化工原理第三章 液体的搅拌

第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。

连续性假定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。

拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。

欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。

定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p不随时间而变化。

轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。

流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。

系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。

控制体是采用欧拉法考察流体的。

理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。

粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。

通常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。

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。

总势能流体的压强能与位能之和。

可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。

有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。

伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。

平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原那么的。

动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。

均匀分布同一横截面上流体速度相同。

均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。

层流与湍流的本质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。

稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反响。

定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。

边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。

边界层别离现象在逆压强梯度下，因外层流体的动量来不及传给边界层，而形成边界层脱体的现象。

陈敏恒《化工原理》第5版上册配套考研题库陈敏恒《化工原理》（第5版）（上册）配套题库【考研真题精选＋章节题库】目录第一部分考研真题精选一、选择题二、填空题三、简答题四、计算题第二部分章节题库绪论第1章流体流动第2章流体输送机械第3章液体的搅拌第4章流体通过颗粒层的流动第5章颗粒的沉降和流态化第6章传热第7章蒸发•试看部分内容考研真题精选一、选择题1流体在圆形直管中流动时，若流动已进入完全湍流区，则随着流速的增大，下列四种论述中正确的是（）。

[华南理工大学2017年研]A．摩擦系数减少，阻力损失增大B．摩擦系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，阻力损失与流速的平方成正比C．摩擦系数减少，阻力损失不变D．摩擦系数与流速无关，阻力损失与流速的平方成正比【答案】D查看答案【解析】当流体进入完全湍流区时，摩擦系数和粗糙程度有关，而随着流速的增大，摩擦系数不变，由阻力损失公式可知，阻力损失只与流速的平方成正比。

2层流与湍流的本质区别是（）。

[中南大学2012年研]A．湍流流速＞层流流速B．流道截面大的为湍流，截面小的为层流C．层流的雷诺数＜湍流的雷诺数D．层流无径向脉动，而湍流有径向脉动【答案】D查看答案【解析】流体做层流流动时，其质点做有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。

流体做湍流流动时，其质点做不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的漩涡，即湍流向前运动的同时，还有径向脉动。

3一台正在工作的往复泵，关于其流量表述正确的是（）。

[浙江大学2014年研]A．实际流量与出口阀的开度有关B．实际流量与活塞的行程（移动距离）无关C．实际流量与电机转速无关D．实际流量与泵的扬程在一定范围内有关【答案】C查看答案【解析】往复泵的流量（排液能力）只与泵的几何尺寸和活塞的往复次数有关，而与泵的压头及管路情况无关，即无论在什么压头下工作，只要往复一次，泵就排出一定体积的液体，所以往复泵是一种典型的容积式泵。

4离心泵的调节阀关小时，（）。

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，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?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。

15、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。

化工原理流体流动
化工原理中的流体流动是一个重要的研究领域，它涉及到各种物质在化工过程中的传输、混合、分离等关键过程。

在化工流体流动中，流体的性质和流动行为对化工过程的效率和产品质量具有重要影响。

在流体流动的研究中，我们通常会涉及到不同的流动模式，如层流、湍流等。

层流是指流体在管道中以规则的、层次分明的方式流动，其粘滞作用较强，流速均匀。

湍流则是一种不规则的、紊乱的流动方式，其粘滞作用较弱，流速不均匀。

在化工过程中，通常会通过控制流体的流动模式来达到更好的传输效果。

另外，在化工流体流动中，物质的输送也是一个重要的问题。

液体在管道中的流动主要通过压力差和重力来实现，而气体的流动则主要受到压力差和浓度差的影响。

我们可以通过调节管道的形状和尺寸，以及控制流体的流速和粘度来实现物质的有效输送。

此外，在化工过程中，流体的混合和分离也是一个重要的问题。

混合是指将不同的物质进行均匀混合，以达到一定的反应效果或产品质量。

分离则是将混合物中的不同组分分离出来，以达到对应的目的。

在化工过程中，我们通常会使用各种设备和技术来实现流体的混合和分离，如搅拌器、离心机等。

总之，化工原理中的流体流动是一个复杂而重要的研究领域。

通过深入了解流体的性质和流动行为，我们可以更好地控制化
工过程中的传输、混合和分离等关键环节，以提高生产效率和产品质量。

化工原理流体流动的应用及实例1. 简介流体力学是研究流体运动规律的科学，广泛应用于化工工程中。

在化工过程中，流体的流动对于反应速率、传热效果和工艺效率等方面都起着重要作用。

本文将介绍化工原理中流体流动的应用及实例。

2. 流体流动的分类在化工领域中，流体流动可以分为两类：衡流和非衡流。

2.1 衡流衡流是指流体在管道内的流动，具有稳定的流速和压力分布。

它满足连续性方程、动量方程和能量方程。

衡流流动可以通过流速、流量和压降等参数来描述。

2.2 非衡流非衡流是指流体在化工设备中非常复杂的流动情况，包括回流、湍流、涡流等。

非衡流较难用传统的流体力学方程来描述，通常需要借助数值模拟等方法进行分析。

3. 流体流动的应用流体流动在化工过程中有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 液体搅拌在化工工艺中，往往需要将不同组分的液体充分混合，以实现化学反应或增加反应效果。

