化工原料流体流动知识点思维导图

关于化工原料流体流动知识点思维导图，包含压强、流体的特性、流体管内流动、局部阻力系数的测量等。

流体流动

• 压强
  • 1.压强的三种表示方法
    • 表压=绝对压强-大气压
    • 真空度=大气压-绝对压强
    • 绝对压强=表压+大气压
      • 被测流体的绝对压强＞外界大气压时，所用的测压仪表成为压力表
  • 2.压强公式
    • 固体：P=F/S（受力面积）
    • 液体：P=ρgh
  • 3.液柱问题
    • ρ（水）=1000kg/m³
    • ρ（水银）=13600kg/m³
    • ρ（空气）=1.29kg/m³
    • ρ（酒精）=789kg/m³=0.789g/立方厘米
  • 4.单位换算
    • 一个标准大气压=1atm=101325pa（帕斯卡）=101.325KPa=0.101325MPa=10.33m水柱=760mm水银柱
    • 一个工程大气压=1at =98066.5Pa =1000kgf/㎡=10m水柱
  • 5.测流体压强设备
    • U形压差计
      • 所测量的压强差与U形管粗细无关。p=ρgh
    • 弹簧压力计
• 流体的特性
  • 1.连续性
  • 2.压缩性（β=-（dV/V）/dp）（β=（dp/ρ）/dp）
    • 可压缩流体β值越大越易压缩稳定流动的连续性方程u1A1/ρ1=u2A2/ρ2
    • 不可压缩流体dp/dp=0（流体的密度不随压力变化而变化）
  • 3.无定形性
• 流体管内流动
  • 层流（滞流）Re≤2000 u平均=0.5umax 湍流Re≥4000 相对粗糙度一定时，雷诺数越大，摩擦因数越小。 u平均=0.8umax 完全湍流区（阻力平方区）摩擦因数只与相对粗糙度有关
    • 湍流与层流的本质区别（湍流有径向流动，而层流无径向流动）
    • 无论湍流层流，管中心处流速最大，距管壁越近流速越小，在管壁处流速为零
  • 稳定流动不随时间变化。随位置变。
  • 管路
    • 120mm×20mm。外径×壁厚。则半径=（120-20*2）/2当量直径=4×横截面积/周长（一般为长方形）
    • 什么是当量长度？
      • 能产生与局部摩擦阻力相当的直管长度
    • 圆管中：u1/u2=（d2/d1）^2
  • 串并联管路
    • 并联（任一支路阻力损失均相等）
      • 管径比1:2:3 体积流量比1：5.7：15.6
    • 串联
• 机械能衡算和伯努利方程
  • 1.伯努利方程：实质是流体的机械能守恒。即：动能+重力势能+压力势能=常数 以J/Kg表示：Z1g+P1/ρ+U1²/2=Z2g+P2/ρ+U2²/2+hf 以J/m³表示：ρZ1g+P1+U1²/2ρ=ρZ2g+P2+U2²/2ρ+hfg 管道阀门开口不影响管道总阻力损失
• 流速的测量
  • 皮托管（管道截面上的流速分布）
    • 点速用毕托管
  • 孔板流量计(横截面，变压差)
    • 流量增大，压差值增大
  • 转子流量计（恒压差，变截面）
    • 流量增大，压差值不变 先用水为基准，测得量程范围；实际测酒精流量，则酒精的实际流量值比刻度值大v2/v1=根号下（ρ1（ρf-ρ2）/ρ2（ρf-ρ1））
  • 文丘里流量计
• 局部阻力系数的测量
  • 1.计算方法：当量长度法hf=λ（l/d）u^2、阻力系数法hf=u^2/2
  • 2.管出口的局部阻力系数ξ=1、管入口的局部阻力系数ξ=0.5
  • 3.倾斜管中，局部阻力系数ξ与压差计读数R关系：2Rg（ρ0-ρ）/ρu^2
  • 4.减少阻力损失的方法？
    • ①管路尽可能短，尽量走直线。②尽量不安装不必要的管件和阀门③管径适当大
• 概念题
  • 1.流体在圆管中沿管截面上的剪应力分布仅与流动界面的几何形状有关
  • 2.流体的黏度是指？
    • 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。
    • 液体：温度升高，黏度降低；固体：温度升高，黏度升高
