化工原理(上册)复习知识点
第1章 流体流动
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
静压强的计算
柏努利方程应用
层流区（Laminar Flow ）：Re < 2000；湍流区（Turbulent Flow ）：Re > 4000；
2000 流型只有两种：层流和湍流。 当流体层流时，其平均速度是最大流速的1/2。 边界层：u<0.99u 0 阻力损失：直管阻力损失和局部阻力损失 当量直径d e 管路总阻力损失的计算 突然缩小局部阻力系数ζ= 0.5，突然扩大局部阻力系数ζ= 1。 流体输送管路的计算: 通常，管路中水的流速为1~3m/s 。 并联管路, 各支管的阻力损失相等。 毕托管测量流速 测量流量: 孔板流量计, 文丘里流量计, 转子流量计。 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。 第2 章 流体流动机械 压头和流量是流体输送机械主要技术指标 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。 启动与停泵 灌液完毕，关闭出口阀，启动泵，这时所需的泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机。启动后渐渐开启出口阀。 f e h u p gz h u p gz +++=+++222221112121ρρf e H g u z g p H g u z g p +++=+++2222222111ρρμ ρdu =Re 222'2e 2e 2u d l l u d l l u d l h h h f f f ???? ??++=???? ??+=??? ??+=+=∑∑∑∑∑∑ζλλζλ ? 停泵前，要先关闭出口阀后再停机，这样可避免排出管内的水柱倒冲泵壳内叶轮， 叶片，以延长泵的使用寿命。 离心泵总是采用后弯叶片。 泵的有效功率及效率： 泵的有效功率Ne ，kW ，用下式表示。 Ne ＝HeQ ρg 泵的效率η：泵轴通过叶轮传给液体能量过程中有能量损失。泵的效率η为有效功 率与轴功率之比，而轴功率N 为电动机输入离心泵的功率。 影响离心泵的效率，主要是容积损失、水力损失和机械损失。 离心泵的特性曲线 ： 扬程-流量曲线H ～Q 线、 轴功率-流量曲线N ～Q 线、 效率-流量曲线η～Q 线，具体图形见下图。 *****离心泵牌铭上的额定功率、额定流量和扬程是指效率最高时的值。 调节流量方法有调节管路特性曲线(调节阀门流量)和泵特性曲线(改变泵的转速或叶轮直径)。用阀门调节流量操作简便、灵活，故应用很广。 H 单< H 串< 2H 单， Q 单< Q 串< 2Q 单 总效率与流量为Q 串时单泵的效率相同。 H 单< H 并< 2H 单， Q 单< Q 并< 2Q 单。 并联泵的总效率与每台泵的效率相同。 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。 各种泵： 耐腐蚀泵:输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体。 油泵: 输送不含固体颗粒、无腐蚀性的油类及石油产品。 杂质泵: 常输送悬浮液. 液下泵:在化工生产中有着广泛应用，安装在液体贮槽内。 屏蔽泵：常输送易燃、易爆、剧毒及放射性液体。 第3章 非均相物系的分离与固体流态化 影响沉降速度的因素：当颗粒浓度增加，沉降速度减少。 容器的壁和底面，沉降速度减少。 非球形的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度。 旋风分离器，排灰口密封不好而发生漏气，即外面空气窜入旋风分离器内，则上升气流会将已沉降下来的尘粒重新扬起，大大降低收尘效果。 离心泵的工作点 Q A =N Q gH N Ne e ρη== 降尘室处理能力（流量）的计算 V s = Au t =blu t ，V s (隔板)= （n+1）V s (无隔板) (n 层) Stokes 区： 过滤之初，液体浑浊。但颗粒会在孔道内很快发生“架桥”现象，滤液由浑浊变为清澈。 在滤饼过滤中，真正起截留颗粒作用的是滤饼层而不是过滤介质。 助滤剂能形成结构疏松、空隙率大、不可压缩的滤饼。 板框压滤机、叶滤机、厢式压滤机、转筒真空过滤机（操作连续、自动） 叶滤机 (dV/d θ)w ＝(dV/d θ)E 板框压滤机 (dV/d θ)w ＝(dV/d θ)E ／4 过滤速率基本方程 恒速过滤， 恒压过滤 先非恒压,再恒压过滤（了解） 第4章 传热 传热的基本方式: （1）热传导（2）对流传热—热对流 （3）辐射传热 工业上大量使用热交换器，传热设备在化工厂设备投资中占很大比例，有些达40%左右。 工业换热的方法 1、直接接触式换热 2、蓄热式换热 3、间壁式换热 蓄热式换热，只适用于气体。 常见加热剂有热水、饱和水蒸气、矿物油、联苯混合物、熔盐和烟道气。 常见冷却剂有水、空气和各种冷冻剂。 载热体的选择 （1）载热体的温度应易于调节； （2）载热体的饱和蒸气压要低(沸点高)，不易分解； （3）载热体的毒性要小，使用安全，腐蚀性小； （4）载热体应价格低廉且容易得到。 金属杯和陶瓷杯，哪个更保温？ 流体湍流流动给热系数大于层流流动。 加热器放置在空间的下部，冷却器放置在空间的上部。 各因次准数的物理意义：普兰德准数Pr 它反映流体物性对给热过程的影响 圆形直管内强制湍流的给热系数 圆筒壁的总传热系数 n d Pr Re 023.08.0λα=φμr p K ?=2) (2e q q K d dq u +==θθK qq q e =+22θ222KA VV V e =+)()(2)(11212ττ-=-+-K q q q q q e )()(2)(121212ττ-=-+-KA V V V V V e A dV dq =μρρ18)(2min g d u p p t -= 如果外侧热阻比内侧热阻小得多，壁温接近于外侧温度。而外壁有污垢热阻后，外侧热阻比内侧热阻大得多，壁温接近于内侧温度。 增大传热面积A 常用的方法：用小直径管，采用翅片管、螺纹管等代替光滑管，可以提高单位体积热交换器的传热面积。 熟记公式：1．傅立叶定律 2．一维稳态导热 3．牛顿冷却定律 4．管内湍流时α： 适用范围：光滑管，Re>104，0.7 5．总传热速率方程 1）总传热系数K ： 2）传热面积A ：套管换热器： 列管换热器： 3）传热平均温度差（对数平均温度差）： 6．热平衡方程： 无相变化时： )()(1221t t C W T T C W Q c m mc h p mh -=-= 有相变时： r W R W Q mc mh == 2 2121221212111111αλδααλδα+?+?=+?+?==m m d d d d A A A A K K i o K αα111+=污垢热阻可忽略时 o K α≈i K α≈i o αα o i αα 结论：K 的值总是接近热阻大的一侧的α值。 金属壁的热阻可略 ?????圆筒壁平壁A b t t Q λ2 1-=λ πL r r t t Q 2ln 122 1-=() t t A Q w -=α???