化工原理知识点

第一章知识点

一、流体静力学基本方程式

p2=Pi+夕g（4-z2）或〃=A）+pgh

注意：I、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：

绝压一大气压=重压在压常由压强占来测量：

大气压一绝压=真空度真空度常由真空表来测量。

3、压强单位的换算：

1atm=760mmHg=1033mH9=101.33kPa=1.033kgf7cm2=l.033at

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:

Pl—P2=（0—"）gR

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

pA半常数，%=〃]AQ1="24夕2=........=uAp=常数

PA=常数，K=%A[=U2A2......uA=常数

夕A=常数，圆形管中流动“\/u?=A?IA\=d；/d：

三、定态流动的柏努利方程式——能量衡算式

1k—流体:pp

gZ]±-±--\-We=gZ+—+—+2%

p22p2

讨论点：i、流体的流动满足连续性假设。

2、理想流体，无外功输入时,机械能守恒式:

2

7P\匹7B

g乙+—=/2+一+

P2p

3、可压缩流体，当Ap/pi<20%,仍可用上式,Kp=Pmo

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P的计算:

理想气体P=PM/RT

X

混合气体Pm=P\\\+夕2匕2+・..+Pnvn

混合液体=*1L+旦工H--------H旦工

mrnZ-^2n

上式中：Xwi---体积分率；Xvi----质量分率。

6、gz,u2/2,p/c三项表示流体本身具有的能量，即位能、动能和静压能。£hf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Nc=Wews,轴功

率N=Ne/n(W)

7、1N流体

[mJ(压头)

lm3流体Wep=pgh+△2+\"0+pLhf\pA而△4f=pLhf

2

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0.5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£hf

（-）流动类型：

I、雷诺准数Re及流型

Re=duP/P=du/v,u为动力粘度，单位为［Pa§；

?

Y=口/P为运动粘度，单位［m/s］o

层流:Re^2000,

湍流:ReKOOO；

2000<Re<4000为不稳定过渡区。

2、牛顿粘性定律T=u（du/dy）

气体的粘度随温度升高而增加,液体的粘度随温度升高而隆低。

（二）流体在管内流动时的阻力损失

(J/kgl

1、直管阻力损失hfEh,=hf+In,

范宁公式（层流、湍流均适用人

层流:即2-nVh-32.〃〃

入=f(R0)日」4一尺挑力一哈根一泊稷叶公式。

湍流区（非阻力平方区）：《口£、

N0=/（2-）

d

高度湍流区（阻力平方区）：2=

d

具体的定性关系参见摩擦因数图，并定量分析hf与U之间的关系

推广到非圆型管"4x流通截面积

4=4%

润湿周边长

注：不能用de来计算截面积、流速等物理量。

2、局部阻力损失hf

①阻力系数法，C=0.5

②当量长度法，

"2

注意：截面取管出11内外侧，对动能项及出II阻力损失项的计算有所不同。

当管径不变时,Z(1+/Q+"）耳

流体在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，流体的流速沿管长丕变。流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的髓压能

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。

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

L并联管路：1、；/=匕+匕+匕

2^2f—^2r]—^3Zzfo—ZPif3

各支路阻力损失相等。

即并联管路的特点是：

（1）并联管段的压强降班：

（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、亘径小的管段通过的流量小

II.分支管路：1、v=V.+匕+匕

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/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，若改用转于流量计，随流量增加转于两侧压差

值将不变.

1、边长为a的正方形管道，其当量直径de为（a）。

2、在定态流动系统中，水连绫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

内流速的一4一倍。

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—能之用为常数。位，静压。

5、开口U型管压差计走基于—原理的测压装置，它可以测量管路中_______上的或

0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，在管壁处速度为_____，邻近管壁处存在一层，且Re值越大，则该层厚度

越一.零，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直管1中流过的总能量损失的通式为，它的单位为__J/kg_o

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一相等。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500nunHg,设备外环境大气压强为640mmHg,则它的绝对压强为________Pa。

=640-500=140mmHg=140X133.32=1.866X104Pao

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。此时摩擦系数人与____无关，只随________加大而

抛物线，2,e/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X与一及有关。在完全湍流区则人与雷诺系数的关