  • 3.正位移泵（容积泵）有哪些？（依靠容积改变来压缩流体做工）
    • 往复泵、齿轮泵、螺杆泵
  • 4.往复泵与离心泵
    • 往复泵：小流量、高压头液体输送，不宜运输腐蚀性液体和有固体颗粒的悬浮液 往复泵具有自吸能力 离心泵不具有自吸能力。 二者启动前都需要灌液（往复泵启动不需要灌水）
  • 5.往复泵的流量调节（qv=ASnr）
    • ①旁路调节；②改变活塞冲程；③改变活塞往复次数 往复泵的流量只与泵本身的几何尺寸和泵的往返次数有关；与泵的压头和管理特性无关
  • 6.离心泵的流量调节
    • ①调节出口阀门②改变泵的转速③车削叶轮外径
• 简答题
  • 1.什么是气缚现象？
    • 原因:离心泵在启动前，若泵内没有充满液体，离心泵无自吸能力：由于空气密度小于液体密度，产生的离心力很小，吸入口形成的真空度无法将液体吸入。 解决方法：开泵前灌泵、吸入管安装带吸滤网的单向底阀。（滤网是为了防止固体物质进入泵内，从而损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作） A:已经有气缚现象，①检查进出管路是否有漏液情况；②停泵，向泵内灌液 A:启动后，液体在泵内是如何提高压力的？ 启动后，泵轴带动叶轮旋转，叶片间的液体随着叶轮一起旋转。在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道由叶轮中心入口位置被甩到叶轮外围，流体以很高的流速流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转化为静压能。
    • 离心泵启动后不吸液，其主要原因是：①由于灌泵不够或底阀不严密漏液，使泵内存有空气；②由于底阀或吸入管路堵塞。③安装高度过高；④电机接线不正确，使叶轮反转。
  • 2.什么是汽蚀现象？
    • 离心泵叶轮入口处压强等于或小于被输送液体在操作温度下的饱和蒸气压，液体将部分汽化或是溶解在液体中的气体析出并形成气泡 含有气泡的液体进入叶轮高压区后，气泡在高压的作用下急剧缩小而破灭，气泡的消失导致局部真空，周围的液体以极高的流速冲向原有气泡随占据的空间，造成冲击和震动。 金属表面受到压强大、频率高的冲击而发生剥削，以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀、使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状的破坏，致使泵不能正常操作。这种现象叫做气蚀 气蚀现象及危害：①泵体产生震动和噪音；②泵性能下降；③泵壳及叶轮受冲蚀，设备损坏。 预防措施：限制泵的安装高度 已经有汽蚀现象，检查进口管路是否漏液
    • 离心泵的允许安装高度与什么有关？
      • ①输送液体的温度；②离心泵的流量；③离心泵的转速；④海拔高度
  • 3.离心机工作原理?
    • 依靠叶轮高速旋转产生的离心力吸排液体。启动机器时，必须关闭出口阀门，目的是使离心泵的启动功率最小以免烧坏电机。关闭机器前，先关出口阀门再停电。
  • 4.流动边界层分离的弊端是？好处是？
    • 弊端是增加了流动阻力损失；好处是增加了湍流程度
  • 5..雷诺准数的物理意义？
    • 流体流动时惯性力与粘性力的对比关系
  • 6.扬程是指？
    • 泵对单位质量液体所提供的有效机械能
  • 7.离心泵通风机风压是指？
    • ①单位体积气体所获得的机械能；②静风压与动风压之和
    • 风机的特性曲线
  • 8..离心泵铭牌上标明的流量是指?
    • 效率最高时的流量
  • 9.离心泵调节阀开大
    • 流量增大，泵出口处压强减小
  • 10.离心泵性能曲线？
    • 在一定的转速下，输送20℃的清水时的性能曲线。
  • 11.离心泵的工作点？设计点？
    • 泵的特性曲线与管路特性曲线的交点。离心泵的流量调节实际上是改变泵的工作点 设计点是指效率最高点
  • 12.离心泵的组成，叶轮的形式？
    • 泵壳、泵轴和叶轮组成。叶轮有闭式、半闭式、开式
• 流体输送机械