===被冷却被加热3.04.0Pr Re 023.08.0n n Nu n n p c du d ()(023.08.0λμμρλα=2.08 .0d u ∝αi o i i o i m o o o d d d d R d bd R K αλα111++++=1212ln t t t t t m ???-?=?dl A π=dl n A π=m t KA Q ?= 化工原理第一章复习题 一、填空题： 1.（3分）雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝1000kg/m3,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______.（ Re=dｕρ/μ ; 105；湍流） 2.（2分）某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s,此时管内的平均流速为_________.（） 3.（2分）牛顿粘性定律用粘滞力的表达式为_______________. 用剪应力的表达式为 _______________.（ F'=μAdu/dy; τ=μdu/dy） 4.（2分）当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg. （ 850; -100） 5.（2分）圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg/s/,其体积流量为___________.平均流速为__________.( 0.0118m3 6.（4分）当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为1.0m/s时,其雷诺准数Re为______,直管摩擦阻力系数λ为_____.(9.93×104; 0.0178) 7.（2分）某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为30×20mm,其当量直径de为__.(24mm) 8.（3分）测量流体流量的流量计主要有如下四种: __ ___,______,____ , _______,测量管内流体点的速度,则用____. (转子流量计;孔板流量计;丘里流量计;湿式气体流量计 ;皮托管) 9.（2分）测量流体压强的仪器主要有如下两种: ______,_____.( U管压差计;弹簧压力计) 10.（4分）计算管道流体局部阻力的方法有: ________,__________,其相应的阻力计算公式为_____________,____________,( 当量长度法; 阻力系数法; h f =λ(le/d)(u2/2g); h f=(u2/2g)ξ ) 11.在流体阻力计算中,当量长度的定义是_____________________________. (能产生与某局部阻力相当的直管长度, 称为该局部阻力的当量长度。) 12.（2分）管出口的局部阻力系数等于____,管入口的局部阻力系数等于____.( 1.0; 0.5) 13.（3分）理想流体是指＿＿＿＿___＿；而实际流体是指＿＿＿＿＿＿＿＿。(没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩；具有粘性、有摩擦力、液体可压缩、受热膨胀、消耗能量。) 14.（3分）流体体积流量用＿＿＿＿＿来计算；质量流量用＿＿＿＿＿来计算；而流体流速用＿＿＿＿＿来计算。(Vs＝u.A W s＝u.A.ρ u＝Vs /A) 15.（3分）流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿＿＿，其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿＿，其平均速度为＿＿＿＿＿＿。 ( 湍流， u m＝0.8u max，滞流， u m＝0.5 u max。) 16.（3分）流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速＿＿＿,动压头＿＿＿,静压头＿＿＿。(填增加,减少,不变）( 减少,减少,增加。) 17.（2分）当量直径的定义是de＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿,在套管环间流动的流体,外管的内径是d1,内管的外径是d2,则当量直径de＝＿＿＿＿＿＿＿。 ( de＝4×流通截面积/浸润周边; de＝d 1－d2 18. 流体的粘度指__________________________。粘度值随温度变化而变化,对于液体，温度升高，粘度________；对于气体，温度升高，粘度________。 ( 流体流动时,相邻流体层间,在单位接触面上,速度梯度为1时,所产生的内摩擦力; 减少; 增大) 19.(2分）米糠油在管中作流动,若流量不变,管径不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的______倍。(2倍) 20.（3分）柏努利方程如衡算基准以J/kg表示,柏努利方程可表示为＿＿＿＿＿＿＿＿＿______________＿, 若用J/m3表示则可表示为________＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。( gZ1+P1/ρ+u12/2= gZ2+P2/ρ+u22/2+∑W f; ρgZ1+P1+ u12/2×ρ=ρgZ2+P2+ u22/2×ρ+∑W f g) 21. .(2分）孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒______,变_____；后者是恒_________,变_________。( 截面；压差；压差；截面) 22.（2分）在测速管中,测压孔正对水流方向的测压管液位代表______,流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表__________。( 冲压头；静压头) 23.（3分）某流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是_______型曲线,其管中心最大流速为平均流速的_______倍,摩擦系数λ与Re的关系为___________。(抛物线；;2倍; λ＝64/Re) 24.（3分）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后,水流量将_____,摩擦系数________,管道总阻力损失________。(减小;增大;不变) 25.（2分）流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有_________。(粘性) 26.（2分）液体在等直径的管中作稳态流动,其流速沿管长_______,由于有摩擦阻力损失,静压强沿管长_________。(不变;降低) 27.（4分）流体在圆形直管中作层流流动,如果流量等不变,只是将管径增大一倍,则阻力损失为原来的________。( 1/16) 28（4分）液体在园管内作稳定连续滞流流动时,其摩擦阻力损失与管内径的______次方成反比。( 2) 29.（2分）水塔内的水能通过管路引至各车间使用,这是因为水塔内的水具有______。 （高位压头） 30.（4分）流体在园管内流动时,由于流体具有粘性,使得___________处速度为零,管的 ________处速度最大。（管壁；中心） 31.（4分）测量流体的流量一般可采用________________________等流量计。测量管内流体点速度,则用_____________。（孔板；文丘里；转子；皮托管。） 32..（3分）在输送液体的管路中,要使P1-P2f的条件_________________。 （管径相等，处于同一水平面，无外加能量。） 33.（2分）圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m m3 质量流量为_________,平均流速为_______。 二、选择题 1.（2分）一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是（）关系(答案A) A. 体系＞大气压 B. 体系＜大气压 C. 体系＝大气压 2.（3分）从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )（答案 A） A. 与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关 B. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关 C. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关 3.（2分）层流与湍流的本质区别是：( )。（*答案* D） 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。 4.（2分）在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。 ***答案*** （*答案* C） A. 2 B. 8 C. 4 5.（2分）柏努利方程的物理意义可以从题图中得到说明,若忽 略A,B间的阻力损失，试判断B玻璃管水面所处的刻度。（） （*答案*A） A. a位置 B. c位置 C. b位置 6.（2分）流体在管路中作稳态流动时,具有（）特点.( D) A. 呈平缓的滞流 B. 呈匀速运动 C. 在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等； D. 任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化 7.（2分）园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（）。（*答案* A） A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流 8.（4分）流体在园管内作滞流流动时,阻力与流速的（）成比例,作完全湍流时,则呈（）成比例。（*答案*C；A) A. 平方 B. 五次方 C. 一次方 9.（2分）稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（）。（*答案* A） A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变、不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变 10.（4分）如图所示,当阀门关闭时,E、F、G的压强关系为： P E（）P G（）P F. 当阀门打开后： P E（）P G （）P F(***答案*** A; A; C; C) A. 等于 B. 小于 C. 大于 三、判断题： 1.（2分）流体在园管内作稳定流动时，其流速与管径的一次方成反比。（）(*答案* ×) 2.（2分）当输送流体的管径一定时，增大流体的流量，雷诺准数减少。（）(*答案*×) 3.（2分）牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。( ) (*答案* ×) 4.（2分）流体在管内以湍流流动时，在近管壁处存在层流内层，其厚度随Re的增大而变薄。（）(*答案* √) 5.（2分）当量直径即可用来计算非园形管的雷诺数（）；也可用来计算流体在非园形管内的流速。（）(*答案* √;×) 6.（2分）流体在园管内流动时，管的中心处速度最大，而管壁处速度为零。（）(*答案* √) 7.（2分）流体在园形管道中流动时，管壁处的流速为中心处流速的0.5倍。（）(*答案*×) 8.（2分）液体在园形管中作滞流流动时，其它条件不变，而流速增加一倍，则阻力损失增加一倍（）(*答案* √) 9（2分）转子流量计可用来测量高压蒸汽（）和腐蚀性流体（）的流量。(× ; √) 10．（2分）在静止的处于同一水平面上的各点的液体的静压强都相等。（）实验证明,当流体在管内流动达完全湍流时，λ与雷诺数的大小无关。（）(*答案* ×; √) 四、问答题 1.（8分）什么是流体连续稳定流动？流体流动的连续性方程的意义如何？ ***答案***流体连续稳定流动是指流体在流动时，流体质点连续的充满其所在空间，流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。 流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律，它是根据质量守恒定律建立起的，连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择，及其控制。 2.（8分）Z1＋p1/ρｇ＝Z2＋p2/ρｇ（1），ｐ＝ｐa＋ρｇh（2）；这两个静力学方程式说明些什么？ ***答案*** (1)说明静止的连续的同一流体,同一水平面上的各点，深度相同，它的压强亦相等； (2)说明液体内部任一点的压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强越大，当液面压强变化，必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。 3.（6分）如图,有一敞口高位槽,由管线与密闭的低位水槽相连接, 在什么条件下,水由高位槽向低位槽流动？为什么？ ***答案*** p a /ρ+Zg=p2/ρ+Σh f ； 当(p a /ρ+Zg)>p2/ρ时, 由1流向2, 当(p a /ρ+Zg)< p2/ρ时, 由2流向1。 4.（10分）用如图所示的实验装置得实验记录如下表所示： (1)、第4点的位压头，静压头和动压头各为多少mmH2O？ (2)、水由第2点处流到3点处的阻力损失压头为多少mmH2O？ (3)、第1点的速度为多少m/s? ***答案*** (1) Z4=21(mmH2O ) , P4/(ρg)=H4-Z4=322-21=301(mm H2O)； h动4=u42/(2g)=376.5-322=54.5(H2O) (2) h f(2-3)=407.5-405.1=2.4(mm H2O) (3) ∵ u12/(2g)=435.5-389.5=46(mmH2O)；∴ u1=0.95m/s “化工原理”第二章流体输送机械复习题 一、填空题： 1.