系线趋近于线。Re,8/d,水平

二、选择题

1、判断流体流动类型的是（）

（A）Eu准数（B）R。准数（C）c/d（D）Ap,

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）0,032（B）0.0427（C）0.0267（D）无法确定

3、在法定单位制中，粘度的胆位为（D）

（A）cp（B）p（C）g/（cm.s）（D）

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

（）

（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①57X3.5mm的细管，逐渐扩大到中108X4min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）lm/s（C）0.5m/s（D）0.25m/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）湍流的及。值大于滞流的

（0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，摩擦系数入（C）

（A）为常数，与Re,e/d均无关（B）随Re值加大而减小

（C）与Re值无关，是e/d的函数（D）是Re值与£/d的星数

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、与小成正比B、与u成正比C、与心孤成正比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。（J）

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。

（J）

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。（X）

4、在同一种连续流体内，处亍同一水平面上各点的压强都相等。（X）

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。（X）

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。（V）

第二章知识点

一、工作原理

基本部件：吐轮（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，因比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，则应检查进旦管路是查宣泄漏现象，

1、压头H,又称扬程„八7,MLJ

H=AZH———+H

Pg

2、有效功率N『Mw、=HgQp轴功率N=（"）

10277

3、超谟的特性曲线通常包括H-Q,N-Q,且二Q曲线，这些曲线表示在一定转速卜.输送某种定的液

体时泵的性能。由N-Q线上可看出：Q=0时，WNmin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，流承减少，效率减少，轴功率增大。

二、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+BQe2

2、工作点的调节：既可改变Ee-Qe来实现，又可通过改变H-Q来实现。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。

两台同样的离心泵法联压头不变而流量加倍，里境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，离心泉的安装高度小于等于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。

1、离心泵的主要部件有吐轮、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:一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谑、轴功率、压头、蟀、气蚀余量等。

4、离心泵特性曲线包括龙0、」四、和三条曲线。它们是在一定转速"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/m」，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。

9、管路特性曲线的形状由管路布置和操作条件来确定，与离心泵的性能无关.

10、离心泉通常采用出口阀门调节流量：往复泉与齿轮泵采用旁路调节流量。

11、离心泵汽蚀余量的定义为。

12、单动往受压缩机的理想压缩循环分为吸气、压缩及排气三个I•介段。

13、离心通风机的全风压是指单位体积（Id）的气体流过风机时所获得的能量，他的单位是Pa.

14、当液体的密度改变时，离心泵的压头H和轴功率、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n与流量Q的关系为（B）

A、Q增大则n增大B、Q增大，n先增大后减小

c、Q增大则n减小D、Q增大，n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

20、离心泵的必需气蚀余量八hr与流量Q的关系为（A）

A、Q增大，Ahr增大B、Q增大，Ahr减小

C、Q增大，Ahr不变D、Q增大，△hr先增大后减小

21、离心泵停止操作时,应（A

卜、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（DI

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

23、往包泵适用于（C）

A、大流量且要求流量均匀的场合B、介质腐蚀性强的场合

C,流量较小，压头较高的场合I）、投资较小的场合

五、判断

1、离心泵的效率不随所输送液体的密度变化而变化。（J）

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。（X）

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。（X）

4、离心泉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。（V）

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。（，）

6、当流量较大时，离心泵的必需汽蚀余量△hr也较大，因此在汁算泵的允许女装高度时应选取最大流量

下的Ahr值。（J）

7、离心泵通常采用改变泵的转速方法来调节流量。（X）

六、1、如图所示，某车间要将地面敞口贮槽内密度为U20Kg/mWj溶液送至高位槽内，槽内表压强为3.92

X104Pa,需要的送液量为120m7h,输送管路为3140X4.5mm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Az=llm,摩擦系数，为0.03。试问能否送用n=

（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1T'与2-2'间列式：Az=llm,AL=0,

（表压）

120/3600r,

u=-------------------=2.474m/s

—(0.13I)2

4

-140(2.474)2

=0.03x---------x---------------=9.97m

d2g0.1312x9.81

把以上各值代入，可得:3.92x1(/

He11++9.97=24.54m

1120x9.81

确定能否选用

输送系统所需的流量Qc=120m7h,压头He=24.54m,而离心泵能提供的流量Q=132m7h>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国和转速下，压头和流量间关系可表示为H=25-2.0Q2（式中11单位为m,Q

