流体流动知识点
一、 流体静力学基本方程式
或
注意：1、应用条件：静止的连通着的同一种连续的流体。
2、压强的表示方法：
绝压—大气压=表压 表压常由压强表来测量； 大气压—绝压=真空度 真空度常由真空表来测量。 3、压强单位的换算： 1atm=760mmHg===cm2=
4、应用：水平管路上两点间压强差与U 型管压差计读数R 的关系：
处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须时静止、连续和同一种液体 二、定态流动系统的连续性方程式––––物料衡算式
二、 定态流动的柏努利方程式––––能量衡算式
以单位质量流体（1kg 流体）为基准的伯努利方程：
讨论点：1、流体的流动满足连续性假设。
)
(2112z z g p p -+=ρgh
p p ρ+=0gR
p p A )(21ρρ-=-常数
常数=====≠ρρρρuA A u A u w s A ΛΛ222111,常数
常数======uA A u A u V s A
ΛΛ2211,
ρ2
1221221///圆形管中流动
,常数d d A A u u A ===ρf
h u P gZ We u P gZ ∑+++=+++2
22
2
222111ρρ
2、理想流体，无外功输入时，机械能守恒式：
3、可压缩流体,当Δp/p 1<20%,仍可用上式，且ρ=ρm 。
4、注意运用柏努利方程式解题时的一般步骤，截面与基准面选取的原则。
5、流体密度ρ的计算： 理想气体 ρ=PM/RT 混合气体
混合液体
上式中：x vi ––––体积分率；x wi ––––质量分率。
6、gz 、u 2/2、p/ρ三项表示流体本身具有的能量，即位能、动能和静压能。∑h f 为流经系统的能量损失。We 为流体在两截面间所获得的有效功，是决定流体输送设备重要参数。输送设备有效功率Ne=We·w s ，轴功率N=Ne/η（W ）
7、以单位重量流体为基准的伯努利方程, 各项的单位为m ：
[m]
22
112212g 22f P u P u
Z He Z H g g g
ρρ+++=+++
以单位体积流体为基准的伯努利方程,各项的单位为Pa ：
[]
22
e f a f f
u W gh p h p p h ρ
ρρρρ?=+?++∑?=∑而
2
22
2222111
u P gZ u P gZ +
+=++ρρvn
n v v m x x x ρρρρ+++=Λ2211f e H g
u g p Z H +?+?+?=22
ρn
wn
w m
w m
x x x ρρρρ+
++
=
Λ2
2
1
1
22
12
112222
f u u gZ P We gZ P h ρρρρρρ+++=+++∑
3、流型的比较： ①质点的运动方式；
②速度分布，层流：抛物线型，平均速度为最大速度的倍； 湍流：碰撞和混和使速度平均化。
③阻力---层流：粘度内摩擦力，湍流：粘度内摩擦力+湍流切应力。 四、柏努利式中的∑h f （一）流动类型： 1、雷诺准数Re 及流型
Re=du ρ/μ=du/ν，μ为动力粘度，单位为[Pa·S]； ν=μ/ρ为运动粘度，单位[m 2/s]。 层流：Re ≤2000， 湍流：Re ≥4000；
2000 气体的粘度随温度升高而增加，液体的粘度随温度升高而降低。 （二）流体在管内流动时的阻力损失 [J/kg] 1、直管阻力损失h f 范宁公式(层流、湍流均适用). 层流： 哈根—泊稷叶公式。 ' f f f h h h +=∑ρ λ f f p u d l h ?= =2 2 2 3264 )(d lu h R R f f e e ρμλλ= ==或即 湍流区（非阻力平方区）： 高度湍流区（阻力平方区）： 具体的定性关系参见摩擦因数图，并定量分析h f 与u 之间的关系 推广到非圆型管 注：不能用de 来计算截面积、流速等物理量。 2、局部阻力损失'f h ①阻力系数法， 2' 1.00.52 f u h ζ ζζ===出口进口 ②当量长度法， 2'2 e f l u h d λ= 注意：截面取管出口内外侧，对动能项及出口阻力损失项的计算有所不同。 当管径不变时， 2 ()() 2 e l l u h f d λζ∑+∑=+∑ 在变径管中作稳定流动时，不同管径的管路加和， 2 i ()() 2 i ei i i l l u hf d λζ∑+∑=+∑∑ 流体在水平变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。 流体在水平等径管中作稳定流动流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长不变。流体流动时的摩擦阻力损失h f 所损失的是机械能中的静压能项。 完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数数值只取决于相对粗糙度。 ) ,(d R f e ε λ=) ( d f ε λ=润湿周边长 流通截面积 ?===44H e r d d 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小时，水流量将减小，摩擦系数增大，管道总阻力不变。 五、管路计算 I. 并联管路：1、 2、 各支路阻力损失相等。 即并联管路的特点是： （1）并联管段的压强降相等； （2）主管流量等于并联的各管段流量之和； （3）并联各管段中管子长、直径小的管段通过的流量小。 II ．分支管路：1、 2、分支点处至各支管终了时的总机械能和能量损失之和相等。 六、柏努利方程式在流量测量中的运用 1、毕托管用来测量管道中流体的点速度。 2、孔板流量计为定截面变压差流量计，用来测量管道中流体的流量。随着Re 增大其孔流系数C 0先减小，后保持为定值。 3、转子流量计为定压差变截面流量计。注意：转子流量计的校正。 测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。 习 题 一、填空 1、边长为a 的正方形管道，其当量直径de 为 。（a ） 3 21V V V V ++=3 21f f f f h h h h ∑=∑=∑=∑3 21V V V V ++= 2、在定态流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。则细管内水的流速为粗管内流速的___________倍。（4） 3、流体在圆管内流动时的摩擦阻力可分为__ 和___两种。局部阻力的计算方法有___________法和_________法。（直管阻力，局部阻力，阻力系数，当量长度） 4、在静止的同一种连续流体的内部，各截面上___能与____能之和为常数。（位，静压） 5、开口U型管压差计是基于____原理的测压装置，它可以测量管路中________上的_________或__________。（流体静力学任意截面表压强真空度） 6、流体在管内作湍流流动时，在紧贴管壁处速度为______,邻近管壁处存在____层，且Re值越大，则该层厚度越____。（零，滞流（或层流）内薄（或小） 7、实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能___守恒。因实际流体流动时有_________。（不，摩擦阻力） 8、流体在一段装有若干个管件的等径直管中流过的总能量损失的通式为 ________，它的单位为______。（ 2 () () 2 e l l u hf d λζ ∑+ ∑=+∑，J/kg） 9、定态流动时，不可压缩理想流体在管道中流过时各截面上____相等。它们是_____________之和，每一种能量____________，但可以互相转换。（总机械能；位能、动能和静压能、不一定相等） 10、某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境大气压强为640mmHg，则它的绝对压强为_________Pa。（640-500=140mmHg＝140×＝×104Pa。） 11、流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_________形曲线，中心最大速度为平均速度的_____倍。此时摩擦系数λ与_____无关，只随________加大而____。