）→泵壳，A↑u↓p↑→液体以较⾼的压⼒，从压出⼝进⼊压出管，输送到所需的场所。

→中⼼真空→吸液⽓缚现象：启动前未灌泵，空⽓密度很⼩，离⼼⼒也很⼩。

吸⼊⼝处真空不⾜以将液体吸⼊泵内。

虽启动离⼼泵，但不能输送体。

此现象称为“⽓缚”。

说明离⼼泵⽆⾃吸能⼒。

防⽌：灌泵。

⽣产中⼀般把泵放在液⾯以下。

底阀（⽌逆阀），滤⽹是为了防⽌固体物质进⼊泵内。

2.2.2 离⼼泵的主要部件1. 叶轮叶轮是离⼼泵的最重要部件。

其作⽤是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提⾼。

按结构可分为以下三种：开式叶轮：叶轮两侧都没有盖板，制造简单，效率较低。

它适⽤于输送含杂质较多的液体。

半闭式叶轮：叶轮吸⼊⼝⼀侧没有前盖板，⽽另⼀侧有后盖板，它适⽤于输送含固体颗粒和杂质的液体。

闭式叶轮：闭式叶轮叶⽚两侧都有盖板，这种叶轮效率较⾼，应⽤最⼴。

百科名片化工原理化学工程学及其进展化学工程学，以化学、物理和数学原理为基础，研究物料在工业规模条件下，它所发生物理或化学点击此处添加图片说明状态变化的工业过程及这类工业过程所用装置的设计和操作的一门技术学科。

化学工程学的进展：三阶段：单元操作：20世纪初期。

单元操作的物理化学原理及定量计算方法，奠定了化学工程做为一门独立工程学科的基础。

“三传一反”概念：20世纪60年代多分支：20世纪60年代末。

形成了单元操作、传递过程、反应工程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及控制等完整体系。

目录英文名称0.1 化学工程学科的进展单元操作图书信息内容简介图书目录绪论第1章流体流动原理及应用第2章传热及传热设备第3章传质原理及应用第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离第5章固体干燥第6章其他单元附录化工原理（第三版上册）化工原理（第三版）（下册）内容简介目录一、上册二、下册英文名称0.1 化学工程学科的进展单元操作图书信息图书目录绪论第1章流体流动原理及应用第2章传热及传热设备第3章传质原理及应用第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离第5章固体干燥第6章其他单元附录化工原理（第三版上册）化工原理（第三版）（下册）内容简介目录一、上册二、下册展开编辑本段英文名称Chemical Engineering Principles编辑本段0.1 化学工程学科的进展单元操作化工生产是以化学变化或化学处理为主要特征的工业生产过程。

在化学工业中，对原料进行大规模的加工处理，使其不仅在状态与物理性质上发生变化，而且在化学性质生也发生变化，成为合乎要求的产品，这个过程即叫化工生产过程。

以氯碱生产为例说明化工生产过程的基本步骤。

可见，虽然电解反应为核心过程，但大量的物理操作占有很大比重。

另外象传热过程，不仅在制碱中，在制糖、制药、化肥中都需要，在传热过程物料的化学性质不变，遵循热量传递规律，通过热量交换的方式实现，所用设备均为换热器，作用都是提高或降低物料温度，为一普遍采用的操作方式。

化工原理第三版(陈敏恒)上下册课后思考题答案(精心整理版)第一章流体流动1、什么是连续性假定质点的含义是什么有什么条件连续性假设：假定流体是由大量质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。

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，但比分子自由程却要大得多。

2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态；欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。

3、粘性的物理本质是什么为什么温度上升,气体粘度上升,而液体粘度下降粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。

通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主，温度上升，热运动加剧，粘度上升。

液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。

4、静压强有什么特性①静止流体中，任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的；③压强各向传递。

7、为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好由静力学方程可以导出pH(冷-热)g，所以H增加，压差增加，拔风量大。

8、什么叫均匀分布什么叫均匀流段均匀分布指速度分布大小均匀；均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。

9、伯努利方程的应用条件有哪些重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。

12、层流与湍流的本质区别是什么区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。

13、雷诺数的物理意义是什么物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。

14、何谓泊谡叶方程其应用条件有哪些32lu应用条件：不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。

d215、何谓水力光滑管何谓完全湍流粗糙管当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。

化工原理（1~5章）复习题绪论1、单元操作的定义？答：艺过程中遵循相同的基本原理，只改变物料状态或物理性质，不改变物料化学性质的过程。

2、列举化工生产中常见的单元操作（至少3个），并说明各自的过程原理与目的？答：流体输送：输入机械能将一定量流体由一处送到另一处。

沉降：利用密度差，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、液滴或气泡。

过滤：根据尺寸不同的截留，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒。

换热：利用温度差输入或移出热量，使物料升温、降温或改变相态。

蒸馏：利用各组分间挥发度不同，使液体或汽液混合物分离。

吸收：利用各组分在溶剂中的溶解度不同，分离气体混合物。

萃取：利用各组分在萃取剂中的溶解度不同，分离液体混合物。

干燥：加热湿固体物料，使之干燥。

3、研究单元操作的基本工具？（不考）答：①物料衡算：质量守恒定律—在一个单元过程中，进入的物料量等于排出的物料量与积累的物料量之和。

②能量衡算：能量守恒定律。

③物系的平衡关系—指物系的传热或传质过程进行的方向和达到的极限。

④过程速率—过程由不平衡状态向平衡状态进行的快慢。

⑤经济核算：化工过程进行的根本依据。

第一章流体流动一、填空及选择题1、某设备的真空表读数为200mmHg，则它的绝对压强为（560 ）mmHg。

当地大气压为101.3×103Pa。

2、孔板流量计均属于（节流）式流量计，是用（压差）来反映流量的。

转子流量计属于（定压）式流量计，是通过（环隙面积的变化）来反映流量的。

3、根据流体力学原理设计的流量（流速）计中，用于测量大直径气体管路上速度分布的是（ C ）；能量损失最大的是（ A ）；对流量变化反映最灵敏的是（ A ）。

A、孔板流量计；B、文丘里流量计；C、测速管；D、转子流量计4、测量管内流体流动参数（如流速、流量、压力等）时，测量点一般应选在管路的（ A ）。

A、稳定段长度之后；B、稳定段长度之前；C、流量调节阀之后；D、流量调节阀之前5、测流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量计两端压差值（不变）；孔板流量计两端压差值（增大）。