单位为m'/min）。若将该泵安装在特定管路内，该管路特性方程可表示为

（式中H单位为m,Qe为m'/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’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=QeH=He

】、求输送常温下清水时，该会的性能。

由H=He可得：25—=20-^1

解出Q=l.138m7min=68.3mJ/h=0.019m7s

77=25一2.0^2=25—2x（1.13S）2=22.4，，

1Ioo

a〃尸x22.4XIOOO

Z=60______________________=6.9424W

1O2,7102x0.6

2、求输送密度为1200Kg/m’的水溶液时，该泵的性能。当输送液体的密度改变时，泵的流量和压头天变。

Q=Q=0.019m3/s"，="=22.4m

而轴功率发生变化...QHp0.019x22.4x1200...„

N=———=--=8.345Kwo

102?102X0.6

在某特定管路系统中，用离心泉输送清水。当泵的出口阀全开时，管路特性方程为

蠡/魏产（Qe单位是m3/s）°现关小阀门调节流量,当泵的流量为0.012m3/s时，对

试求（1）关小阀门后管路特性方程

（2）关小阀门造成压头损失占泵提供压头的百分数。

解：（1）求关小阀门后的管路特性方程。

本题中，K不发生变化，而B值因关小阀门而变大。关小阀门后离心泵特性不变。

2

K、Q、H值代入管路特性方程，可得：44=18+BQ

44=184-B（0.012）2

可解出8=1.806x105$2

故关小阀门后管路特性方程为：=18+1.806x10Q；

2）流量为0.012m3/$时，原管路所要求的压头为：

52

He=18+1.3X10X（0.012）=18+18.72=36.72m

故关小阀门多耗的压头为：ZI=H-He=44-36.72=7.28"

关小阀门造成的压头损失占泵提供压头的百分数为：M=2殁*1。。％=16.55%

H44

第三章知识点

1、球形颗粒在静止流体口作重力沉降，经历________和______两个阶段。

沉降速度是指阶段，颗粒相对于流体的运动速度。加速运动等速运动等速运动

2、在滞留区，球形颗粒的沉降速度与其直径的次方成正比；而在湍流区，与其直径的

次方成正比。21/2

3、降尘室内，颗粒可被分离的必要条件______________:而气体的流动应控制在—

流型。气体在室内的停留时间应2颗粒的沉降时间：滞流

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1Vzey—2(^14*/

决定的常数：而介质常数与是左映

5、过渡常数是K由及

的常数。物料特定过滤压强差过滤介质阻力大小

6、过流操作有________和两种典型方式。恒压过漉恒速过漉

7、选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是：：

气体处理量，分离效率，允许压降

8、通常，—非均和物系的离心沉降是在旋风分离器中进行，―悬浮物系•殷可在旋液分离器或沉

降离心机中进行。气固；液固

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

10、阶段中颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，山于这个速度是阶段终了时颗粒

相对于流体的速度，故乂称为“终端速度”。等速；加速

11、影响沉降速度的主要因素有①:②—；③—颗粒的体积浓度；器壁效应；颗粒形状

12、旋风分离器的总效率是指,粒级效率是指,

全部颗粒中被分离下来的质量分率：各种粒度被分离下来的质量分率

13、实现过滤操作的外力可以是、或。重力；压强差；惯性离心力

14、工业上常用的过流介质主要有①,②,③°织物介质：堆积介质：多孔固体介质

15、一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降

速度将，在空气中的沉降速度将。下降，增大

由斯托克斯定律d2（0一夕）g

可见无论是气体还是液体，温度的改变主要是通过粘度变化来影响沉降速度。气体粘度随温度升高而

增加，故沉降速度下降：液体粘度随温度升高而减小，故沉降速度增大。但要注意此结论是通过斯托克斯

定律得出，其他情况还需要具体分析。

17、一降尘室长8m,宽如，高1.5m,中间装有14块隔板，隔板间距为0.1m。现颗粒最小直径为12m,

其沉降速度为0.02m/s,欲将最小直径的颗粒全部沉降下来，则含尘气体的最大流速不能超过LAm/s。

分析：由降尘室的分离袋件

IQ

可知=—u.--x0.02=1.6

max