（抛物线，2，ε/d，Re，减小） 12、流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数λ与__及___有关。在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于_____线。（Re，ε/d，水平） 二、选择题 1、判断流体流动类型的是（ B ） （A） Eu准数（B） Re准数（C）ε/d （D）Δp f 2、流体在圆形直管内作定态流动，雷诺准数Re=1500，则其摩擦系数应为（ B ）（A） (B) (C) (D) 无法确定 3、在法定单位制中，粘度的单位为（ D ） （A）cp （B）p （C）g/( ) （D）Pa s 4、在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（ D ） （A）同一种流体内部（B）连通着的两种流体 （C）同一种连续流体（D）同一水平面上，同一种连续的流体 5、在一水平变径管道，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时，U管压差计测量的是（ C ） （A） A、B两截面间的总能量损失（B） A、B两截面间的动能差 （C） A、B两截面间的压强差（D） A、B两截面间的局部阻力 5、管路由直径为Φ57×的细管，逐渐扩大到Φ108×4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s。则在粗管内的流速为（ B ） （A） 2m/s （B）1m/s （C） s （D） s 6、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ D ）（A）速度相等（B）体积流量相等（C）速度逐渐减小（D）质量流速相等 7、湍流与滞流的本质区别是（ C ） (A) 湍流的流速大于滞流的 (B) 湍流的Re值大于滞流的 (C) 滞流无径向脉动，湍流有径向脉动 (D) 湍流时边界层较薄 8、在阻力平方区内，摩擦系数λ（ C ） （A）为常数，与Re，ε/d 均无关（B）随Re值加大而减小 （C）与Re值无关，是ε/d的函数（D）是Re值与ε/d的函数 9、流体在圆形直管中作滞流流动时，其直管阻力损失与流速u的关系为（B） A、与u2成正比 B、与u成正比 C、与成正比 D、与成正比 三、判断题 1、在计算突然扩大及突然缩小的局部阻力时，公式中的流速应该用小管中的流速。（√） 2、不可压缩的理想流体在管道内作定态流动，若无外功加入时，则流体在任一截面上的总压头为一常数。（√） 3、流体在管道任意截面径向上各点的速度都是相同的，我们把它称为平均流速。（×） 4、在同一种连续流体内，处于同一水平面上各点的压强都相等。（×） 5、某定态流动系统中，若管路上安装有若干个管件、阀门和若干台泵，则此管路就不能运用连续性方程式进行计算。（×） 6、用U管压力计测量管路中两点的压强差，其压差值只与读数R和两流体的密度差有关，而与U管的粗细、长短无关。（√） 流体输送机械 知识点 一、工作原理 基本部件：叶轮（6~12片后弯叶片）；泵壳（蜗壳）（集液和能量转换装置）；轴封装置（填料函、机械端面密封）。 原理：借助高速旋转的叶轮不断吸入、排出液体。 注意：离心泵无自吸能力，因此在启动前必须先灌泵，且吸入管路必须有底阀，否则将发生“气缚”现象。 某离心泵运行一年后如发现有气缚现象，则应检查进口管路是否有泄漏现象。 1、压头H ，又称扬程 f p H Z H g ρ?=?+ + 2、有效功率 ()102e e s HQ N W w HgQ N kw ρρ η === 轴功率 3、离心泵的特性曲线通常包括 H-Q ，N-Q ，η-Q 曲线，这些曲线表示在一定转速下输送某种定的液体时泵的性能。由N-Q 线上可看出：Q=0时，N=Nmin 所以启动泵和停泵都应关闭泵的出口阀。 离心泵特性曲线测定实验，泵启动后,开启离心泵出口阀，出水管不出水，而泵进口处真空表指示真空度很高，可能出现的故障原因是吸入管路堵塞。 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头减少，流量减少，效率减少，轴功率增大。 三、离心泵的工作点 1、泵在管路中的工作点为离心泵特性曲线（H-Q ）与管路特性曲线（He-Qe ）的交点。管路特性曲线为：He=K+BQe 2 2、工作点的调节：既可改变He-Qe 来实现（改变阀门的开度），又可通过改变 H-Q来实现（改变泵的转速，叶轮的直径及泵的串、并联操作）。具体措施有改变阀门的开度，改变泵的转速，叶轮的直径及泵的串、并联操作。 两台同样的离心泵并联压头不变而流量加倍，串联则流量不变压头加倍。 四、离心泵的安装高度Hg 为避免气蚀现象的发生，离心泵的安装高度小于等于允许按安装高度Hg，注意气蚀现象产生的原因。 离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生气蚀现象。 习题 一、填空 1、离心泵的主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。 2、离心泵的泵壳制成蜗壳形，其作用有二：A、汇集液体；B、转能装置，即是使部分动能转换为静压能。 3、离心泵的主要性能参数有流量、轴功率、压头、效率、气蚀余量等。 4、离心泵特性曲线包括 H-Q、 N-Q、和η-Q三条曲线。它们是在一定转速下，用常温清水为介质，通过实验测得的。 5、离心泵的压头（又称扬程）指是泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量，它的单位是m。 6、离心泵安装在一定管路上，其工作点是泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。 7、若被输送的粘度大于常温下清水的粘度时，则离心泵的压头减少，流量减少，效率下降，轴功率增大。 8、离心泵将低位敝口水池的水送到高位敝口水槽中，若改送密度为1200Kg/m3，而其他性质与水相同的液体，则泵的流量不变，压头不变，轴功率增大。 10、离心泵通常采用出口阀门调节流量： 二、选择 14、当其他条件不变，仅液体的密度改变时，离心泵的压头H和轴功率N的变化为（ B ） A、H、N均不变 B、H不变，N改变 C、H改变，N不变 D、H、N均改变 15、离心泵的轴功率是（ C ） A、在流量为零时最大 B、在压头最大时最大 C、在流量为零时最小 D、在工作点处最小 18、离心泵的效率η与流量Q的关系为（ B ） A、Q增大则η增大 B、Q增大，η先增大后减小 C、Q增大则η减小 D、Q增大，η先减小后增大 19、离心泵的轴功率N与流量Q的关系为（ A ） A、Q增大，N增大 B、Q增大，N先增大后减小 C、Q增大，N减小 D、Q增大，N先减小后增大 21、离心泵停止操作时，应（ A ） A、先关出口阀后停电 B、先停电后关出口阀 C、先关出口阀或先停电均可 D、单机泵先停电，多级泵先关出口阀 22、离心泵的工作点是指（ D ） A、与泵最高效率时对应的点 B、由泵的特性曲线所决定的点 C、由管路特性所决定的点 D、泵的特性曲线与管路特性曲线的交点 三、判断 1、离心泵的效率不随所输送液体的密度变化而变化。 （√ ） 2、离心泵启动前需要向泵充满被输送的液体，否则将可能发生气蚀现象。（×） 3、离心泵的安装高度超过允许吸上高度时，将可能发生气缚现象。 （ × ） 4、离心泵的铭牌上标出的性能参数是指该泵在运行时效率最高点的性能参数。（ √ ） 5、离心泵的工作点是泵的特性曲线H-Q 与其所在的管路特性曲线He-Qe 的交点。 （ √ ） 7、离心泵通常采用改变泵的转速方法来调节流量。（ × ） 四、计算题 1、如图所示，某车间要将地面敞口贮槽内密度为1120Kg/m 3的溶液送至高位槽内，槽内表压强为×104Pa ，需要的送液量为120 m 3/h ，输送管路为φ140×的钢管，其计算总长度为140m （包括直管长度和所有局部阻力的当量长度），两液面高度差Δz ＝11m ，摩擦系数λ为。试问能否送用n ＝2900r/min 、Q ＝132m 3/h 、H ＝30m 的离心水泵（溶液性质与水相近） 解：（1）（必须计算出输送 系统所需的流量、压头与离心泵的Q 、H 进行比较后才 能确定能否选用该泵。） 在图中两液面间列伯努利方程得 2 2e f p u H Z H g g ρ??=?