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1、 第一章、流体流动 流体静力学一、 流体动力学二、 三、 流体流动现象 流动阻力、复杂管路、流量计四、 一、流体静力学：单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称? 压力的表征：静止流体中，在某一点 压强。 -大气压强（力） 真空度大气压强-绝对压表压强（力）绝对压强（力） 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：?g(z?p?z)p 备注：1压力形式 在静止的、连续的同一液体内，处于同一 2211pp21?zzg?g? 水平面上各点压力都相等。能量形式 21? 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： ?)gR?(?p?p U型压差

2、计012 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 ? 流量 mm=V kg/s 质量流量SSS 2G /4dm=GA=3V m/s 体积流量 SS2u /4d=uA=V2G kg/m 质量流速s Su G=u m/s 流速 (平均)? 连续性方程及重要引论： ud212)?( ud21 ? 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） pp112221?W?u?zg?W?zgu J/kg 以单位质量流体为基准： f21e12?22pp112221 J/N=m 以单位重量流体为基准：h?z?H?zu?u? f1e212?ggg2g2N?mW 输送机械的有效功率： eesNe?N 输送机械的轴功

3、率： （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 Re2000 （2）过渡区 2000 Re4000 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

4、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

5、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。 1u?u 层流时的速度分布 max2u?0.8u 湍流时的速度分布 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） 2ul?h?范宁公式的几种形式： 圆直管道 fd22?ul?p?W 非圆直管道 ff 2d? 值，一般题目会告诉，仅用于期末考试，考研需扩充运算时，关键是找出 非圆管当量直径：?rdd当量直径： 倍水力半径）=4（4 HeeAr水力半径： = H ）（流体在通道里的流通截面

6、积A与润湿周边长之比 （节流原理）流量计概述： ?孔板流量计 是利用流体流经孔板前后产生的压力差来实现流量测量。 孔板流量计的特点：恒截面、变压差，为差压式流量计。 文丘里流量计的能量损失远小于孔板流量计。转子流量计 的特点：恒压差、恒环隙流速而变流通面积，属截面式流量计。 （了解）? 复杂管路： 并联管路各支路的能量损失相等，主管的流量必等于各支管流量之和。 第二章、流体输送机械 一、离心泵的结构和工作原理 二、特性参数与特性曲线 三、气蚀现象与安装高度 四、工作点及流量调节 转化?静压能?流体（动能）?离心泵：电动机 一、离心泵的结构和工作原理： ? 离心泵的主要部件： 离心泵的的启动流程

7、： 叶轮 吸液（管泵，无自吸能力） 泵壳 液体的汇集与能量的转换 转能 泵轴 排放 密封 填料密封 机械密封（高级） 叶轮 其作用为将原动机的能量直接传给液体，以提高液体的静压能与动能（主要为静压能）。 泵壳 具有汇集液体和能量转化双重功能。 轴封装置 其作用是防止泵壳内高压液体沿轴漏出或外界空气吸入泵的低压区。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。 气缚现象：离心泵启动前泵壳和吸入管路中没有充满液体，则泵壳内存有空气，而空气的密度又远小于液体的密度，故产生的离心力很小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，此种现象称为气缚现象，表明离心泵无

8、自吸能力。因此，离心泵在启动前必须灌泵。 汽蚀现象：汽蚀现象是指当泵入口处压 力等于或小于同温度下液体的饱和蒸汽压时，液体发生汽化，气泡在高压作用下，迅速凝聚或破裂产生压力极大、频率极高的冲击，泵体强烈振动并发出噪音，液体流量、压头（出口压力）及效率明显下降。这种现 。象称为离心泵的汽蚀二、特性参数与特性曲线 ：Q流量离心泵在单位时间内排送到管路系 统的液体体积。：H压头（扬程）的1N离心泵对单位重量（ 液体所提供的有效能量。?：效率 =总效率hvmNNe?：轴功率N 泵轴所需的功率 ?曲线对应的最高效率点为设计点，对-Q 值称为最佳工况参数，铭牌所N、应的QH、（会使用标出的参数就是此点的性

9、能参数。 ）IS水泵特性曲线表，书P117: 三、气蚀现象与安装高度 气蚀现象的危害：? 则可能出现气缚现象，若生成大量的气泡，离心泵的性能下降，泵的流量、压头和效率均降低。 且使离心泵停止工作。 产生噪声和振动，影响离心泵的正常运行和工作环境。 泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低了泵的使用寿命。就应设法使叶片入口附近的压强高于输送温度下的液体饱和蒸气压。为避免发生气蚀，解决方案： 的有效措施。通常，根据泵的抗气蚀性能，合理地确定泵的安装高度，是防止发生气蚀现象 离心泵的汽蚀余量：? 2 ） /p（ p 之和必为防止气蚀现象发生，在离心泵人口处液体的静压头）与动压头（ u/2 g g11（ ）某一

