化工原理 第4章 搅拌

习题参考答案第一章1-1. 略。

1-2. 杆BC 为二力杆，N BC =8.64kN ，BC 杆受压。

梁AB 在铰链A 处所受约束反力：N A X =-6.11kN ，N A Y =2.89Kn 。

1-3. 1.575kN （压力）。

1-4. N A X =G/2，N A Y =G ；N BX =G/2，N B Y =0；N C X =G/2，N C Y =G 。

1-5. 11.25kN 。

1-6. 杆EF 和CG 均为二力杆，N EF =0.943kN ，N CG =-0.167kN ；A 处约束反力：N A Y =0.667kN ，N A Y =0.5kN 。

1-7. γGbl 2=。

1-8. 51.76N 。

1-9. 22kN 。

1-10. 固定铰链给予轮子一个大小为P 方向向上的约束反力，与轮边缘作用的向下的力P 形成一个力偶，这样才能与轮子所受的力偶相平衡。

1-11. (1)塔底约束反力：N A x =17.4kN ，N A y =243.5kN ，M =202.2kN ·m ；(2)N A x =6.39kN ，N A y =23.5kN ；N B x =6.39kN ，N B y =0。

第二章2-1. 两边200mm 段中的应力为100MPa ，应变为0.0005，伸长量为0.1mm ；中段应力为60MPa ，应变为0.0003，伸长量为0.06mm ；总伸长为0.26mm 。

2-2. 略。

2-3. 细段应力127.4 MPa ，粗段应力38.2 MPa ，总伸长量为0.733mm 。

2-4. AB 杆中的应力110.3 MPa ，BC 杆中的应力31.8 MPa ，均小于许用应力，故支架是安全的。

2-5.（1）x=1.08m ；（2）杆1中的应力44 MPa ，杆2中的应力33 MPa 。

2-6. 活塞杆直径d ≥62mm ，可取d =62mm ，螺栓个数n ≥14.8，取n=16（偶数）。

目　录第0章　绪　论0.1　复习笔记0.2　课后习题详解0.3　名校考研真题详解第1章　流体流动1.1　复习笔记1.2　课后习题详解1.3　名校考研真题详解第2章　流体输送机械2.1　复习笔记2.2　课后习题详解2.3　名校考研真题详解第3章　非均相物系的分离和固体流态化3.1　复习笔记3.2　课后习题详解3.3　名校考研真题详解第4章　传　热4.1　复习笔记4.2　课后习题详解4.3　名校考研真题详解第5章　蒸　发5.1　复习笔记5.2　课后习题详解5.3　名校考研真题详解第6章　蒸　馏6.1　复习笔记6.2　课后习题详解6.3　名校考研真题详解第7章　吸　收7.1　复习笔记7.2　课后习题详解7.3　名校考研真题详解第8章　蒸馏和吸收塔设备8.1　复习笔记8.2　课后习题详解8.3　名校考研真题详解第9章　液-液萃取9.1　复习笔记9.2　课后习题详解9.3　名校考研真题详解第10章　干　燥10.1　复习笔记10.2　课后习题详解10.3　名校考研真题详解第11章　结晶和膜分离11.1　复习笔记11.2　名校考研真题详解第0章　绪　论0.1　复习笔记一、化工原理课程的性质和基本内容1．课程的基本内容（1）单元操作根据各单元操作所遵循的基本规律，将其划分为如下几种类型：①遵循流体动力学基本规律的单元操作，包括流体输送、沉降、过滤、物料混合（搅拌）等。

②遵循热量传递基本规律的单元操作，包括加热、冷却、冷凝、蒸发等。

③遵循质量传递基本规律的单元操作，包括蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。

④同时遵循热质传递规律的单元操作，包括气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。

从本质上讲，所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这3种传递过程或它们的结合。

（2）化工原理的基本内容化工原理的基本内容就是阐述各单元操作的基本原理、过程计算及典型设备。

2．课程的研究方法（1）实验研究方法（经验法）；（2）数学模型法（半经验半理论方法）。

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。

化工原理绪论部分1． 单元操作：根据化工生产的操作原理，可将其归纳为应用较广的数个基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、萃取、吸附及干燥等，这些基本操作过程称为单元操作。