化⼯原理公式及各个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 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 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 ??λ-=，dxdtQ 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 t t 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=0.4，冷却时k=0.3 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：p 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：+=--22111122111ln p 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 -=04.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。

第二章 流体输送设备§1 概述 2-1 流体输送概述气体的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。

液体的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。

固体的输送，特别是粉粒状固体，可采用流态化的方法，使气-固两相形成液体状物流，然后输送，即气力输送。

流体输送在化工中用处十分广泛，有化工厂的地方，就有流体输送。

流体输送机械主要分为三大类：（1）离心式。

靠离心力作用于流体，达到输送物料的目的。

有离心泵、多级离心泵、离心鼓风机、离心通风机、离心压缩机等。

（2）正位移式。

靠机械推动流体，达到输送流体的目的。

有往复泵、齿轮泵、螺杆泵、罗茨风机、水环式真空泵、往复真空泵、气动隔膜泵、往复压缩机等。

（3）离心－正位移式。

既有离心力作用，又有机械推动作用的流体输送机械。

有漩涡泵、轴流泵、轴流风机。

象喷射泵属于流体作用输送机械。

本章主要研究连续输送机械的原理、结构及设计选型。

§2 离心泵及其计算 2-2 离心泵构造及原理若将某池子热水送至高m 10的凉水塔，倘若外界不提供机械能，水能自动由低处向高处流吗？显然是不能的，如图2-1所示，我们在池面与凉水塔液面列柏努利方程得：图2-1 流体输送示意图f e h gu g p z h g u g p z +++=+++2222222111ρρ∵00211===p p z ，(表压)，01012==u m z ，，若泵未有开动，则：0=e h代入上式得： gud l le 21010000022⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=+++λ∴dl l gu e++⨯-=λ121022 2u 为虚数 此计算说明，泵不开动，热水就不可能流向凉水架，就需要外界提供机械能量。

能对流体提供机械能量的机器，称为流体输送机械。

离心泵是重要的输送液体的机械之一。

如图2-2 所示，离心泵主要由叶轮和泵壳所组成。

图2-2 离心泵构造示意图先将液体注满泵壳，叶轮高速旋转，将液体甩向叶轮外缘，产生高的动压头⎪⎪⎭⎫⎝⎛g u 22，由于泵壳液体通道设计成截面逐渐扩大的形状，高速流体逐渐减速，由动压头转变为静压头⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛g P ρ，即流体出泵壳时，表现为具有高压的液体。

化工原理课程综合复习提纲化工原理重要单元主要公式汇总第1章 流体流动一、机械能衡算方程式 本章内容的核心公式是机械能衡算方程式：g2ud L g 2u g P Z H g 2u g P Z 22222e 2111⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=+++∑ζλρρ （单位：J/N=m ） （1-1） 应用公式（1-1）注意以下几点：（1） 稳定流动、不可压缩性流体、自1-1至2-2的控制体内流体连续。

（2） Z 1、Z 2选择同一水平基准面，通常选择地平面或控制体1-1、2-2中的较低的一个。

（3） P 1、P 2同时以绝对压计或同时以表压计，并且注意单位均统一到N/m 2 。

（4） 自高位槽或高压容器向其他地方输送流体时一般不需要流体输送机械，此时，H e =0 。

（5） 公式中的每一项均是单位流体的能量，每牛顿流体的能量焦耳，形式上的单位是米。

H e 是流体输送机械加给每牛顿流体的能量焦耳数,阻力损失项亦是每牛顿流体的能量损失焦耳数。

（6） 根据所取的1-1、2-2截面的性质，灵活地确定u 1、u 2的数值。

（7） 阻力损失项中的流速取产生阻力损失的管段上的流速，有时管段不止一段。

（8） 若控制体内的阀门关闭，1-1、2-2截面上的流体能量便不再有任何关系。

（9） 若在等直径的管段，无流体输送机械，阻力损失可以忽略，（1-1）式变成流体静力学的形式。

应用公式（1-1）可解决以下方面的问题：（1） 在确定的控制体中，达到一定的流量，确定流体输送机械加给每牛顿流体的能量焦耳数及功率。

（2） 在确定的控制体中，达到一定的流量，确定起始截面1-1的高度或压强。

（3） 在确定的控制体中，可达到的流量（流速）。

（4） 在确定的控制体中，达到一定的流量，确定管径。

公式（1-1）的另两种形式：2udL2u P g Z w 2u P g Z 22222e 2111⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=+++∑ζλρρ （单位：J/kg ） （1-2） ρζλρρρρρ2ud L 2u P g Z g H 2u P g Z 22222e 2111⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=+++∑ （单位：J/m 3=N/m 2） (1-3)因为机械能衡算式中的每一项均是单位流体的能量，故计算流体输送机械的功率时应注意流体的总流量V q (单位：m 3/s)。