1、精選優質文檔-傾情為你奉上化工原理（上）各章主要知識點緒論三個傳遞：動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞三大守恒定律：質量守恒定律物料衡算；能量守恒定律能量衡算；動量守恒定律動量衡算第1章 流動流體第一節 流體靜止的基本方程一、密度 1. 氣體密度： 2. 液體均相混合物密度： （混合液體的密度，各組分質量分數，各組分密度） 3. 氣體混合物密度：（混合氣體的密度，各組分體積分數） 4. 壓力或溫度改變時，密度隨之改變很小的流體成為不可壓縮流體（液體）；若有顯著的改變則稱為可壓縮流體（氣體）。二、.壓力表示方法1、常見壓力單位及其換算關系： 2、壓力的兩種基準表示：絕壓（以絕對真空為基準）、表壓（真空

2、度）（以當地大氣壓為基準，由壓力表或真空表測出） 表壓 = 絕壓當地大氣壓 真空度 = 當地大氣壓絕壓3、 流體靜力學方程1、靜止流體內部任一點的壓力，稱為該點的經壓力，其特點為：（1）從各方向作用于某點上的靜壓力相等；（2）靜壓力的方向垂直于任一通過該點的作用平面；（3）在重力場中，同一水平面面上各點的靜壓力相等，高度不同的水平面的經壓力歲位置的高低而變化。 2、流體靜力學方程（適用于重力場中靜止的、連續的不可壓縮流體） （容器內盛液體，上部與大氣相通，靜壓頭，“頭”液位高度，位壓頭 或位頭）上式表明：靜止流體內部某一水平面上的壓力與其位置及流體密度有關，所在位置與低則壓力愈大。4、 流體靜

3、力學方程的應用 1、U形管壓差計 指示液要與被測流體不互溶，且其密度比被測流體的大。 測量液體： 測量氣體：2、雙液體U形管壓差計 第2節 流體流動的基本方程一、基本概念 1、體積流量（流量）：流體單位時間內流過管路任意流量截面（管路橫截面）的體積。單位為 2、質量流量（）：單位時間內流過任意流通截面積的質量。單位為 流速 質量流速 3、黏性：流體所具有的一種拽流體相對運動的性質。 （1）氣體的黏性力或內摩擦力產生的原因是速度不等的流體層之間動量傳遞的結果。 （2）液體黏性力主要由分之間的吸引力所產生。 4、牛頓黏性定律：兩相鄰流體層之間單位面積上的內摩擦力（內摩擦應力或剪應力）與兩流體層間的

4、速度梯度成正比，即 （方向相同時取正號，否則取負號）服從此定律的流體稱為牛頓型流體。 4、黏度的單位為Pa·s 常見流體用mPa·s （1）流體的黏度隨溫度而變，溫度升高，氣體的黏度增大，液體的黏度減小。原因：溫度升高時，氣體分子運動的平均速度增大，兩相鄰氣體層間分子交換的速度加快，因而內摩擦力和黏度隨之減小。對于液體，溫度升高時，液體體積膨脹，分之間距離增大，吸引力迅速減小，因而黏度隨之下降。 （2）流體的黏度一般不隨壓力而變化。2、 質量衡算連續性方程設流體在管路中做連續穩定流動，從截面1-1流入，從截面2-2流出，則 對于不可壓縮流體，則 對于圓管，d為直徑，則 如果

5、管路有分支，則 3、 機械能衡算方程 1、理想流體是指沒有黏性的流體，即黏度的流體。 2、內能（U），位能（gz），動能（），壓力能（），熱量（，吸熱為正，放熱為負），外功（，外界提供給流體外功是為正，流體向外界做功時為負） 3、可壓縮理想流體機械能衡算關系： （外功） 4、 1kg不可壓縮理想流體穩定流動時的機械能衡算式：（伯努利方程）5、不可壓縮實際流體的機械能衡算式： （阻力損失）第3節 流體流動現象一、雷諾數 1、雷諾數的量綱為1，故其值不會因采用的單位制不同而改變，但數群中的各個物理量必須采用同一單位制。 2、流體在圓形直管中流動，Re2000時屬于層流；Re>4000時為湍流