任何一种化工产品的生产过程都是由若干单元操作及化学反应过程组合而成的。

2．单元操作与“三传”过程：①动量传递过程。

③质量传递过程。

②热量传递过程。

3．单元操作计算：（1）物料衡算：它是以质量守恒定律为基础的计算：用来确定进、出单元设备(过程)的物料量和组成间的相互数量关系，了解过程中物料的分布与损耗情况，是进行单元设备的其它计算的依据。

（2）能量衡算：它是以热力学第一定律即能量守恒定律为基础的计算，用来确定进、出单元设备(过程)的各项能量间的相互数量关系，包括各种机械能形式的相互转化关系，为完成指定任务需要加入或移走的功量和热量、设备的热量损失、各项物流的焓值等。

第一章 流体流动1．流体：是由许多离散的彼此间有一定间隙的、作随机热运动的单个分子构成的。

通常是气体和液体的统称2．密度：单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，单位为kg ，其表示式为 ρ=V/m 比容：单位质量流体所具有的体积，其单位为m 3/kg ，在数值上等于密度的倒数。

v=1/ρ 压强：垂直作用于单位面积上且方向指向此面积的力，称为压强，其表示式为 P=F/A3．等压面：在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上的各点，因其深度相同，其压力亦相等。

4．流量与流速：（一）流量<1>．体积流量：单位时间内流经通道某一截面的流体体积，用V s ，表示，其单位为m 3/s(或 m 3/h)。

<2>．质量流量：单位时间内流经通道某一截面的流体质量，用W s 表示，其单位为kg/s(或 kg/h)。

当流体密度为ρ时，体积流量y ，与质量流量W s 的关系为: Ws ＝V s ρ(二) 流速：单位时间内流体微团在流动方向上流过的距离，其单位为m/s 。

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 2211+=+ρρ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/sm 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：22112)(d d u u = ● 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 pu g z W p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h gp 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： ηeN 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。

第三章 液体的搅拌一、搅拌目的和方法1、搅拌目的均相混合： 互溶液体的混合非均相混合：不互溶液体的分散、接触 液、液气、液的分散、接触固体颗粒在液体中悬浮接触（cat ） 传热2、方法机械搅拌 （图3-1）气流搅拌、射流搅拌、静态混合、管道混合二、搅拌器的类型与选用（表3-1）根据工作原理分类：旋浆式：（工作原理类似轴流泵叶轮轴向、切向运动）大流量、低压头涡轮式：（工作原理类似离心泵叶轮，径向、切向运动）小流量、高压头三、混合效果的度量（传热：传热系数；反应：转化率）1、调匀度：使B A V V ,完全均匀混合后，平均浓度 BA A Ao V V V C +=在搅拌器内任意地取样分析浓度，则定义调匀度：AoA C C I = （当Ao A C C <时） AoA C C I --=11 （当Ao A C C >时）显然，I<1，完全均匀时，I=1调匀度只能反映某局部的混合均匀效果，且其值与取样量的多少有关，整体混合效果用平均调匀度： mI I I I m +++= 212、混合尺度（分隔尺度） 图3-2分散物质微团尺寸（分隔尺度）的大小与调匀度应同时作为搅拌效果的描述指标，对不同的物系，其可能达到的尺度：互溶液体： 分子尺度不互溶液体：只能达到微团尺度，搅拌越激烈，微团尺度越小液固系统： 只能大尺度四、混合机理1、 大尺度的混合机理：（混合均匀）对微团尺度无要求，只要求微团均匀分布在容器内各处，要求搅拌器能产生强大的循环流量（总体流动），并且无流动死角。

（总体流动：图3-3、3-4）2、小尺度混合机理A .微团的形成：由于流体内部的剪切力使液滴变形，碎成小液滴，湍动越激烈，剪切力越大，微团尺度越小。

高压头——大小尺度大流量——混合均匀B .互溶液体的混合机理:分子尺度的混合，只能靠分子扩散完成。

搅拌只是将大液滴-->小液滴，即微团分散成小尺度，缩短达到分子尺度的时间，加快混合速度。