液体搅拌是一种常用的方法，通过产生旋涡和湍流，使不同组分快速混合。

常见的液体搅拌设备有搅拌罐、搅拌桨等。

3.2 气体输送在化工过程中，常常需要将气体从一个设备输送到另一个设备，如将废气排放到废气处理系统中。

气体输送需要考虑管道阻力、泵站、阀门等因素的影响，以确保气体顺利输送。

3.3 流体分离在一些化工过程中，需要将混合物中的不同组分进行分离，以实现纯化或回收。

常见的分离方法包括离心分离、膜分离等。

通过合理设计分离设备，可以实现高效的流体分离。

3.4 流体反应化工反应通常需要在特定的流体环境下进行，以实现理想的反应速率和产物选择性。

流体流动可以通过改变反应器的结构和内部流动形式，调控反应条件和传热效果，从而达到理想的反应效果。

4. 实例分析4.1 反应塔反应塔是一种常见的化工设备，用于进行气液或液液相的反应。

在反应过程中，通过改变反应塔内部的流动形式和液滴分布，可以实现理想的反应条件。

例如，在苯和氯气反应过程中，通过调节氯气的进料位置和流量，可以控制苯的氯化程度。

化⼯原理课后思考题参考答案第⼆章流体输送机械2-1 流体输送机械有何作⽤答：提⾼流体的位能、静压能、流速，克服管路阻⼒。

2-2 离⼼泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体启动后，液体在泵内是怎样提⾼压⼒的泵⼊⼝的压⼒处于什么状体答：离⼼泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空⽓。

由于空⽓的密度很⼩，所产⽣的离⼼⼒也很⼩。

此时，在吸⼊⼝处所形成的真空不⾜以将液体吸⼊泵内。

虽启动离⼼泵，但不能输送液体（⽓缚）；启动后泵轴带动叶轮旋转，叶⽚之间的液体随叶轮⼀起旋转，在离⼼⼒的作⽤下，液体沿着叶⽚间的通道从叶轮中⼼进⼝位置处被甩到叶轮外围，以很⾼的速度流⼊泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截⾯逐渐扩⼤，⼤部分动能转变为静压能。

泵⼊⼝处于⼀定的真空状态（或负压）2-3 离⼼泵的主要特性参数有哪些其定义与单位是什么1、流量q v: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。

2、扬程H：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N，m3、功率与效率：轴功率P ：泵轴所需的功率。

或电动机传给泵轴的功率。

有效功率P e ：gH q v ρ=e P效率η：p P e =η 2-4 离⼼泵的特性曲线有⼏条其曲线的形状是什么样⼦离⼼泵启动时，为什么要关闭出⼝阀门答：1、离⼼泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。

共三条；2、离⼼泵的压头H ⼀般随流量加⼤⽽下降离⼼泵的轴功率P 在流量为零时为最⼩，随流量的增⼤⽽上升。

η与q v 先增⼤，后减⼩。

额定流量下泵的效率最⾼。

该最⾼效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳⼯况参数。

3、关闭出⼝阀，使电动机的启动电流减⾄最⼩，以保护电动机。

2-5 什么是液体输送机械的扬程离⼼泵的扬程与流量的关系是怎样测定的液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量2、在泵的进、出⼝管路处分别安装真空表和压⼒表，在这两处管路截⾯1、2间列伯努利⽅程得：f V M H gu u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ3、离⼼泵的流量、压头均与液体密度⽆关，效率也不随液体密度⽽改变，因⽽当被输送液体密度发⽣变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正⽐。

何谓轨线？何谓流线？为何流线互不订交？99答：轨线是同一流体质点在不一样时辰所占空间地点的连线；流线是采纳欧拉法观察的结果，流线上各点的切线表示该点的速度方向；因为同一点只有一个速度，由此可知，流线互不订交。

2. 动能校订系数α为何老是大于、等于1的？试说明原由？00简述数学模型法例划实验的主要步骤。

00、03、06、10答：数学模型实验研究方法立足于对所研究过程的深刻理解，按以下主要步骤进行工作：①将复杂的真切过程自己化简成易于用数学方程式描绘的物理模型；②将所获取的物理模型进行数学描绘即成立数学模型；③经过实验对数学模型的合理性进行查验并测定模型参数。

4. 流体流动过程中，稳固性是指什么？定态性是指什么？01简述因次论指导下的实验研究方法的主要步骤。

01、04答：因次剖析法的详细步骤：①找出影响过程的独立变量；②确立独立变量所波及的根本因次；③结构因变量和自变量的函数式，往常以指数方程的形式表示；④用根本因次表示所有独立变量的因次，并出各独立变量的因次式；⑤依照物理方程的因次一致性原那么和π定理获取准数方程；⑥经过实验概括总结准数方程的详细函数式。

层流与湍流的实质差别是什么？02答：湍流的最根本特色是出现了径向的速度脉动。

当流体在管内层流时，只有轴向速度而无径向速度，牛顿型流体听从牛顿粘性定律；但是在湍流时，流体质点沿管道流动的同时还出现了径向的随机脉动，这类脉动加快了径向的动量、热量和质量的传质，动量的传达不单因因为分子运动，而根源于流体质点的横向脉动速度。

非牛顿流体中，塑性流体的特色是什么？02、05、06、10答：含固体量许多的悬浮体常表现出塑性的力学特色，即只有当施加的剪应力大于某一临界值〔折服应力〕以后才开始流动，流动发生后，往常拥有剪切稀化性质，也可能在某一剪切率范围内有剪切增稠现象。

8. 什么是流体流动的界限层？界限层分离的条件是什么？03答：因为流体粘性的作用，凑近壁面的流体将接踵受阻而降速，跟着流体沿壁面前流动，流体受影响的地区渐渐扩大，而流速降为未受边壁影响流速的99%之内的地区即为界限层。