6、；Re在20004000之間時流動處于一種過渡狀態。 2、 管內流動分析 1、層流時的速度分布 體積流量 故平均速度 即層流時平均速度等于管中心處最大速度的一半。 2、層流時的阻力損失 哈根伯謖葉公式： 3、湍流時的速度分布 （n與Re大小有關，Re愈大，n值也愈大。） 平均速度 （當n=7時，u=0.817）第4節 管內流動的阻力損失一、沿程損失的計算通式及其用于層流范寧公式：單位質量流體的沿程損失：單位體積流體的沿程損失：單位重量流體的沿程損失：稱為摩擦系數或摩擦因數 （層流時與Re成反比）2、 量綱分析法 （定理）3、 湍流時的摩擦系數 （適用范圍為Re4000及0.005）4、 非圓形

7、管內的沿程損失 （潤濕周邊指流體與管壁面接觸的周邊長度）層流時的阻力損失 （C為常數，量綱為1，對于正方形、正三角形或環形，C分別為57、53、96）5、 局部阻力損失 1、阻力系數法： 局部阻力系數， （1）突然擴大：當流體流過突然擴大的管道時，流速減小，壓力相應增大。此時，稱為管道出口阻力系數。 （2）突然縮小：當流體由大管流入小管時，流股突然減小，到縮脈時，流股截面縮到最小，之后開始逐漸擴大，直至重新充滿整個管截面。當流體從容器流進管道時，稱為管入口阻力系數。 2、當量計算法（當量長度） 局部阻力損失：6、 管內流動總阻力損失的計算 在管路系統中，總阻力等于沿程損失與局部損失之和，對于等

8、徑管，有 若管路系統中存在不同管徑段，管路總阻力損失應將等徑段的阻力損失相加。第5節 管路計算 1、 簡單管路1、簡單管路是沒有分支或匯合的管路，其特點為：（1）通過各管段的質量流量不變，對于不可壓縮流體的體積流量也不變（指穩定流動）；（2）整個管路的阻力損失為各段阻力損失之和。2、設計型問題（1）計算泵的有效功率 （例1-11）（2）計算管徑 （例1-12）3、操作型問題（1）操作性問題分析 （例1-13）管內流量變化： 將閥門開度減小后，管內流量應減小。簡單管路中阻力系數的變大，如閥門關小等，將導致管內流量減小，閥門上游壓力上升，下游壓力減小。此規律具有普遍性。（2） 計算流量 （例1-1

9、4）2、 復雜管路1、復雜管路只指有分支的管路，包括并聯管路、分支（或匯支）管路。2、并聯管路特點：總流量等于個并聯支管流量之和；并聯各支管的阻力損失相等。3、并聯支管中，細而長的支管通過的流量小，粗而短的支管通過的流量大。4、分支（或匯合）管路的特點：總流量等于各支管流量之和；可在分支點（或匯合點）處將其分為若干個簡單管路，對于每一段簡單管路，仍然滿足機械能衡算方程。第6節 流量測量 1、 變壓頭的流量計（恒截面，變壓頭）1、測速管（皮托管） 被測流體為液體： （指示液密度，RU形管壓差計讀數） 被測流體為液體：皮托管優點：阻力小，適于測量大直徑氣體管路內的流速。 缺點：不能直接測出平均速度

10、，且壓差讀數小，常要放大才能讀得準確。 2、孔板 （孔板系數） 體積流量 孔板系數 孔板安裝位置：上下游要各有一段等徑直管作為穩定段，上游至少，下游至少。 孔板優點：構造簡單，制造與安裝都比較方便；缺點：阻力損失大。 3、文丘里管 優點：阻力損失小，相同壓差讀數下流量比孔板大，對測量含有固體顆粒的液體也較孔板適用；缺點：加工較難，精度要求高，因而造價高，安裝時需占去一定管長位置。2、 變截面流量計（恒壓頭，變截面）轉子流量計（簡稱為轉子計） 第2章 流體輸送機械第1節 離心泵一、離心泵的操作原理與構造 1、操作原理 （主要靠高速旋轉的葉輪所產生的離心力） （1）開動前泵內要先灌滿所輸送的液體。

