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《化工原理A》课程笔记

第一章流体流动

一、静力学基本方程

静力学基本方程是描述静止流体平衡状态的方程，主要包括压力方程和浮力方程。

1.压力方程

压力方程表明，在静止流体中，任意两点之间的压力差等于单位体积流体重力的垂直分量与这两点之间垂直距离的乘积。

2.浮力方程

浮力方程描述了流体中浸泡的物体所受到的浮力大小等于所排开流体的重力。

二、连续性方程

连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的具体表现，表明在封闭系统中，流体的质量流量在任意截面都是恒定的。

三、柏努利方程

柏努利方程是能量守恒定律在流体力学中的具体表现，描述了在流动的流体中，速度增加的地方压力降低，速度降低的地方压力增加。

四、管路系统总能量损失方程

管路系统总能量损失方程描述了在流体流动过程中，由于摩擦、湍流等原因导致的能量损失。

五、层流和湍流

层流和湍流是流体流动的两种基本形态，它们的本质区别在于流体质点的运动规律。

1.层流：流体质点呈平行层状运动，流速分布均匀，流体运动有序。

2.湍流：流体质点运动混乱，流速分布不均，流体运动无序。

六、流量测量

流量测量是流体流动过程中的一项重要任务，常见的流量测量方法有：差压法、容积法、流速法等。

1.差压法：通过测量流体在管道中流动产生的压力差来计算流量。

2.容积法：通过测量流体在一定时间内流过的体积来计算流量。

3.流速法：通过测量流体的流速来计算流量。

七、管路计算

管路计算主要包括管路直径、流量、压力损失等的计算。在计算过程中，需要考虑流体的性质、流动状态、管路材质等因素。

八、边界层

边界层是流体流动过程中，紧贴固体表面的一层流体，其流速从零逐渐增加到主流流速。边界层的存在对流体流动和传热过程有重要影响。

九、牛顿型流体和非牛顿型流体

1.牛顿型流体：流体应力与应变率之间呈线性关系，如水和空气。

2.非牛顿型流体：流体应力与应变率之间不呈线性关系，如泥浆和油漆。

第二章流体输送机械

一、离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安装及选型

1.基本结构

离心泵主要由叶轮、泵壳、吸入口、排出口、轴承、密封装置等组成。叶轮是离心泵的核心部分，其转速决定了泵的流量和扬程。

2.工作原理

离心泵工作时，电机驱动叶轮旋转，流体在叶轮的作用下获得能量，流速和压力均增加，从而被输送到高处或远处。

3.操作特性

离心泵的性能参数主要包括流量、扬程、效率、NPSH（必需汽蚀余量）等。流量与扬程呈反比关系，效率越高，泵的能量损失越小。

4.安装

离心泵的安装应确保泵轴与电机轴同轴，泵壳应保持水平，进出口管道应尽量减少弯头和长度，以降低流动损失。

5.选型

根据工艺要求的流量、扬程、介质特性等参数选择合适的离心泵型号。

二、往复式及其它液体输送机械的基本结构、工作原理、操作特性，特别是泵的启动及流量调节方法的不同

1.往复式泵

（1）基本结构：主要由泵体、活塞、活塞杆、曲柄连杆机构、阀门等组成。

（2）工作原理：通过曲柄连杆机构将电机的旋转运动转换为活塞的往复运动，从而实现吸入和排出流体。

（3）操作特性：流量与扬程无关，适用于高扬程、小流量的场合。启动时应先灌泵，防止气蚀。

（4）流量调节：通过调节阀门开度来改变流量。

2.其他液体输送机械

（1）齿轮泵：利用齿轮的旋转来输送液体，适用于粘性介质的输送。

（2）螺杆泵：利用螺旋推进原理来输送液体，适用于高粘度、含固体颗粒的介质。

（3）轴流泵：适用于大流量、低扬程的场合，如灌溉、排水等。

三、气体输送机械的特性

1.压缩机

（1）工作原理：将气体压缩，提高气体压力。

（2）类型：可分为离心式、轴流式、往复式、螺杆式等。

（3）应用：广泛应用于石油、化工、制冷等行业。

2.风机

（1）工作原理：提高气体流速，降低气体压力。

（2）类型：可分为离心式、轴流式、混流式等。

（3）应用：广泛应用于通风、空调、锅炉、矿山等领域。

3.鼓风机和真空泵

（1）鼓风机：提供大量低速气体，用于燃烧、通风等。

（2）真空泵：用于建立真空环境，如真空干燥、蒸馏等。

第三章多相物系的分离和固体流态化

一、沉降分离的原理、过程计算和旋风分离器的选型

1.沉降分离原理

沉降分离是利用流体中固体颗粒的密度差异，使其在重力作用下沉降分离的方法。沉降分离的原理基于牛顿第二定律，即颗粒在流体中的沉降速度与颗粒的密度、粒径和流体粘度等因素有关。

2.过程计算

过程计算包括颗粒的沉降速度计算、沉降分离效率计算等。通过过程计算，可以确定沉降分离过程中颗粒的沉降速度和分离效率。

3.旋风分离器的选型

旋风分离器是一种常用的沉降分离设备，其选型需要考虑颗粒的密度、粒径、操作条件等因素。常用的旋风分离器包括切向入口旋风分离器和轴向入口旋风分离器。

二、过滤操作的原理、过滤基本