+++ 式：Δz ＝11m ，Δu ＝0， 4 4 3.92?100 3.92?10p ?=-= Pa 管内流速：2 120/3600 2.474/(0.131) 4 u m s π = = 22 140(2.474).0.039.9720.13129.81 e f l l u H m d g λ+∑=?=??=? 把以上各值代入，可得： 4 3.9210119.972 4.5411209.81 He m ?=++=? （确定能否选用） 输送系统所需的流量Qe ＝120 m 3/h ，压头He ＝，而离心泵能提供的流量Q ＝132 m 3/h>Qe ，提供的压头30m>He ；且溶液的性质与水相近，故能选用该水泵。 2、离心泵在一定输送流量范围和转速下，压头和流量间关系可表示为H ＝25－（式中H 单位为m ，Q 单位为m 3/min ）。若将该泵安装在特定管路内，该管路特性方程可表示为220 1.86e He Q =+（式中He 单位为m ，Qe 为m 3/min ）。试求： （1）输送常温下清水时，该泵的流量、压头和轴功率。 （2）输送密度为1200Kg/m 3的水溶液时，该泵的流量、压头和轴功率。假设该泵的效率为60％。 解：根据离心泵的工作点定义可得：Q=Qe H=He 1、求输送常温下清水时，该泵的性能。 由H=He 可得：2225 2.020 1.86e Q Q -=+ 解出Q ＝min =h=s 2225 2.0252(1.138)22.4H Q m =-=-?= 1.138 22.41000 60 6.9421021020.6 QHP N kW η??===? 2、求输送密度为1200Kg/m 3的水溶液时，该泵的性能。当输送液体的密度改变 时，泵的流量和压头不变。故 3'0.019/Q Q m s == '22.4H H m == 而轴功率发生变化 0.01922.41200 '8.3451021020.6 QH N Kw ρη??= ==? 非均相分离知识点 四、重力沉降设备 降尘室的生产能力：t Vs u bl ≤ 含尘气体的最大处理量为降尘室底面积bl 与沉降速度ut 的乘积，与降尘室的 高度无关。 五、恒压过滤基本方程式 () 2 2()e e V V KA θθ+=+ 或 ()2 ()e e q q K θθ+=+ 22e e V KA θ= 或 2e e q K θ= 222e V VV KA θ+= 或 22e q qq K θ+= 12s K k p -=? 1k rv μ= 六、滤饼的洗涤 1、洗涤速率 洗涤速率指单位时间内消耗的洗水体积即 ()w w dV u d θ = ①横穿洗法： 1()()4w w E dV dV u d d θθ== ②置换洗法： ()()w w E dV dV u d d θθ == 2、洗涤时间 以w V 的洗水洗涤滤饼，洗涤时间:w w w V u θ= 七、间隙过滤机的生产能力 操作周期：w D T θθθ=++ 生产能力：V Q T = 习 题 一、填空 4、在规定的沉降速度 条件下，降尘室的生产能力只取决于_____________ 而与其__________________无关。（降尘室底面积；高度） s t V Au = 5、过滤常数是K 由__________及___________决定的常数；而介质常数 与 是反映________________的常数。 （物料特性 过滤压强差 e q 或e V e θ 过滤介质阻力大小） 6、 过滤操作有_____和______两种典型方式。（恒压过滤 恒速过滤 ） 9、沉降操作是指在某种 中利用分散相和连续相之间的 差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。沉降过程有 沉 降和 沉降两种方式。（力场；密度；重力；离心） 13、实现过滤操作的外力可以是 、 或 。 （重力；压强差；惯性离心力） 17、 用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量 ，生产能力 。(增加；不变) 分析：由恒压过滤方程 W D V V Q T θθθ= =++ 可知滤液量随过滤时间的增大而增加。 而间歇过滤机的生产能力。 可知生产能力只与操作周期有关。 二、选择题 3、某粒径的颗粒在降尘室中沉降，若降尘室的高度增加一倍，则该降尘室的生产能力将（ C ）。 （A ）增加一倍 （B ）为原来的1/2 （C ）不变 （D ）不确定 5、以下表达式中正确的是（ A ）。 2()e dV A p d r V V θμυ?= + A 、过滤速率与过滤面积的平方成正比 B 、过滤速率与过滤面积成正比 C 、过滤速率与所得滤液体积成正比 D 、过滤速率与虚拟滤液体积成正比 判断题 2、 过滤操作属于定态操作。（ × ） 8、连续过滤机中进行的过滤都是恒压过滤，间歇过滤机中也多为恒压过滤。（ √ ） 传热 基本知识 一、传热速率 t Q R ∑?=∑ Δt 为传热温差，R 为整个传热面的热阻 平壁导热的热阻：b R s λ= 圆筒壁导热热阻：m b R s λ= 21b r r =-为圆筒壁的厚度； 2m m s r L π=为圆筒壁的对数平均面积； 21 21 ln m r r r r r -= 为圆筒壁的对数平均半径。 对流传热热阻：1R s α= 二、热量衡算 若忽略热损失时，热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量 1221()()h h h c c c Q W I I W I I =-=- 流体无相变：I Cp t ?=? c 三、总传热速率方程 m Q ks t =? 传热面积：002s r L π=（我国以外表面积为准） 总传热系数： 000111m i i b ks s s s αλα=++ 总热阻由热阻大的那一侧的对流传热所控制，当两个流体的对流传热系数相差较大时，要提高k ，关键在于提高对流传热系数较小一侧的α。 平均温差：21 21 ln m t t t t t ?-??= ?? 逆流有利于增大传热温差、减小传热面积、节省加热剂或冷却剂用量、减小传热面积；并流有利于控制流体的出口温度。 蒸 馏---------基本概念和基本原理 利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单 元操作称为蒸馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。 两组分溶液的气液平衡 拉乌尔定律 理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律： p A =p A 0x A p B =p B 0x B =p B 0（1-x A ） 根据道尔顿分压定律：p A=Py A而P=p A+p B 则两组分理想物系的气液相平衡关系： x A =（P-p B 0）/（p A 0—p B 0）———泡点方程 y A =p A 0x A /P———露点方程 对于任一理想溶液，利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成；反之，已知一相组成，可求得与之平衡的另一相组成和温度（试差法）。 用相对挥发度表示气液平衡关系 溶液中各组分的挥发度v可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示，即v A=p A/x A v B=p B/x B 溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。其表达式有： α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A 对于理想溶液：α=p A0/p B0 气液平衡方程：y=αx/[1+（α—1）x] α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。α愈大，挥发度差异愈大， 分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。 气液平衡相图 温度—组成（t-x-y）图 该图由饱和蒸汽线（露点线）、饱和液体线（泡点线）组成，饱和液体线以下区域为液相区，饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区，两曲线之间区域为气液共存区。 