化工复习
第一章 流体流动
1.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2 ，则摩擦阻力损失为原来的 1/2 倍。 Δpf∝λ ∝1/Re ∝μ
2.流体在圆形直管中作层流流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的 1/16
3.当量直径的定义是de＝ 4×流通截面积/浸润周边 ，对边长为ａ正方形风管当量直径 de＝ a 。
4.当Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ= 64/Re ，在管内呈湍流时，摩擦系数λ与 Re 、 ε/d 有关。
5.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后,水流量将 减小 ，摩擦系数 增大 ，管道总阻力损失 不变 （增大、减小、不变）。 6.当流体在圆管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( C )
A. um＝3/2 umax B. um＝0.8 umax C. um＝1/2 umax
7化工生产中，物料衡算的理论依据是 质量守恒定律 ，热量衡算的理论基础是 能量守恒定律
8 流体在管路中作连续稳定流动时，任意两截面流速与管径的关系为 u1/u2=(d2/d1)2 ，所以，流速随着管径的减小而 增大
9.在一般手册或资料中，粘度的单位常用 P 或 cp 表示，在SI制中，其单位则用 Pa.s 表示。
10. 实验测得某液体在流动系统中某点处的动压头为24mm液柱，则液体在该点处的流速为 0.686 m/s 11.牛顿型流体与非牛顿型流体的主要的区别是 牛顿型流体符合牛顿粘性定律 12. 什么叫化工单元操作？ 常用的化工单元操作有哪些？
化工产品的生产过程中，具有共同物理变化，遵循共同的物理学定律的一些物理操作过程。例如：流体流动、流体输 送、非均相分离、传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等。
（一）作业
1 已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa，
在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？解：（1）设备内绝对压力：绝压=大气压-真空度?85.3?103?20?103?Pa?65.3kPa （2）真空表读数：真空度=大气压-绝压=?101.33?103?65.3?103?Pa?36.03kPa
2 如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m，水从φ108 mm×4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑hf=5.5u2计算，其中u为水在管内的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A'截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。 解：（1）A- A'截面处水的平均流速
在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得
p12p22 gz1?1ub1?1?gz2?ub2???hf （1）
2?2? z1=7 m，ub1～0，p1=0（表压）z2=1.5 m，p2=0（表压），∑hf =5.5 u2代入（1）
122 9.81?7?9.81?1.5?ub2?5.5ub22 ub?3.0ms
（2）水的流量（以m3/h计）
Vs?ub2A?3.0?3.142??0.018?2?0.004??0.02355m3s?84.78m3h 43 如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133?105 Pa。流体密度为800 kg/m3。精馏塔进口处的塔内压力为1.21?105 Pa，进料口高于储罐内的液面8 m，输送管道直径为φ68 mm ?4 mm，进料量为20 m3/h。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg，求泵的有效功率。
解：在截面A-A?和截面B-B?之间列柏努利方程式，得
2u12p2u2??gZ1?We???gZ2??hf ?2?2p1?1.0133?105Pa；p2?1.21?105Pa；Z2?Z1?8.0m；p1u1?0；u2??hf?70Jkg
203600VV??ms?1.966msπ3.14A2d2??0.068?2?0.004?4422p?pu?u2121 We???g?Z2?Z1???hf ?2??1.21?1.0133??1051.9662?We????9.8?8.0?70?Jkg8002????2.46?1.93?78.4?70?Jkg?175JkgP?qmsWe?203600?800?175W?777.8W
习题13附图
4 用泵将2×104 kg/h的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持25.9×103 Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为?76
习题19附图
mm×4 mm的钢管，总长为35 m，管线上有两个
全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m3，黏度为6.3?10-4 Pa?s。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm。） 解：在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得
22 gz1?ub1?p1?We?gz2?ub2?p2??hf
2?2?（1）
式中 z1=0，z2=17 m，ub1≈0 ub2?qm?4d2?2?104?ms?1.43ms 23600?0.785?0.068?1073 p1=-25.9×103 Pa (表)，p2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得
2 We?g(z2?z1)?ub2?p2?p1??hf
2?1.43225.9?103 =9.81×17+++
21073?hf=192.0+?hf
?L??Le????其中 ?hf???d?
（二）例题
2?ub?2 ?2? 1、计算输送机械的有效功率（上31）
用泵将储液池中常温下的水送至吸收塔顶部，储液池水面维持恒定，各部分的相对位置如本题附图所示。输水管的直径为76mm?3mm，排水管出口喷头连接处的压力为6.15?10Pa（表压力），送水量为34.5m/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/kg，试求泵的有效功率。
34
2、计算管路某截面处的压力（上32）
如本题附图所示，水在直径均一的虹吸管内定态流动，设管路的能量损失可忽略不计。试求（1）管内水的流速（2）管内截面2?2,3?3,4?4和5?5处的流体压力。已知大气压力为1.0133?10Pa。图中所住尺寸单位均为mm。
3、计算流体的输送量（上32）
如本题附图所示，为测量某水平通风管道内空气的流量，在该管道的某一截面处安装一个锥形接头，使管道直径自200mm渐缩到150mm，并在锥形接头的两端各引出一个侧压口连接U管压差计，用水做指示液测得读数R=40mm。已知空气的平均密度为1.2kg/m，设空气流过锥形接头的能量损失可忽略。试求空气的体积流量。
4、确定设备间的相对位置（上33）
本体附图所示为一高位槽输水系统，水箱内水面维持恒定，输水管直径为?60mm?3mm，输水量为15.4m/h，水流经全部管道（不包括排水口）的能量损失可按
33''''5?hf?15u2计算，
式中u为管道内水的平均流速（m/s）。试求（1）水箱中水面必须高于排水口的高度h；（2）若输水量增加5%，管路的直径及其布置不变，管路的能量损失仍可按上述公式计算，则水
箱内的水面应升高多少？
5、用泵将25C的甲苯液体从地面储罐送至高位槽，体积流量为5?10m/s，如本题附图所示。已知高位槽高出储液面10m，泵吸入管为?89mm?4mm的无缝钢管，其直管部分总长5m，管路上装有一个底阀（可按旋启式止回阀全开计），一个标准弯头；泵排出管为
0?33?57mm?3.5mm的无缝钢管，其直管部分总长30m，管路上装有一个全开的闸阀，一个全
开的截止阀和三个标准弯头。储罐及高位槽液面上方均为大气压。储罐液面维持恒定。设泵的效率为70%，试求泵的轴功率。（上53）
第二章 流体输送机械
1.液体输送设备有： 离心泵 ， 往复泵 ， 齿轮泵 ， 螺杆泵 ， 旋涡泵 2.产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 转速 下，输送 20℃的水（水） 时的性能曲线。
3.泵的扬程的单位是 m ，其物理意义是 泵提供给单位重量流体的能量。 4.离心泵铭牌上标明的扬程是指( D )
A. 功率最大时的扬程 B. 最大流量时的扬程 C. 泵的最大扬程 D. 效率最高时的扬程
5.已知流体经过泵后，压力增大Δp N·m-2，则单位重量流体静压能的增加为( C ) A. Δp B. Δp/ρ C. Δp/(ρｇ) D. Δp/(2ｇ)
6.离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后，以下能量的增加值 ( B ) A. 包括内能在内的总能量 B. 机械能 C. 压能 D. 位能（即实际的升扬高度） 7. 往复泵在操作中( A )
A. 不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关