11、 離心泵開動是如果泵殼內和吸入管路內沒有充滿液體，它便沒有抽吸液體的能力，這是因為空氣的密度比液體小得多，隨著葉輪旋轉所產生的離心力不足以造成吸上液體所需的真空度。像這種因泵殼內存在氣體而導致吸不上液的現象，稱為“氣縛”。 （2）離心泵最基本的部件為葉輪與泵殼。2、 離心泵的理論壓頭與實際壓頭1、壓頭的意義 泵向單位重量液體提供的機械能，稱為泵的壓頭（或揚程），用符號H表示，單位為m 對于任一管路輸送系統，所需壓頭為 （升舉高度，液體靜壓頭的增量，動壓頭的增量，與其他項相比，可忽略，全管路的壓頭損失） 2、理論壓頭 （1） 葉輪進口與出口之間列伯努利方程： 理論壓頭： （液體的絕對速度） （2

12、）液體從點1運動到點2，靜壓頭之所以增加，其原因有二： 液體在葉輪內受到離心力作用，接受了外功； 相鄰兩葉片所構成的通道的截面積自內向外逐漸擴大，液體通過時的速度逐漸變小，使得部分動能轉變為靜壓能。 （3）離心泵理論壓頭表達式（離心泵的基本方程） （絕對速度在周邊切線方向上的分速度） （4）理論壓頭與流量的關系 【式中 Q泵的流量，；葉輪旋轉的角速度；葉輪的半徑；葉片的裝置角；葉輪周邊寬度】 與Q呈線性關系，變化率的正負取決于裝置角。當<時，cos>0，葉片后彎，隨Q的增大而減小；當=，cos=0,葉片徑向，不隨Q變化；當<，cos<0，葉片前彎，隨Q的增大而增高。3、

13、實際壓頭 壓頭損失：葉片間的環流；阻力損失；沖擊損失。3、 離心泵的主要性能參數1、 壓頭和流量 2、 有效功率、軸功率和效率 （1）泵內的機械能損耗：水力損失；容積損失；機械損失。 （2）有效功率： 軸功率N 效率 4、 離心泵的特性曲線及其應用1、離心泵的特性曲線 （1）離心泵的特性曲線由以下曲線組成：曲線；曲線；曲線；線。 （2）泵高效區：最高效率±5%8%區域 （3）各種型號的離心泵各有其特性曲線，形狀基本上相似，其共同特點如下： 壓頭隨流量的增大而下降； 功率隨流量的增大而上升（離心泵在啟動前應關閉出口閥，使泵在所需功率最小的條件下啟動， 以減少電動機的啟動電流，同時也避免

14、出口管線的水力沖擊）； 效率現隨流量的增大而上升，達到一最大之后再下降。2、液體性質對離心泵特性的影響（1）密度的影響：對曲線、曲線無影響，但，故，曲線。（2）黏度的影響：當液體的運動粘度小于時，如汽油、煤油、輕柴油等，則黏度對離心泵的特性曲線的影響可忽略不計；當時，.3、轉速與葉輪尺寸對離心泵的影響（1）轉速n的影響 當角速度變化不大時（<20%） 若不變 （2） 葉輪尺寸的影響 泵在原轉速n下的特性曲線方程： ， 當葉輪直徑因切割而變小時， 若變化程度小于20%，則 若不變5、 離心泵的工作點與流量調節1、管路特性方程 可簡化為 按此式標繪出的曲線稱為管路特性曲線。 2、 工作點與流