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度相同，但气相组成大于液相组成； 若气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。 X-y图 精馏原理 精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的，精馏操作的依据是混合物中各组分挥发度的差异，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽。精馏塔中各级易挥发组分浓度由上至下逐级降低；精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，原因之一是：塔顶易挥发组分浓度高于塔底，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压力高于塔顶，塔底沸点较高。 当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论板。 精馏过程中，再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流，冷凝器的作用是提供是提供塔顶液相产品及保证由适宜的液相回流。 两组分连续精馏的计算 全塔物料衡算 总物料衡算： F=D+W 易挥发组分： Fx F=Dx D+Wx W 塔顶易挥发组分回收率：ηD=（Dx D/Fx F）× 100% 塔底难挥发组分回收率： ηW=[W（1-x W）/F（1-x F）] ×100% 精馏段物料衡算和操作线方程 总物料衡算： V=L+D 易挥发组分： Vy n+1=Lx n+Dx D 操作线方程： y n+1=(L/V)x n+(D/V)x D=[R/(R+1)]x n+[1/(R+1)]x D 其中：R=L/D——回流比 上式表示在一定操作条件下，精馏段内自任意第n层板下降的液相组成xn与其相邻的下一层板（第n+1层板）上升蒸汽相组成yn+1之间的关系。在x—y坐标上为直线，斜率为R/R+1，截距为xD/R+1。 提馏段物料衡算和操作线方程 总物料衡算： L’=V’+W 易挥发组分： L’x m’=V’y m+1’+Wx W 操作线方程： y m+1`=（L’/V’）x m’—（W/V’）x W 上式表示在一定操作条件下，提馏段内自任意第m层板下降的液相组成xm’与其相邻的下一层板（第m+1层板）上升蒸汽相组成ym+1’之间的关系。L’除与L有关外，还受进料量和进料热状况的影响。 进料热状况参数 实际操作中，加入精馏塔的原料液可能有五种热状况：（1）温度低于泡点的冷液体；（2）泡点下的饱和液体；（3）温度介于泡点和露点的气液混合 化工原理（上）各章主要知识点 绪论「 三个传递：动量传递、热量传递和质量传递 三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算 第一节流体静止的基本方程 、密度 1. 气体密度： m pM V RT 2. 液体均相混合物密度: 1 a 1 a 2 a n -（m —混合液体的密度， a —各组分质量分数， n — 各组 分密度） m 1 2 n 3. 气体混合物密度： m 1 1 2 2 n n （ m —混合气体的密度， —各组分体积分数） 4. 压力或温度改变时， 密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体 （液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体 （气体）。 、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系： 1atm 101300 Pa 101.3kPa 0.1013MPa 10.33mH 2O 760mmHg 2 、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准） 、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测岀） 表压=绝压一当地大气厂 真空度=当地大气 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1） 从各方向作用于某点上的静压力相等； （2） 静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面； （3） 在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2 、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体） P 1 g （z 1 Z 2） d （Z 1 Z 2） g z p （容器内盛液体，上部与大气相通， p/ g —静压头，"头"一液位高度，z p —位压头 或位头） 上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。 四、流体静力学方程的应用 1 、 U 形管压差计 指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。 测量液体：P 1 p 2 （ 0 ）gR g （z 2乙） 测量气体：p 1 p 2 0gR 2、双液体U 形管压差计 p 1 p 2 （ 2 第二节流体流动的基本方程 一、基本概念 3 1 1 、体积流量（流量 V s ）:流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。单位为 m s 2 、质量流量（ m s ）：单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为 kg s 1 m s V s P 2 P 1 g p g 1 )gR 化工原理知识点总结复习重点完美版 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ 连续性方程及重要引论： 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准：f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ρ ρ2222121121 21 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： η e N N = （运算效率进行简单数学变换） m S =GA=π/4d 2 G V S =uA=π/4d 2 u 十万吨/年聚丙烯装置基础理论知识（化工原理） 一、现场设备知识 1、什么叫泵？ 答：加压或输送液体的流体机械叫泵。 2、为什么离心泵启动前要灌泵？ 答：由于泵内空气密度远小于液体密度，在离心泵的运转条件下，气体通过离心泵所能得到的压升很小，即叶轮入口真空度很低，与吸液室的压差不足以吸入液体，使泵不上量，产生“气缚”现象，故离心泵启动前均要灌泵排气。 3、启动电机前应注意些什么？ 答：停机时间较长的电机及重要电机的启动，要与电工联系进行绝缘和电气部分的检查：螺栓是否松动、接地和清洁卫生情况合格，电机外部检查正常，盘车，防止定子与转子间有卡住的情况，用手盘车，禁止电动盘车，电机处于热态时只允许启动一次，冷态下允许启动三次，要求低负荷启动，当电机自动跳闸后，要查明原因，排除故障，然后再启动。 4、电动机为什么要装接地线？ 答：当电机内绕组绝缘被破坏漏油时，机壳带电，手摸上去就会造成触电事故。安装接地线是为了将漏电从接地线引入大地回零。这样形成回路，以保证人身安全，所以当接地线损坏或未接上时应及时处理。 5、在电机运转时检查风叶工作应注意些什么？ 答：在电机运转时检查风叶工作应注意：要注意风扇叶片螺丝有无松动，以防止固定螺丝松动造成叶片打坏，要注意站在电机侧面检查，站在风机前面检查时要保持一定距离，以防止衣襟下摆或其他东西被吸入风罩的事故。 6、设备常规检查的要点是什么？ 答：要检查各设备的介质流量、压力、物位、温度情况；电机电流、功率、温度、振动、噪音情况；润滑油温度、压力、液位、油质及密封情况；联锁投用情况；转动设备的温度、振动、声音等机械性能情况；并且应重点进行检查对比，尽短时间发现隐患，确保各设备运行正常。 