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为 0.0079m3/s,则泵的有效功率为________. ***答案*** 1472w 2.（2分）离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______. ***答案*** 泵壳; 叶轮; 泵轴 3.（2分）离心泵的主要参数有:______,______,______,________. ***答案*** 流量; 扬程; 功率; 效率 4．（3分）离心泵的特性曲线有: _____________,_________________,___________________. ***答案*** 压头H～流量Q曲线；功率N～流量Q曲线；效率η～流量Q曲线 5．（2分）离心泵的最大安装高度不会大于_______________. ***答案*** 10m 6.（2分）离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：______________,________________. ***答案*** 泵特性曲线H--Q；管路特性曲线H--Q 7．（3分）调节泵流量的方法有： _____________,__________________,____________________. ***答案*** 改变阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径 8.（3分）液体输送设备有：_____,_________,__________,__________,_______ ***答案*** 离心泵; 往复泵; 齿轮泵; 螺杆泵; 旋涡泵 9.（3分）气体输送设备有:________,_________,___________. ***答案*** 通风机; 鼓风机; 压缩机 10.（3分）泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿ **答案** 降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击。 11.（3分）若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头＿＿＿，流量＿＿＿，效率＿＿＿，轴功率＿＿＿＿。***答案*** 减小减小下降增大 12.离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿＿＿管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿＿＿，压力表的读数＿＿__。***答案*** 出口减小增大 13.（2分）流体输送设备按工作原理大致可分为四类即＿＿＿，＿＿，＿＿＿，＿＿＿＿。***答案*** 离心式，往复式，旋转式，流体动力作用式 14.（2分）离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿__现象。 ***答案*** 气蚀 15.（2分）离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ***答案*** 离心泵给单位重量的液体所提供的能量。 16.（2分）离心泵叶轮按有无盖板可分为＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿__＿＿。 ***答案*** 敞式半敞式闭式（或开式，半开式，闭式） 17.（2分）离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是＿＿＿＿＿＿＿时的流量和扬程。 ***答案*** 效率最高 18.（3分）用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝ 1200kg/m3的某液体(该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量＿＿＿ ＿＿＿＿,扬程＿＿＿＿＿,泵出口压力＿＿＿＿,轴功率＿＿＿。(变大,变小,不变,不确定) ***答案*** 不变不变变大变大 19.（5分）离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：Q＝0.05m3/s时H＝20m ；管路特性为Q＝0.05m3/s时，He＝18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的压头增值ΔH＝＿＿ ＿m；有效功率ΔN＝＿＿＿kw。 ***答案*** 2; 0.981 20.（2分）离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。这种现象称为__________现象。***答案*** 气缚 21.（2分）离心泵采用并联操作的目的是_______，串联操作的目的是________。 ***答案*** 提高流量；提高扬程 二、选择题： 1.（2分）离心泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（） A. Q启动＝0， N启动≈0 ； B. Q启动〉 0，N启动〉0； C. Q启动0， N启动〈0 ***答案*** A 2.（2分）离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( ) A. 气缚现象 B. 汽蚀现象 C. 汽化现象 D. 气浮现象 ***答案*** A. 3.（2分）离心泵最常用的调节方法是 ( ) A. 改变吸入管路中阀门开度 B. 改变压出管路中阀门的开度 C. 安置回流支路，改变循环量的大小 D. 车削离心泵的叶轮 **答案*** B. 4.（2分）离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后能量的值 ( ) A. 包括内能在内的总能量 B. 机械能 C. 压能 D. 位能（即实际的升扬高度） ***答案*** B. 5.（2分）已知流体经过泵后，压力增大ΔP N/m2，则单位重量流体压力能增加为( ) A. ΔP B. ΔP/ρ C. ΔP/(ρｇ) D. ΔP/(2ｇ) ***答案*** C. 6.（2分）当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为( ) A. 气体的粘度太小 B. 气体的密度太小 C. 气体比液体更容易起漩涡 D. 气体破坏了液体的连续性 ***答案*** B. 7.（2分）某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( ) A. 水温太高 B. 真空计坏了 C. 吸入管路堵塞 D. 排出管路堵塞 ***答案*** C. 8.（2分）在某校离心泵特性曲线实验装置中泵的安装高度为－1m，泵的入口处装一U形管压差计，则测得入口处的压力( ) A. 自始至终大于大气压力 B. 随着流量的增大，经历大于大气压力,等于大气压力,小于大气压力三个阶段 C. 自始至终小于大气压力 D. 