10、数值，此数值即为离心泵的气蚀余量。须大于操作温度下液体的饱和蒸气压头/p pgv2ppuvHNPSHNPSHH11抗气蚀性能好? gSggg?2(NPSH)必须汽蚀余量：r 离心泵的允许吸上真空度： ? ? 离心泵的允许安装高度H（低于此高度0.5-1m）： g 关离心泵先关阀门，后关电机，开离心泵先关出口阀，再启动电机。四、工作点及流量调节： ? 管路特性与离心泵的工作点： 由两截面的伯努利方程所得 全程化简。 联解既得工作点。 ? 离心泵的流量调节： 1、 改变阀门的开度（改变管路特性曲线）； 2、 改变泵的转速（改变泵的特性曲线）；减小叶轮直径也可以改变泵的特性曲线，但一般不用。 3、

11、泵串联（压头大）或并联（流速大） ? 往复泵的流量调节： 1、 旁路调节； 2、 改变活塞冲程和往复次数。 第三章、非均相物系的分离（密度不同） 一、重力沉降 二、离心沉降 三、过滤 一、重力沉降： 沉降过程：? 先加速（短），后匀速（长）沉降过程。 流型及沉降速度计算：（参考作业及例题）? -4 ）（K2.6210Re1） 层流区（滞流区）或斯托克斯定律区：（t3 (2.62K69.1) 10169.1) 1010Reqqqqn 231 n层） （ 保温层的临界直径： ?通常，热损失随保温层厚度的增加而减少。但是在小直径圆管外包扎性能不良的保温材料， 可能反而使热损失增大。随保泪层厚度增加，

12、 点保温才大于B（散热区、保温区，d0 有意义） 二、总传热：（参考习题及例题） ?热量衡算： 总传热速率方程：?t?ttKSt12? ）tQ=需大于t（12mm t?2ln t?11、总热阻 总传热系数K K 热阻之和总热阻= 三、换热器及强化传热途径： p277）? 间壁式换热器的类型：（掌握原理书 管式换热器：蛇管式换热器 （沉浸式蛇管换热器、喷淋式蛇管换热器）1、 、套管式换热器2 管壳式换热器 形管换热器）（固定管板式换热器、U3、 板式换热器 ： 夹套式换热器1、 、板式换热器2 III、形）、I3、螺旋板式换热器（、II 翅片式换热器： 翅片管式换热器1、 版翅片式换热器2、 热

13、管换热器 间壁式换热器强化传热途径：? t1、增大平均温度差 mS 增大传热面积2、 ）采用小直径传热管43）多孔物质结构；翅化面；2）异形表面； 。 1)K 增大总传热系数3、 ）54）采用短管换热器；2）增强流体的扰动；3）在流体中加固体颗粒；提高流体的流速；1) 防止垢层形成和及时清除垢层。 第五章、蒸发（不挥发溶质）一、概述及蒸发器 二、溶液沸点升高与温度差损失 三、多效蒸发及流程 一、概述及蒸发器： ? 单效蒸发与多效蒸发：单效蒸发与多效蒸发在操作中一般用冷凝方法将二次燕汽不断地移出，否则蒸汽与沸腾溶液趋于平衡，使蒸发过程无法进行。若将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作称为单效

14、蒸发。若将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽，以利用其冷凝热，这种串联蒸发操作称为多效燕发。 ? 常见蒸发器类型及原理（书P302） 循环形（非膜式）蒸发器： 1、 中央循环管式（或标准式）蒸发器 2、 悬筐式蒸发器 3、 外热式蒸发器 4、 强制循环蒸发器 （单程型）膜式蒸发器： 1、 升膜蒸发器 2、 降膜蒸发器 3、 升-降膜蒸发器 4、 刮板搅拌薄膜蒸发器 直接加热蒸发器 二、溶液沸点升高与温度差损失： ? 溶液的沸点： 溶液中含有不挥发的溶质，在相同条件下，其蒸气压比纯水的低，所以溶液的沸点就比纯水沸点升高。 的要高，两者之差称为因溶液蒸气压下降而引起的例如，常压下20%（质量百分数