7、离心泵扬程的意义？ 答：单位重量流体进出泵的机械能差值。 8、离心泵启动前先关出口阀，停泵前也先关出口阀的原因？ 答：离心泵启动前先关出口阀，其流量为零，泵对外不做功，启动功率为零，电机负载最小，避免由于启动泵过程中负荷过大，而烧坏电机或跳闸；停泵时先关出口阀是由于离心泵的扬程均很高，停泵 化工原理（上）各章主要知识点 三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算 第一节 流体静止的基本方程 一、密度 1. 气体密度：RT pM V m = = ρ 2. 液体均相混合物密度： n m a a a ρρρρn 22111+++=Λ （m ρ—混合液体的密度，a —各组分质量分数，n ρ—各组 分密度） 3. 气体混合物密度：n n m ρ?ρ?ρ?ρ+++=Λ2211（m ρ—混合气体的密度，?—各组分体积分数） 4. 压力或温度改变时，密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体（液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体（气体）。 二、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系： mmHg O mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012===== 2、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准）、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测出） 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1）从各方向作用于某点上的静压力相等； （2）静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面； （3）在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体） )(2112z z g p p -+=ρ )(2121z z g p g p -+=ρρ p z g p =ρ（容器内盛液体，上部与大气相通，g p ρ/—静压头，“头”—液位高度，p z —位压头 或位头） 上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。 四、流体静力学方程的应用 1、U 形管压差计 指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。 测量液体：)()(12021z z g gR p p -+-=-ρρρ 测量气体： gR p p 021ρ=- 2、双液体U 形管压差计 gR p p )(1221ρρ-=- 第二节 流体流动的基本方程 一、基本概念 1、体积流量（流量s V ）：流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。单位为13 -?s m 2、质量流量（s m ）：单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为1 -?s kg s s V m ρ= 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则的。 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应。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。 边界层分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。 雷诺数的物理意义雷诺数是惯性力与粘性力之比。 量纲分析实验研究方法的主要步骤: ①经初步实验列出影响过程的主要因素； ②无量纲化减少变量数并规划实验； ③通过实验数据回归确定参数及变量适用围，确定函数形式。 摩擦系数 层流区,λ与Re成反比，λ与相对粗糙度无关； 一般湍流区，λ随Re增加而递减，同时λ随相对粗糙度增大而增大； 充分湍流区，λ与Re无关,λ随相对粗糙度增大而增大。 完全湍流粗糙管当壁面凸出物低于层流层厚度，体现不出粗糙度过对阻力 损失的影响时，称为水力光滑管。Re很大，λ与Re无关的区域，称为完全湍流粗糙管。同一根实际管子在不同的Re下，既可以是水力光滑管，又可以是完全湍流粗糙管。 局部阻力当量长度把局部阻力损失看作相当于某个长度的直管，该长度即为局部阻力当量长度。 毕托管特点毕托管测量的是流速，通过换算才能获得流量。 驻点压强在驻点处，动能转化成压强(称为动压强)，所以驻点压强是静压强与动压强之和。 孔板流量计的特点恒截面，变压差。结构简单，使用方便，阻力损失较大。转子流量计的特点恒流速，恒压差，变截面。 非牛顿流体的特性 塑性：只有当施加的剪应力大于屈服应力之后流体才开始流动。 第一章 流体流动 一、压强 1、单位之间的换算关系： 221101.3310330/10.33760atm kPa kgf m mH O mmHg ==== 2、压力的表示 （1）绝压：以绝对真空为基准的压力实际数值称为绝对压强（简称绝压），是流体的真实压强。 （2）表压：从压力表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压高出的值。 表压=绝压-大气压 （3）真空度：从真空表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压低多少 真空度=大气压-绝压 3、流体静力学方程式 0p p gh ρ=+ 二、牛顿粘性定律 F du A dy τμ= = τ为剪应力； du dy 为速度梯度；μ为流体的粘度； 粘度是流体的运动属性，单位为Pa ·s ；物理单位制单位为g/(cm·s)，称为P （泊），其百分之一为厘泊cp 111Pa s P cP ==g 液体的粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。 三、连续性方程 若无质量积累，通过截面1的质量流量与通过截面2的质量流量相等。 111222u A u A ρρ= 对不可压缩流体 1122u A u A = 即体积流量为常数。 四、柏努利方程式 单位质量流体的柏努利方程式： 22u p g z We hf ρ???++=-∑ 22u p gz E ρ ++=称为流体的机械能 单位重量流体的能量衡算方程： Hf He g p g u z -=?+?+?ρ22 z ：位压头（位头）；22u g ：动压头（速度头） ；p g ρ：静压头（压力头） 有效功率：Ne WeWs = 轴功率：Ne N η = 五、流动类型 雷诺数：Re du ρ μ = Re 是一无因次的纯数，反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系。 （1）层流： Re 2000≤：层流（滞流） ，流体质点间不发生互混，流体成层的向前流动。圆管内层流时的速度分布方程： 2 max 2(1)r r u u R =- 层流时速度分布侧型为抛物线型 （2）湍流 Re 4000≥：湍流（紊流） ，流体质点间发生互混，特点为存在横向脉动。 即，由几个物理量组成的这种数称为准数。 六、流动阻力 1、直管阻力——范宁公式 2 2 f l u h d λ= f f f p h H g g ρ?== （1）层流时的磨擦系数：64 Re λ=，层流时阻力损失与速度的一次方成正比，层流区又称为阻力一次方区。 （2）湍流时的摩擦系数 ①(Re,)f d ελ=（莫狄图虚线以下）:给定Re ，λ随d ε增大而增大；给定d ε ，λ 随Re 增大而减小。（2f p u λ?∝,虽然u 增大时, Re 增大, λ减小，但总的f p ?是增大的） ②()f d ελ=（莫狄图虚线以上），λ仅与d ε 有关，2f p u ?∝,这一区域称为阻力 平方区或完全湍流区。 