自始至终等于大气压力 ***答案*** B. 9.（2分）一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( ) A. 忘了灌水 B. 吸入管路堵塞 C. 压出管路堵塞 D. 吸入管路漏气 ***答案*** D. 10.（2分）离心泵的允许吸上真空度随泵的流量增大而（） A. 增大 B. 减少 C. 不变 ***答案*** B 11.（2分）用离心泵将液体从低处送到高处的垂直距离，称为（） A. 扬程 B. 升扬高度 C. 吸液高度 ***答案*** B 12.（2分）流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（） A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 ***答案*** A、 C 13.（2分）输送气体的密度越大，则风机的风压（） A. 越高 B. 越低 C. 不变 ***答案*** A 14.（2分）欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。输送大流量，低粘度的液体应采用（） A. 离心泵 B. 往复泵 C. 齿轮泵 ***答案*** C、 A 三、问答题： 1.（12分）何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？应如何防止？ ***答案*** “气缚”：由于泵内存气，启动泵后吸不上液的现象，称“气缚”现象。“气缚”现象发生后，泵无液体排出，无噪音，振动。为防止“气缚”现象发生，启动前应灌满液体。 “气蚀”：由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“气蚀”现象，“气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。为防止“气蚀”现象发生；泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。 2.（10分）为什么离心泵可用出口阀来调节流量？往复泵可否采用同样方法调节流量？为什么？ ***答案*** 由离心泵的工作点知，改变泵出口阀的开度，使局部阻力改变，而管路特性曲线改变，流量随之改变，此法虽不经济，但对泵运转无其它影响；而往复泵属容积式泵，压头与流量基本无关，若关闭出口阀，则因泵内压力急剧升高，造成泵体,管路和电机的损坏，故不宜用出口阀来调节流量。 3.（6分）离心泵的扬程和升扬高度有什么不同？ ***答案*** 离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量、液体获得能量后，可将液体升扬到一定高度△Z，而且还要用于静压头的增量△P/ρg和动压头的增量 及克服输送管路的损失压头，而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离，可见，升扬高度仅为扬程的一部分，泵工作时，其扬程大于升扬高度。 4.（8分）当离心泵启动后不吸液，其原因主要有哪些？ ***答案*** 不吸液的原因可能是：由于灌液不够或底阀不严密而漏液，使泵内存有空气；由于底阀或吸入管路堵塞；安装高度过高；电机接线不正确致使叶轮反转等。 5.（8分）按图写出离心泵开泵及停泵操作程序。 ***答案*** 开泵：关闭阀B一打开阀A一灌液一关闭阀A一启动键K一 全开阀B一调节阀A至合适流量。 停泵：关闭阀A一关闭阀B（若长期停泵可不关，以便放完管路中的液体）一按停止电键K 6.（18分）不同类型的离心泵，其Q-H曲线的形状不同，有的较 平（如图A线），有的较陡（图中B线），问：（1）当用离心 泵来输送含有泥浆的液体，其部分泥浆会在管道内沉积，在此种 情况下，宜选哪一类型Q-H线的离心泵才能避免流量发生过大的 波动？（2）若用出口阀调节流量，对于哪一种形状的Q一H线 离心泵较为理想？ ***答案*** （1）选用Q～H线较陡的泵（即图中的B线），设曲线I为原 来的管路特性曲线；曲线II为后来（阻力增大）的管路特性曲线，从图中可看出对A泵来说，工作点由M1变为M2对应的流量由Q m1到 Q m2；对B泵来说 工作点由C1变到C2对应的流量由Q c1到 Q c2两泵流量变化（皆变小）的幅度B泵 （2）对调节流量来说，A泵较好，而调节流量较为灵敏（变化幅度较大），由图中工作点变化可知。 《化工原理》第三章“机械分离”复习题 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散相是指______；分散介质是指 __________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力；代数和为零；沉降速度 3.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重；离心；沉积 4.（3分）气体的净制按操作原理可分为________， _______， ______.旋风分离器属 _____________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤；离心沉降。 5.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 ***答案*** 液体或气体中固体微粒 6.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是__________________ __________________。 ***答案*** 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流 7.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_______；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 ***答案*** μ；γL 8.（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面积约为____________ m2。 ***答案*** 13.12。 9.（3分）转鼓真空过滤机，转鼓每旋转一周，过滤面积，的任一部分都顺次经历 ___________________________________等五个阶段。 ***答案*** 过滤、吸干、洗涤、吹松、卸渣 10.（3分）离心分离因数是指______________________________。为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________增高，而将它的________减少。 ***答案***物料在离心力场中所受的离心力与重力之比；转速；直径适当。 二、选择题 1.（2分）欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（）。***答案*** C A. 提高降尘宝的高度； B. 延长沉降时间； C. 增大沉降面积 2.（2分）为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度，应采用（）的转鼓。 ***答案*** B A. 高转速、大直径； B. 高转速、小直径； C. 低转速、大直径； D. 低转速，小直径； 3.（2分）旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的（）粒径。*答案* A A. 最小； B. 最大； C. 平均； 4.（2分）要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（）微粒的沉降时间。 ***答案*** A A. ≥； B. ≤； C. ＜； D. ＞ 5.（2分）板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时，若洗涤压差等于最终过滤压差，洗涤液粘度等于滤液粘度，则其洗涤速率为过滤终了速率的（）倍。***答案*** C A. 1； B. 0.5； C. 0.25 三、问答题 1.（8分）为什么旋风分离器的直径D不宜太大？当处理的含尘气体量大时，采用旋风分高器除尘，要达到工业要求的分离效果，应采取什么措施？ ***答案*** 旋风分离器的临界直径d=(9μB/πN u0ρ)0.5，可见D↑时，B也↑（B=D/4），此时d 也↑，则分离效率η↑，为提高分离效率，不宜采用D太大的分离器。为果气体处理大时，可采用几个小直径的旋风分离器并联操作，这样则可达到要求的分离效果。 2.（8分）为什么板框压滤机洗涤速率近似等于过滤终了时过滤速率的四分之一倍？ ***答案*** 由于洗涤液通过两层过滤介质和整层滤渣层的厚度，而过滤终了时滤液只通过一层过滤介质和滤渣层厚度的一半，即洗涤液流动距离比滤液长1倍，其阻力也就大1倍，故洗涤速率就慢了0.5倍；又因洗涤液的流通面积比滤液的流通面积少1倍，这样洗涤速率又慢了0.5。基于上述两个原因，故当洗涤压差与过滤终了时压差相同时，且洗涤液的粘度与滤液粘度相近时，则（dV/dθ)w≈(1/4)(d V/dθ “化工原理”第4章传热复习题 一、填空题 1.（2分）某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57W/（m.K）,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1140W 2.（2分）某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为 ___________________.当管内水的流速为时,计算得到管壁对水的传热系数 α=2.61(kW/（m2.K）).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m/s时,此时传热系数α=_____________. ***答案*** α=0.023(λ/d)Re0.8Pr0.4；α=3.81(kW/（m2.K）) 3.（2分）牛顿冷却定律的表达式为_________，给热系数（或对流传热系数）α的单位是_______。 ***答案*** Q=αA△t ；W/（m2.K） 4.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t m =_________. ***答案*** 27.9K 5.（2分）在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近________流体的温度,总传热系数K接近______流体的对流给热系数. ***答案*** 蒸气；空气 6.（2分）实现传热过程的设备主要有如下三种类型___________、_____________、 __________________. ***答案*** 间壁式；蓄热式；直接混合式。 7.（2分）热量传递的方式主要有三种:_____、_______、__________. ***答案*** 热传导；热对流；热辐射。 8．（2分）强化传热的方法之一是提高K值. 而要提高K值,则应提高对流传热系数 _______________________. ***答案*** 提高给热系数较小一侧的给热系数。 9．（2分）平壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α1,α2以及间壁导热系数λ的关系为________________.当平壁厚4mm,导热系数为45( W/( m.K))时,两侧给热系数分别为8000(W/（m2.K）)和600(W/（m2.K）)时,总传热系数K=_____________. ***答案*** (1/K)=(1/α1+δ/λ+1/α2)； 532(W/（m2.K）) 10.（2分）间壁传热的总传热速率方程为_____.某换热过程中,要求 q=30 kW, K=555(W/ （m2.K）)则传热面积为______. ***答案*** q=K×A×△t m；2.16m2 11.（2分）化工生产中常用三种换热方法, 其特征是＿＿＿＿＿＿＿＿____________。 ***答案*** 冷热两种流体直接混合、冷热两种流体不允许直接接触而是通过间壁换热和流体通过炉内吸走热量。 12.（2分）传导传热的傅立叶定律为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿___＿＿其各项表示为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿, ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿, ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** ｄQ/ｄτ＝－λAｄt/ｄδ,ｄQ/ｄτ表示单位时间传递的热量,－表示温度 向降低方向传递,A表示传热面积,λ表示导然系数和ｄt/ｄδ表示温度梯度。 13.影响传导传热系数的因素有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** 物质种类和组成,物质的内部结构和物理状态、温度、湿度、压强等。 14.（2分）对流传热牛顿冷却定律为＿＿＿＿＿＿＿, 其各项表示为＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** Q＝αA（T－tw）, Q表示传热速度、α表示传热系数、A表示对流传热面积、T表示热流体主体平均温度和tw表示为低温流体壁面温度。 15. （2分）影响给热系数α的因素有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** 流体种类、流体性质、流体流动状态和传热壁面的几何尺寸 16.（2分）对流传热中的努塞特准数式是＿＿＿＿＿＿, 它反映了＿＿____________。 ***答案*** Nu＝αｌ/λ,对流传热过程几何尺寸对α的影响。 17.（2分）对流体传热中普兰德准数式为＿＿＿＿＿＿＿, 它反映了＿___________ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** Pｒ＝μCｐ/λ,流体的物理性质对α的影响。 18.