15、）NaOH水溶液的沸点为108.5，而水的沸点为100，此时溶液沸点升高8.5度。 由于有沸点升高现象，使同条件下蒸发溶液时的有效温度差下降8.5，正好与溶液沸点升温度差损失。 高值相等，故沸点升高又称为? 温度差损失：（书P310） 温度差损失不仅仅是因为溶液中含有了不挥发性溶质引起的，蒸发器内的操作压力高于冷凝嚣以克服二次蒸汽从蒸发器流到冷凝器的阻力损失、蒸发器的操作需维持一定的液面等因素都会造成温度差损失。 1、 因溶液蒸气压下降而引起的温度差损失 2、 因加热管内液柱静压力而引起的温度差损失 由于管路流动阻力而引起的温度差损失、 3 ，搞清楚前后黏度、压强、温度）（书P322三、多效蒸

16、发及流程: 溶液的沸点必纯溶剂的高，冷凝液的沸点高于二次蒸汽。TTT PPP31223 1 蒸馏（液体混合物挥发度不同）第六章 一、平衡关系 二、精馏原理及流程 三、精馏过程计算一：平衡关系： ? 用饱和蒸气压和相平衡常数表示的气液平衡关系： 拉乌尔定律得出，p-溶液上方组分平衡分压，Pa。 由p-在溶液温度下纯组分的饱和蒸气压，Pa。x-溶液中组分的摩尔数。下标A表示易挥发组分，B表示难挥发组分。Xb=(1-Xa) 0p?pBx?泡点方程式 A00p?pBA000pp?ppxpBAAAA?y道尔顿分压定律露点方程式 得出。 A00pp?pppBA0xppA0Apv?v? 挥发度 同理表示 。

17、 VB 对于理想溶液 AAAxxAAx/vp?AAA? 相对挥发度：易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比 x/vpBBB 图）t-x-y ?相图：（图）（x-y ?x?y 、相平衡方程式：3 ?x)?1(1?、简单蒸馏流程特点：4简单蒸馏是将原料液一次加入蒸馏釜中，在恒压下加热使之部分汽化，产生的蒸气进入冷凝器中冷凝，随着过程的进行，釜液中易挥发组分含量不断降低，当釜液 组成达到规定值时，即停止蒸馏操作，釜液一次排出。 二、精馏原理及流程： 原理：液体混合物经多次部分汽化和冷凝后，便可得 到几乎完全的分离。流程：原料液经预热器加热到指定温度后送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部下降的

18、回流液体汇合后，逐板溢流，最后流人塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行传热传质过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为地底产品（釜残掖），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。塔顶蒸气进人冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷 凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。精馏段加料板以下的塔段将原料液进入的那层板称为加料板，加料板以上的塔段称为通常，提馏段 （包括加料板）称为。 三、精馏过程计算： 总物料衡算 F=D+W 易挥发组分衡算 FxDyWx +=FDxD?100%?塔顶易挥发组分的回收率 DFxFW(1?x)W?%?100塔

19、釜难挥发组分的回收率 W)x(1?FFL?R回流比 : D y?xqD?RR R最小回流比 =(1.12.0) min minxy?qqN?设备费 操作线远离平衡线， ?T? R,VV?冷凝器、再沸器热负荷?操作费 L?q线方程进料热状况的影响及 ? IICPr?将1kmolt?原料变成饱和蒸汽所需热量?FqV? IIr1kmol?原料的汽化潜热LV，LLqFVVqF +( 及 1)并由此得到 =+进料热状况对q值及q线的影响： xqxFx?y?xq ）（ 线方程 , 必过点eFF q?1q?1 ? 操作线方程：精馏段操作线方程： VLD =总物料衡算 +VyLxDx+=易挥发组分衡算 Dnn

20、 +1R1xxxy?x）,必过点a （ 操作线方程 DDD1n?nR?1R?1提馏段操作线方程： LVW =+ 总物料衡算，LxVyWx 易挥发组分衡算 +=Wmm+1WLxxx?y?x） C（, 操作线方程 必过点 WWWmm?1VVWL,?xy?x 或 Wm?1mL?WL?Wx?y平衡线方程： x)?1(?1 -图形关系（记住）。? q=1, 斜率为，图像为xx?泡点 特殊 Fq? 露点 ，图像为斜率为0 q=0, 进料 、逐板计算法 1理论版层数计算 图解法 2、 逐板计算法：平衡关系操作关系平衡关系XXX?y?y?D1212 XXX)?其他为计算到（饱和液体进料状况，Fqn,xx?m（