2、局部阻力 （1）阻力系数法 化工原理知识点总结整 理 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128） 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v：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率H：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率m：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。 化工原理少学时知识点精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】 1、吸收分离的依据是什么如何分类 答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。 （1）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收 （2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收 （3）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收 （4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收 2、吸收操作在化工生产中有何应用？ 答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。 ①分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。 ②净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 ③制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 ④工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NO SO等有毒气体，则需用吸收方法 除去，以保护大气环境。 3、吸收与蒸馏操作有何区别？ 答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气—液传质操作，但是，两者有以下主要差别。 ①蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另 一相物质（吸收剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。 ②传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发 组分同时向着彼此相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③依据不同。 4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？ 答：（1）选择合适的溶剂 （2）选择适当的传质设备 （3）溶剂的再生 5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得 上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。 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?v ：考虑流量泄漏所造成的能量损失；水力效率?H ：考虑流动阻力所造成的能量损失；机械效率?m ：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： 222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ??? ? ??++=???? ??+=??? ??+=+=∑∑∑∑∑∑ζλλζλ （能源化工行业）化工原理基础理论知识 十万吨/年聚丙烯装置基础理论知识（化工原理） 壹、现场设备知识 什么叫泵？ 答：加压或输送液体的流体机械叫泵。 为什么离心泵启动前要灌泵？ 答：由于泵内空气密度远小于液体密度，在离心泵的运转条件下，气体通过离心泵所能得到的压升很小，即叶轮入口真空度很低，和吸液室的压差不足以吸入液体，使泵不上量，产生“气缚”现象，故离心泵启动前均要灌泵排气。 启动电机前应注意些什么？ 答：停机时间较长的电机及重要电机的启动，要和电工联系进行绝缘和电气部分的检查：螺栓是否松动、接地和清洁卫生情况合格，电机外部检查正常，盘车，防止定子和转子间有卡住的情况，用手盘车，禁止电动盘车，电机处于热态时只允许启动壹次，冷态下允许启动三次，要求低负荷启动，当电机自动跳闸后，要查明原因，排除故障，然后再启动。 电动机为什么要装接地线？ 答：当电机内绕组绝缘被破坏漏油时，机壳带电，手摸上去就会造成触电事故。安装接地线是为了将漏电从接地线引入大地回零。这样形成回路，以保证人身安全，所以当接地线损坏或未接上时应及时处理。 在电机运转时检查风叶工作应注意些什么？ 答：在电机运转时检查风叶工作应注意：要注意风扇叶片螺丝有无松动，以防止固定螺丝松动造成叶片打坏，要注意站在电机侧面检查，站在风机前面检查时要保持壹定距离，以防止衣襟下摆或其他东西被吸入风罩的事故。 设备常规检查的要点是什么？ 答：要检查各设备的介质流量、压力、物位、温度情况；电机电流、功率、温度、振动、噪音情况；润滑油温度、压力、液位、油质及密封情况；联锁投用情况；转动设备的温度、振动、声音等机械性能情况；且且应重点进行检查对比，尽短时间发现隐患，确保各设备运行正常。 离心泵扬程的意义？ 答：单位重量流体进出泵的机械能差值。 离心泵启动前先关出口阀，停泵前也先关出口阀的原因？ 答：离心泵启动前先关出口阀，其流量为零，泵对外不做功，启动功率为零，电机负载最小，避免由于启动泵过程中负荷过大，而烧坏电机或跳闸；停泵时先关出口阀是由于离心泵的扬程均很高，停泵时为防止管线内的液体倒流而松动叶轮或损坏电机。 液体性质对离心泵特性的影响？ 答：离心泵的特性曲线壹般是用清水作实验求得的，输送不同性质的液体，应考虑液体性质对离心泵特性的影响：液体密度和泵的功率成正比，密度增大时，吸入装置的有效汽蚀余量将降低，泵易发生汽蚀；液体粘度增加时，在相同流量下，泵的扬程和效率将减小，轴功率增加。扬程相同时，流量将变小。另外，泵的抗汽蚀性能随粘度增加而下降；液体饱和蒸汽压升高时，泵的抗汽蚀性能下降。 离心泵按叶轮数目可分为那些形式？ 答：可分为单级泵和多级泵 离心泵的主要性能参数有哪些？ 答：离心泵的主要性能参数有：转速n、流量Q、扬程H、功率N、效率η、允许吸上真空度和允许气蚀余量等。泵铭牌上所列的数字，是指泵在最高效率下的性能。 离心泵汽蚀的危害？ 第一章、流体流动 一、流体静力学 二、流体动力学 三、流体流动现象 四、流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）- 大气压强（力）真空度＝大气压强- 绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式p2 p1 g( z1 z2 ) 备注： 1) 在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式p1 z1 g p2 z2 g 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。应用： U型压差计p1p2( 0) gR 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 m kg/s m=Vρ 质量流量 S SS 体积流量S 3 m S=GA= π /4d2G V m /s V S=uA= π /4d2u 质量流速G kg/m 2s (平均)流速u m/s G=uρ 连续性方程及重要引论： u2( d1) 2 u1d2 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/kg z1 g 2 u1 W e z2 g 2 u2 W f 以单位重量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/N=m z1 2g u1 g H e z2 2g u2 g h f 输送机械的有效功率：N e m s W e 输送机械的轴功率：N N e （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、作图与确定衡算范围: 指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： 流体流动类型及雷诺准数： （ 1）层流区Re<2000 （2）过渡区2000< Re<4000 （ 3）湍流区Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。 