（2分）厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知 b1>b2>b3;导热系数 λ1<λ2<λ3。在稳定传热过程中，各层的热阻R1______R2______R3;各层导热速率 。 ***答案*** R1>R2>R3；Q1=Q2=Q3 19.（2分）一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果应＿＿＿＿＿＿，主要原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** 降低；因水的导热系数大于保温材料的导热系数，受潮后，使保温层材料导热系数增大，保温效果降低。 20.（2分）用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较，方案Ⅰ是令冷却水终温为30℃，方案Ⅱ是令冷却水终温为35℃，则用水量 W1＿＿W2，所需传热面积A1＿＿＿A2。 ***答案*** 大于；小于 21.（2分）列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于___________________，折流挡板的形状有____________________，____________________等。 ***答案***提高壳程流体的流速, 使壳程对流传热系数提高,园缺形（弓形）,园盘和环形22.（5分）在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般来说，蒸汽走管______；易结垢的流体走管______；高压流体走管______；有腐蚀性流体走管______；粘度大或流量小的流体走管______。 ***答案*** 外；内；内；内；外。 23.（2分）列管换热器的管程设计成多程是为了________________________；在壳程设置折流挡板是为了______________________________________。 ***答案*** 提高管程α值；提高壳程α值。 24. 85.（2分）题号4088 第4章知识点 100 难度容易 有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ1》第二种为λ2，若作为换热器材料，应选用_________种；当作为保温材料时，应选用__________种。 ***答案*** 第一；第二 25.. 当水在圆形直管内作无相变强制湍流对流传热时，若仅将其流速提高1倍，则其对流 传热系数可变为原来的_________倍。***答案*** 2 26..（2分）沸腾传热中，保持__________沸腾是比较理想的。 ***答案*** 泡核 27.（2分）进行换热的两流体，若α1》α2时，要提高K值，应设法提高_______；当α1≈α2时，要提高K值，应使_________________。 ***答案*** α2；α1与α2同时提高。28.（2分）水垢的热阻较大的原理，主要是________________________。 ***答案*** 垢层的导热系数很小。 二、选择题 1.（2）穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一 层的热阻 R1与第二、三层热阻R2、R3的大小( )。 A. R1>(R2+R3) B. R1<(R2+R3) C. R1=(R2+R3) D. 无法比较 ***答案*** C 2.（2分）在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为t1、t2，蛇管外有热流体稳定流过,借搅拌器作用，使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度) ，如冷却蛇管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温t2应( )。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 ***答案*** A；∵m s2C p2(t2-t1）=KA△t m m s2C p2(t2-t1）=KπdL{[（T-t1）-（T-t2）]/[ln(T-t1）/（T-t2）]} 上式可简化为 m s2C p2/Kπd =L/[ln[ln(T-t1）/（T-t2）；此等式左边为定值，则右边也应为定值，当L增大一倍，ln （T-t1）/（T-t2）也增大一倍，而T，t均恒定，故t必增大 3.（6分）套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时: （1）传热系数K应 :A 增大 B 减小 C 基本不变 ( ) （2）空气出口温度: A 增大 B 减小 C 基本不变 ( ) （3）壁温 A 增大B 略有减小 C 基本不变 ( ) ***答案*** （1） A （2） A （3） B 4.（2分）在平壁导热过程中q＝λA（t1-t2）／δ，传热推动力是（）。 A. λ; B. （t1-t2）; C. δ ***答案*** B 5.（2分）有一列管换热器，用饱和水蒸汽（温度为120 ℃）将管内一定流量的氢氧化钠溶液由20℃加热到80℃，该换热器的平均传热温度差Δt m为（）。 A. -60/ln2.5; B. 60/ln2.5; C. 120/ln5 ***答案*** B 6.（2分）将1500 kg/h，80℃的硝基苯通过换热器冷却到40℃，冷却水初温为30℃，出口温度不超过35℃，硝基苯比热为1.38kJ/(kg.K)，则换热器的热负荷为（）。 800 kW; ***答案*** B 7.（2分）在比较多的情况下，尤其是液－液热交换过程中，热阻通常较小可以忽略不计的是（）。 A. 热流体的热阻; B. 冷流体的热阻; C. 冷热两种流体的热阻; D. 金属壁的热阻。 ***答案*** D 8.（2分）湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（）。 A. 流体内; B. 器壁内; C. 湍流体滞流内层中; D. 流体湍流区域内。 ***答案*** C 9．（2分）对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝116W/(m2.K),α2＝11600 W/(m2.K)，要提高传热系数（K），最简单有效的途径是（）。 A. 设法增大α1; B. 设法增大α2; C. 同时增大α1和α2。**答案*** A 10.（2分）流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（）方式进行的。 A. 热传导 B. 对流传热 C. 热辐射。***答案*** A 11.（4分）物质的导热系数，一般来说：金属的λ（），非金属的λ（），液体的λ（），气体的λ（）。 A. 最小 B. 最大 C. 较小 D. 较大 ***答案*** B； D ； C； A 。 12.（2分）用-10℃的冷冻盐水冷却某溶液，使用列管式换热器应将冷冻盐水安排走（）。 A. 壳程 B. 管程 C. 壳、管程均可。 ***答案*** B 13.（2分）蒸汽中不凝性气体的存在，会使它的对流传热系数α值（）。 