21、。 m-1层）说明第n层是加料板（n-1层）。提馏段：同理w 全塔效率与单板效率?y?yx?xNn1nn?1n?TE?E?100%E 或 mmVL*Ny?yx?xPn?11nn?n? 塔板上气液两相的非理想流动 1.返混现象 液沫夹带。 塔板上部分液体产生与液体主体流动方向相反的流动为液沫夹带（又称雾沫夹带） 即液滴被上升的气体夹带到上一层塔板上。 气泡夹带即气泡被下降的液体 塔板上部分气体产生与气体主体方向相反的流动为气泡夹带。 卷入下一层塔板上。 2.气体和液体的不均匀分布 气体沿塔板的不均匀分布的存在，气体通过塔板时阻力大小不等，导致塔板 由于液面落差 上气量分布不均。 液体沿塔板的不均

22、匀分布 由于液体横向流过塔板时路径长短不一，使塔板的物质传递量减少。 不正确操作 液泛在操作过程中，塔板上液体下降受阻并逐渐在塔板上积累，这种现象称为液泛（也称淹 。根据引起液泛的原因不同，可以分为：塔）降液管液泛1（液体流量过大降液管内液体不能及时排出或气体流量过大使降液管液面升 高，均会引起降液管液泛。 ）夹带液泛（2 气速过大导致液沫夹带量过大，板上液层增厚并各板液层相连造成液泛。 严重漏液从孔道流下的液体量占液体流量 当气体通过筛孔的速度较小或气体分布不均匀时， 的10以上称为严重漏液。 溶解度差异）吸第七章 收（ 一、概述及平衡关系 二、传质理论 三、吸收塔计算 一、概述及平衡关系：

23、 混合物各组分在某种溶剂中溶解度差异1、吸收依据：）分离混合气体以回收所需的组分； 1 吸收 2）除去有害组分以净化气体； 目的 3）制备某种气体的溶液； 4）工业废气的治理。 2、吸收与解吸流程： 吸收过程进行的方向与限度取决于溶质在气液两相中的平衡关系。当气相中溶质的实际分压高于与液相成平衡的溶质分应时，溶质便由气相向液相转移，即发生吸收过程。反之如果气相中溶质的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由液相向气相转移，即发生吸收的逆过程，这种过程称为脱收（或解吸） ? 温度与压强的影响： ? 有利于吸收，反之即为解吸 温度? 有利于吸收，反之即为解吸压强 3、平衡关系: x液相中溶质

24、的摩尔数iX?摩尔比： i x?1液相中溶剂的摩尔数i y气相中溶质的摩尔数iY? iy?气相中惰性组分的摩尔数1iEM?c1SH*?pExpi? :亨利定律 i iiEM?HHSSE*mxymXY?m? iiiip 、吸收剂的选择： 4 ）溶解度高（对溶质组分） 1 ）选择性高 2 ）挥发度小 3 ）黏性小 4 ）其他（无毒、无腐蚀、经济、合理等） 5 、相平衡关系在吸收中的应用： 5 ）判断传质方向： 1*mymxyy/?x?，如果气相中溶质的实际组成 或大于与液 若气液相平衡关系为iiiii*yyyyx相小于与气相组成相溶质组成相平衡的气相溶质组成即，（或液相的实际组成iiiii*xxx

25、 ，说明溶液还没有达到饱和状态，此时气相中的溶质必然要继平衡的液相组成（）d wwasd as2、 空气H-I图：（熟悉理解，会用，书下册P254） 构成线群：（5条） 1）等湿度线（等H线）群 等湿度线是平行于纵铀的线群 2）等焓线（等I线）群 等焓线是平行于斜袖的线群 3）等干球温度线（等t线）群 不平行 4）等相对湿度线（等线）群 =100%的等线称为饱和空气线，此时空气为水汽所饱和 5）蒸汽分压线 三、干燥过程物料衡算及热量衡算：（作业及书上例题） 1、物料衡算： X湿物料中水分的质量w? 湿基含水量 %100w? 1?X湿物料总质量w湿物料中水分的质量?X 干基含水量 ?X 1?w量湿物料中绝干物料的质水分蒸发量W: ?LHGXLHGXWLHHGXX（进出水相等）?)(?)?( 21212121 W单位时间内水分的蒸发量，kg/s; G单位时间内绝干物料的流量，kg绝干料/s 空气消耗量L（绝干气） ? lLHLH)1?)?(真实进料湿空气）?(1 100干燥产品流量G: （由图示做绝干物料衡算所得） ?2: GWG? 212、热量衡算： 干燥系统消耗