由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧 加大。 管截面速度大小分布： 无论是层流或揣流，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。 层流： 1、呈抛物线分布；2、管中心最大速度为平均速度的2倍。 湍流： 1、层流内层； 2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体 湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流动，这－作层流流动的流体薄层称为 层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非 完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流内层的厚度随 Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 u 1 u max 2 湍流时的速度分布u 0.8u max 四、流动阻力、复杂管路、流量计： 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能） 1吸收分离的依据是什么？如何分类？ 答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。 （1 ）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收 （2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收 （3 ）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收 （4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收 2、吸收操作在化工生产中有何应用？ 答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。 ①分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。 ②净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 ③制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 ④工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NOSO等有毒气体，则需用吸收方法 除去，以保护大气环境。 3、吸收与蒸馏操作有何区别？ 答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气一液传质操作，但是，两者有以下主要差别。 ①蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另一相物质（吸收 剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。 ②传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发组分同时向着彼此 相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③依据不同。 4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？ 答：（1 ）选择合适的溶剂 （2）选择适当的传质设备 （3）溶剂的再生 5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得 L X亿存2）或丫V X M V X i) 上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。 上述讨论的操作线方程和操作线，仅适用于气液逆流操作，在并流操作时，可用相似方 法求得操作线方程和操作线。 应予指出，无论是逆流还是并流操作，其操作线方程和操作线都是通过物料衡算得到的，它们与物系的平衡关系、操作温度与压强及塔的结构等因素无关。 6、亨利定律有哪些表达式？应用条件是什么？答：亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法，因此亨利定律有多种表达式，可据使用情况予以选择。 ①气相组成用分压，液相组成用摩尔分数表示时，亨利定律表达式为 P Ex 1、吸收分离的依据是什么？如何分类？ 答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。 （1）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收 （2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收 （3）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收 （4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收 2、吸收操作在化工生产中有何应用？ 答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。 ① 分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。 ② 净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。 ③ 制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。 ④ 工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NO SO 等有毒气体，则需用吸收方法 除去，以保护大气环境。 3、吸收与蒸馏操作有何区别？ 答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气—液传质操作，但是，两者有以下主要差别。 ① 蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另 一相物质（吸收剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。 ② 传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发 组分同时向着彼此相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③ 依据不同。 4、实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？ 答：（1）选择合适的溶剂 （2）选择适当的传质设备 （3）溶剂的再生 5、简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得 )(V L Y 22X V L Y X -+= )(11X V L Y X V L Y -+=或 上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V 为液气比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。 