A. 降低 B. 升高 C. 不变。 ***答案*** A 14.（3分）在下面几种换热器中，传热系数较大的是（）；能适用于高温高压场合的是（）；单位传热面积的金属耗较大的是（）。 A. 套管式； B. 列管式； C. 板式。 ***答案*** C； B； A。 15.（2分）蒸汽冷凝时，膜状冷凝的α( )滴状冷凝的α。 A. 等于； B. 大于； C. 小于。 ***答案*** B。 三、判断题 1.（2分）凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。( )***答案*** × 2.（2分）强化传热过程最有效的途径是增大传热面积，提高传热温度差。（）*答案* × 3.（2分）导热系数和给热系数都是物质的属性之一。（） ***答案*** × 4.（2分）当保温材料的厚度加大时，内外壁面的总温度差增大，总的热阻也增大，总推动力与总阻力之比为定值，即导热速率不变。（） ***答案*** × 5.（2分）在相同条件下，采用逆流操作比采用并流操作，所需传热面积要小。（）答案：√ 6.（2分）无相变的折，错流换热器，其平均温度差都比逆流时为小。（）*答案* √ 7.（2分）换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。（） *答案* √ 8.（2分）计算对流传热速率Q=αA△t时，若为圆管，则式中的传热面积应取管内、外表面积的平均值（） ***答案*** × 9.（2分）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 （） ***答案*** × 10.（2分）列管换热器采用多管程的目的是提高管内流体的对流传热系数α（） ***答案*** √ 四、问答题 1.（5分）试述对流传热的机理? ***答案*** 热流体流过管道时, 在湍流主体中,流体剧烈拢动,形成漩涡, 使质点强烈混合而交换热量，温度较均匀，几乎不存在温度梯度；但在紧靠管壁，有一层很薄的作层流流动的流体层（层流底层），在这层薄层内，热量传递以导热方式进行，从微观上言，是靠分子传递。由于流体的导热系数很小，故热阻丝要集中层流底层内。对管内层流流动，热量传递也是主要靠导热。但由于温度存在（轴向的，径向的），有密度差，会引起质点的对流，比较复杂。 2.（5分）强化传热过程应采取哪些途径? ***答案*** 根据Q＝KA△t m方程, 指任一个K、A、都能提高强化传热 (1) 增加传热面积,如在管内外壁装上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2)增大传热温差△t m可采用逆流操作,因为当T1，T2，t1，t2四个温度一定时，逆流传热温差△t m最大； (3)提高传热系数K由 K＝1/（1/αo＋1/αi＋Σ（δ/λ）） 提高α1、α2降低δ都能强化传热,要提高α由单层改为多层,或在壳程中增设档板，对于蛇管中,加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中可,还可采用导热系数大的流体作载热体。 3.（5分）为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作? ***答案*** 操作可以获得较大的平均传热温度差，从传递相同热负荷言，须较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度可接近冷流流体进口温度，对相同热负荷言，需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度可接近热流体进口温度，对相同热负荷言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。4.（5分）什么是稳定传热和不稳定传热? ***答案*** 在传热过程中，传热面上各点的温度不随时间变化，称为稳定传热。稳定传热时，传热速率为定值。反之，若传热面上各的温度随时间而变，则为不稳定传热。不稳定传热时，传热速率也随时间而变。 5. （5分）说明流体流动类型对给热系数的影响。 ***答案*** 流体为层流时，传热是以导热方式进行的。则此时给热系数较小。当为湍流时，传热是以对流方式进行的，此时给热系数增大。所以流体的传热，多在湍流情况下进行。 6.（6分）给热系数受哪些因素影响? ***答案*** 流动类型：湍流时的给热系数大。流体的物性：粘度μ、密度ρ、比热C p，导热系数λ均对给热系数有影响。传热面的形状、大小和位置：管子的排列、折流都是为 了提高给热系数。流体的对流情况，强制对流比自然对流的给热系数大，流体在传热过程有无相变，有相变α大。分析α＝0.023λ/dRe0.8Pr03~0.4也可以回答上列问题。 7.（3分）提高传热系数时,为什么要着重提高给热系数小的这一侧? ***答案*** 当忽略金属壁面的导热热阻时， 1/K=1/α1+1/α2=(α1+α2)/(α1×α2)；若α1>>α2,则α1+α2≈α1∴K≈α2即K接近α小的数值。 8（5分）列管换热器由哪几个基本部分组成？各起什么作用？ ***答案*** 主要由壳体、管束、管板和顶盖（又称封头）等基部分组成。壳体和管束作为冷热两流体的流动空间，通过管壁进行换热。管束安装在管板上，通过管板使管束与壳体连成一体。顶盖（封头）上有管程流体进出口，且有分程、密封，封头可拆卸，便于管子清洗等作用。 9.（8分）简要指出换热器强化有那些途径？ ***答案*** 根据传热方程：Q=KA△t m可知强化换热器途径有： (1)增大传热平均温度差△t m，△t m的提高，应在工艺条件允许的范围内，尽可能增大，所以受到一定的限制。 (2)增大单位体积的传热面积A，增大A，往往会使投资费用增大，设备尺寸增大，占地面积增大，所以要从换热器结构上改进，使换热器的单位体积的传热面积增大。 (3)增大抟热系数K，增大K值是强化传热的主要途径。主要设法提高对流传热系数小的值，其措施是增大该侧流体流动的湍动程度。根据换热器工作的实际情况，可采取不同的措施，以提高K值。 10.（5分）有一高温炉，炉内温度高达1000℃以上，炉内有燃烧气体和被加热物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。 ***答案*** 炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给 炉的内壁面。在炉壁内通过传导传热，将热量以炉的 内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与辐射传热相 串联。炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从 炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串 联，所以该传热过程的特点是：（1）传导、对流、 辐射三种传热方式同时存在；（2）并联、串联的联 合传热同时存在。 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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