15、量調節（1）工作點：將液體送過管路所需的壓頭與泵對液體所提供的壓頭恰好相等時的流量，稱為泵在官路上的工作點。（即離心泵特性曲線與管路特性曲線的交點M），它表示泵所實際輸送的流量和所提供的壓頭。（2）流量調節 為調節流量，即改變工作點，可采用兩種方法：改變管路特性曲線（調節閥門）；改變泵的特性曲線（改變泵的轉速或切割葉輪）。 6、 離心泵的安裝高度1、安裝高度：離心泵的安裝位置與被吸入液體液面的垂直高度。2、“汽蝕”：使液體以很大的速度從周圍沖向氣泡中心，產生頻率很高、瞬時壓力很大的沖擊的現象。3、為避免發生汽蝕，就要求泵的安裝高度不超過某一定值。采用“汽蝕余量”，又稱凈正吸上高度（NPSH）來

16、表示蹦的吸上性能。4、汽蝕余量 一定為正值，愈大，愈能防止出現汽蝕。泵剛好發生汽蝕時（即降為、恰好等于時）的汽蝕余量稱為最小汽蝕余量，表示為.允許汽蝕余量（m） 泵的安裝高度實際安裝高度比允許值低0.51m 7、 離心泵的類型、選用、安裝與操作第2節 其他類型泵第3節 通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵 一、分類： 通風機：排氣壓力不大于15kPa；（氣體輸送） 鼓風機：排氣壓力為15300kPa，壓縮比小于4；（氣體輸送） 壓縮機：排氣壓力大于300kPa，壓縮比大于4；（產生高壓氣體） 真空泵：排氣壓力為大氣壓，壓縮比范圍很大。（產生真空） 2、往復壓縮機操作循環：壓縮階段；壓出階段（有余隙）

17、；膨脹階段；吸入階段。第5章 傳熱第1節 概述一、傳熱的三種基本方式：熱傳導、對流和輻射 1、熱傳導 （1）熱傳導：熱量從物體內溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分或者傳遞到與之接觸的溫度較低的另一物體的過程稱為熱傳導，簡稱導熱。 （2）導熱機理： 氣體：氣體分子做不規則熱運動時相互碰撞。 固體：a、導體固體：許多自由電子在晶格之間運動，自由電子導電也導熱； b、非導體固體：晶格結構的振動（即原子、分子在其平衡位置附近的振動）。 液體：主要靠原子、分子在其平衡位置的振動，振動的平衡位置間歇地發生移動。 2、對流：流體各部分質點發生相對位移而引起的熱量傳遞的過程，對流只能發生在流體內。 分為自然對

18、流和強制對流。 3、輻射：一種以電磁波傳遞能量的現象。 熱輻射：當物體因熱而發出輻射能的過程。 物體在放熱時，熱能變為輻射能。 輻射不僅是能量的轉移，而且伴有能量形式的轉化。2、 傳熱速率與熱阻1、傳熱速率（1）熱流量Q：單位時間內通過全部傳熱面積傳遞的熱量，單位為，即W.傳熱面積與熱流方向垂直。（2）熱通量q：單位時間內通過單位傳熱面積傳遞的熱量，單位為.（3）2、傳熱速率與熱阻R的關系 第2節 熱傳導一、傅里葉定律 1、溫度場和溫度梯度 （1）溫度場：物體（或空間）各點溫度在時空中的分布。 （t某點的溫度，x,y,z點坐標，時間） （2）不穩定溫度場：溫度隨時間而改變的溫度場。 穩定溫度場

19、：各點溫度均不隨時間而改變的溫度場。 （3）溫度梯度：兩等溫面的溫度差與其間的法向距離之比，某點的溫度梯度為趨于零時的極限值，即 溫度梯度是向量，方向垂直于等溫面，并以溫度增加的方向為正。 2、傅里葉定律表達式 導熱量q與溫度梯度成正比： 熱導率，單位為。負號表示熱流方向與溫度梯度的方向相反。二、熱導率 1、固體 純金屬的導熱率隨溫度升高而略有減小；非金屬的值隨密度的增大或溫度的升高而增大。 2、液體 非金屬液體以水的熱導率最大。除水和甘油外，絕大多數的熱導率隨溫度的升高而略有減小。 3、氣體 氣體的熱導率隨溫度的升高而增大。3、 平壁的穩定熱傳導1、單層平壁的穩定熱傳導 R無限平壁的導熱熱阻