上述讨论的操作线方程和操作线，仅适用于气液逆流操作，在并流操作时，可用相似方法求得操作线方程和操作线。 应予指出，无论是逆流还是并流操作，其操作线方程和操作线都是通过物料衡算得到的，它们与物系的平衡关系、操作温度与压强及塔的结构等因素无关。 6、亨利定律有哪些表达式？应用条件是什么？ 答：亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法，因此亨利定律有多种表达式，可据使用情况予以选择。 ① 气相组成用分压，液相组成用摩尔分数表示时，亨利定律表达式为 P E x *=? 第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： ● 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力， 俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 ● 流体静力学方程式及应用： 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 ● 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论： 22 112)(d d u u = ● 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） m S =GA=π/4d 2G V S =uA=π/4d 2u 以单位质量流体为基准：f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ ρ ρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： η e N N = （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、 作图与确定衡算范围:指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、 截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、 基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、 两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、 单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： ● 流体流动类型及雷诺准数： （1）层流区 Re<2000 （2）过渡区 2000< Re<4000 （3）湍流区 Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合 流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧加大。 管截面速度大小分布： 无论是层流或揣流，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。 层流：1、呈抛物线分布；2、管中心最大速度为平均速度的2倍。 湍流：1、层流内层；2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体 湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流动，这－作层流流动的流体薄层称为层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流 内层的厚度随Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 max 2 1 u u = 湍流时的速度分布 max 8.0u u ≈ 四、流动阻力、复杂管路、流量计： ● 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能） 相平衡方程 ()11y x α=+- 全塔物料衡算 W D F += W D F Wx Dx Fx += 塔顶产品采出率 W D W F x x x x F D --= 塔釜产品采出率 D F D W x x W F x x -=- 易挥发组分回收率 D F Dx Fx η= 难挥发组分回收率 (1) w F Wx F x η=- 精馏段物料衡算 11D D 1+++=+= +R x x R R x V D x V L y n n n /R L D = ()1V R D =+=L+D 提馏段物料衡算 qF L L += F q V V )1(--= 1(1)(1)(1)(1)n n W n W L W RD qF F D y x x x x V V R D q F R D q F ++-=-=-+--+-- 进料线方程(q 线方程) 1 1F ---=q x x q q y 理想溶液最小回流比的计算 D e min min D e 1x y R R x x -=+- 对于不同的进料热状况，x q 、y q 与x F 的L 与L , V 与V 的关系为 （1）冷液进料：x q ＞x F ，y q ＞x F ，q>1,L ＞L+F, V ＜V ； （2）饱和液体进料（泡点进料）：x q ＝x F ，y q ＞x F ； q ＝1, e F x x = L ＝L+F, V=V ； （3）气液混合物进料：x q ＜x F ，y q ＞x F 0 化工原理知识点总结整理 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；层流过渡湍流。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hv：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/m31atm =Pa=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1 1、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 《化工原理》基本概念、主要公式 第一、二、三章（流体流动） 基本概念： 连续性假定质点拉格朗日法欧拉法稳态与非稳态流动轨线与流线系统与控制体粘性的物理本质 质量守恒方程静力学方程总势能理想流体与实际流体的区别可压缩流体与不可压缩流体的区别 牛顿流体与非牛顿流体的区别伯努利方程的物理意义动量守恒方程平均流速动能校正因子 均匀分布均匀流段层流与湍流的本质区别边界层边界层分离现象因次 雷诺数的物理意义泊谡叶方程因次分析实验研究方法的主要步骤摩擦系数完全湍流粗糙管 局部阻力当量长度、阻力系数毕托管驻点压强孔板流量计转子流量计的特点 非牛顿流体的特性(塑性、假塑性与涨塑性、触变性与震凝性、粘弹性) 重要公式： )(0ρρ-=?Rg P 质量衡算： N-S 方程 流体输送机械 基本概念： 管路特性方程 输送机械的压头或扬程 离心泵主要构件 离心泵理论压头的影响因素 叶片后弯原因 t m q q out m in m d d ,,=-g u u ρμρ+?+-?=2 D D p t 气缚现象 离心泵特性曲线 离心泵工作点 离心泵的调节手段 汽蚀现象 汽蚀余量 离心泵的选型(类型、型号) 正位移特性 往复泵的调节手段 离心泵与往复泵的比较(流量、压头) 通风机的全压、动风压 真空泵的主要性能参数 重要公式： 泵的有效功率 泵效率 允许安装高度 风机全压换算 离心泵的串联 并联 第六章 基本概念： 搅拌目的 搅拌器按工作原理分类 混合效果 调匀度 分隔尺度 宏观混合 微观混合 搅拌器的两个功能 H L η ?=N N e = =N N e ηN gH Q ρ201,10,1001012f f g p p p p u h H H H z z g g g ν ρρ----=-= --=-?-∑∑允允2222 11 2122 T e u u H h p p ρρρ==-+ - 2 H 2A-2BQ =串串 2 Q H A-B 2?? = ? ?? 并并化工原理主要知识点
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