化学工程基础复习资料总结.doc

《化学工程基础》复习资料 化学与化工学院 应用化学专业 彭梦杰 0815020219 、流体流动与输送 连续性假定：化学工程中所研究的液体流动规律，不论是液体分子的微观运动，还是流体在生产装置内的整体机械运动，它都是由无数流体质点所组成的连续介质，因此可以取大量流体分子组成的微团为流体运动质点，并以这样的质点为研究对象。 理想流体：无黏性、在流动中不产生摩擦阻力的流体。 相对密度：物质密度与4℃纯水密度之比，用符号d表示，量纲为一。 平均密度：各组分密度与其相对体积分数乘积之和。 流体静力学方程应用：U行管压差计、微差压差计、液位计、液封。 流量：单位时间内通过导管任意横截面积的流体量为流量。 流速：单位时间内流体在导管内流过的距离称为流速。 流速的选择：建设投资费用和运行操作费用综合考虑经济流速。 稳态流动：在流体流动系统内，任一空间位置上的流量、流速、压力和密度等物理参数，只随空间位置的改变而改变，而不随时间变化的流动。 层流：管中流动流体的质点只沿管轴方向平行流动，而不作垂直于管轴的径向扰动。（或称滞留） 湍流：管中流动流体的质点相互扰混，使流体质点的流动速率和方向呈现不规则变化，甚至形成涡流。（或称紊流） 黏性：流体流动时，往往产生阻碍流体流动的内摩擦力的流动特性。 黏度：一般由实验测定，与压强关系不大，但受温度影响。液体的黏度随温度的升高而减小，气体的黏度随温度的升高而增大。单位1P=100cP=0.1Pa·s=0.1N·s·m-2 运动黏度：流体黏度μ与密度ρ之比，符号用ν表示，单位m2·s-1 边界层：壁面附近流速变化较大的区域，u=0~99%u，流动阻力主要集中在此区域。 主流区：流速基本不变化，u≥98%u，流动阻力可忽略。 稳定段长度L：流体流动从管道入口开始形成边界层起直到发展到边界层在管道中心汇合为止的长度。 边界层分离：当流体通过曲面（圆柱体表面、球面等）流动时，则出现边界层脱离固体壁面的流动现象。还通常发生在管道截面突然收缩或扩大，突然改变流动方向，以及流动过程中遇到障碍物等处。 形体阻力:由于固体表面的形状致使流体流动时产生漩涡而导致的能量损失。 流速分布：一半管中心处的流速最大，越靠近管壁流速越小，紧靠管壁的流速等于零。平均流速为最大流速的一半。 不可压缩流体：流体在流动过程中，其密度变化可以忽略的流动，称为不可压缩流动。 直管阻力：又称沿程阻力，是流体沿直管流动时因摩擦而产生的能量损失。 局部阻力：流体通过管路中的管件、阀门时，由于变径、变向等局部障碍，导致边界层分离产生漩涡而造成的能量损失。 摩擦系数：1N流体在管道中流经一段与管道直径相等的距离所造成的压头损失与其所具有的动压头之比。 相对粗糙度：ε/d为管壁绝对粗糙度ε和管径d之比。量纲为一。粗糙度的大小并未改变层流的速度分布和内摩擦规律。 当量直径：①非圆形管道:流道横截面积的4倍除以流体浸润周边的长度;②套管环隙：外管内径与内管外径之差。③当量直径越大，阻力损失越小；圆管阻力损失小于方管。 流体流量的测量：孔板流量计、转子流量计。前者阻力损失较大。 离心泵工作原理：先将液体注满泵壳，叶轮逆时针高速旋转，将液体甩向叶轮边缘，产生高的动压头，由于泵壳液体通道设计成界面扩大的形状，高速流体逐渐减速，由动压头变为静压头，所以液体流出泵壳时具有高压。在液体被甩向叶轮边缘的同时，叶轮中心液体减少，出现负压，则常压下液体不断补充至叶轮中心处，于是，离心泵叶轮源源不断输送液体。 气缚：离心泵启动时必须先使泵内充满液体，这一操作过程称为灌泵。如果不进行灌泵，泵内充满空气，则由于空气密度太小，造成的压差或泵吸收入口的真空度很小而不能将液体吸入泵内的现象。 避免气缚：①吸入管应不漏入空气②在吸入管底口安装底阀，不能使停电时泵内液体流出③不用于输送因抽吸而沸腾汽化的低沸点液体或高温液体。 扬程：泵对每牛顿重力的液体提供的能量，也称压头。单位m。 流量：泵在单位时间内输送液体的体积，又称送液能力。即为体积流量，单位m3·s-1. 轴功率：电动机或其它原动机直接传递给泵轴的功率，用P表示。轴功率大于有效功率Pe。离心泵的效率一般在50%~70%之间，有些大型泵可以超过80%。为泵选电动机时，考虑泵在超负荷运转以及机械传动功率，而计入适当的安全系数，配用电动机功率应大于轴功率。（轴功率越小，安全系数越大） 离心泵特性曲线：①流量增加，泵的扬程减小②流量增加，轴功率增大③随着流量的增加，离心泵效率先增加，达到峰值后反而下降。 高效区：由于输送条件的种种限制，往往不能保证泵在最高效率点下工作，于是将最高效率的92%区域规定为泵的高效区。 气蚀：提高泵的安装位置，叶轮进口的压强（离心泵的入口压强稍微大于输送液体在该温度下的饱和蒸气压）可能降至输送液体的饱