20、，.2、 多層平壁的穩定熱傳導 4、 圓筒壁的穩定熱傳導1、無限長單層圓筒壁一維穩態導熱（無內熱源） 圓筒壁厚度，；平均面積，；（），2、 無限長多層圓筒壁一維穩態導熱（無內熱源） 第3節 兩流體間的熱量傳遞1、 兩流體間通過間壁傳熱的分析牛頓冷卻定律：熱通量q與壁面-流體間的溫差成正比： ，給熱系數，單位為2、 傳熱速率和給熱系數 傳熱系數，單位與相同。1、換熱管內外面積不相等的考慮 傳熱面積計算的最終結果通常用管外面積表示。2、 污垢熱阻 （管壁內側和外側的污垢熱阻）3、 若污垢熱阻與壁阻可忽略時， （1） 若相差較大時：若<<，則 ；若>>，則，應提高較小的進而提

21、高K；（2） 若相差不大時，二者應同時提高。3、 傳熱溫差和熱量衡算 為換熱器進、出口處的平均溫差 ， 4、 傳熱效率-傳熱單元數法1、傳熱速率方程：2、熱量衡算方程：3、傳熱效率 （1）若熱流體的較小時， （2）若冷流體的較小時，4、 傳熱單元數 （1）熱流體 （2）熱流體5、傳熱效率和傳熱單元數NTU的關系 （1）逆流換熱器： （2）并流換熱器： 熱容量之比，6、 壁溫的計算對于穩定傳熱過程，熱流體側傳熱面積、冷流體側傳熱面積和平均傳熱面積； 熱流體側和冷流體側的壁溫； 熱流體側和冷流體側的給熱系數。 ， ， 第4節 給熱系數 1、 給熱系數的影響因素和數值范圍影響給熱的因素：（1）引起對

22、流的原因；（2）流體的流動形態；（3）流體的物理性質；（4）傳熱面的幾何因素；（5）流體有無相態變化。二、給熱系數與量綱分析特征數的符號和意義特征數名稱符 號涵 義努塞爾數表示導熱熱阻與對流熱阻只比雷諾數反映流體的流動形態和湍流程度普朗特數反映與傳熱有關的流體性質。氣體，液體格拉曉夫數反映由于溫差而引起的自然對流的強度相對于自然對流時的“雷諾數”流體的膨脹系數1/；流體內的溫度差流體由于溫度差而產生的浮升力，3、 流體做強制對流時的給熱系數 1、流體在圓形直管內做強制湍流 （1）當壁溫和流體平均溫度相差不大時， 適用范圍：,0.6160，管長和管徑之比定型尺寸規定為管內徑；定性溫度為流體進、出

23、口溫度的算術平均值。當流體被加熱時，；當流體被冷卻時，空氣或其他對稱雙原子氣體， （2）當壁溫和流體平均溫度相差較大時， 應用范圍：，0.716700， 特征尺寸：管內徑 定性溫度：取壁溫作定性溫度，其他物理性質均為流體進、出口溫度的算術平均值。 2、流體在圓形直管內做強制層流 適用范圍：， 3、彎曲管道內的給熱系數 圓管、直管中的給熱系數； 管內徑，m； 彎管軸的曲率半徑，m 4、非圓形直管中的給熱系數 將管內徑改為當量直徑 5、流體在管外強制對流 流體在管束外橫向流過時的給熱系數： 6、提高給熱系數的途徑 不論管內或管外，提高流速都能增大給熱系數4、 流體做自然對流時的給熱系數 5、 蒸汽冷凝時的給熱系數膜狀冷凝：當飽和蒸氣與低于飽和溫度的壁面接觸時，蒸汽將放出潛熱并冷凝成液體。若冷凝液能潤濕壁面，并形成一層完整的液膜向下流動，則稱為膜狀冷凝。滴狀冷凝：若冷凝壁面上存在一層油狀物質，或者蒸氣中混有油類或脂質物質，冷凝液不能潤濕壁面，結成滴狀小液滴，