2023年考研大連理工大學化工原理考研專業課材料

2022-03-11 12:02:02 字數 4191 閱讀 7528

(3)實際流體的機械能守恆——柏努利方程式

單位1+(p1/ρ)+(u1/2)+ws=gz2+(p22)+e損

工程單位制

1+﹙u1/2g﹚+﹙p1/ρg﹚+he

2+﹙u/2g﹚+﹙p2/ρg﹚+h損

此方程說明不可壓縮的連續流體,在管內作穩定流動而又沒有外加功加入時,任一截面上單位質量流體所具有的總機械能為一常數;各種形式的機械能可以相互轉換,前三項是指在某截面上流體本身所具有的能量,後兩項是指流體在兩截面之間所獲得的能量.

we ——1㎏流體在兩截面間所獲得的能量.

e損 ——1㎏ 流體在兩截面間所消耗的能量。

可以用此方程來計算輸送裝置的有效功率(功率);管道中流體的流量;管路中流體的壓力;裝置之間的相對位置等。注意兩截面的選定應與流體流動方向相垂直,宜選已知資料較多的截面。截面上的流量取該截面上的平均值。

計算位能的基準面必須是水平面,基準面的位置對計算結果無影響。p可以是表壓也可是絕對壓,但兩截面的值必須用同一種表示法表示, we 是流體在兩截面間獲得的能量,e損是兩截面之間的能量消耗,放在終了截面一側。

(4)流動型別及阻力計算

流體的流運型態可分為層流(滯流)和湍流(紊流),而流動型別的判據型可用雷諾數(re)來判定,它是乙個無因次數群,計算時各物理量單位制必須一致。流體的流動型態可分為三個區域:層流區、過波區、湍流區

管路的總阻力損失是管路上全部直管阻力與區域性阻力之和。對於流體流經直徑不變的管路時,若把區域性阻力都按當量長度的概念來表示,則管路的總能量損失為:

損 =λ[(1+σle)/d]*u/2

注意:此式用於直徑相同的管段或管路系統的計算,式中的流速 u 是指管段或管路系統的流速,可按任一管截面來計算。而柏努利方程式中動能u/2項中的流速 u ,是指相應的衡算截面處的流速。

le 稱為管件或閥門的當量長度,單位為m 。其值表示流體通過一管件或閥門的能量損失相當於流體通過一直徑相同的直管的長度,因此可將區域性阻力計算轉換成直管阻力計算。

3、流量的測量

(1)孔板流量計:根據流體在孔板上游的壓強和縮脈處壓強的差值,來計算管內流體的流量:

秒=s0u0=s0c0[2gr(ρ指-ρ)/ρ]

孔板流量計構造簡單,製造、安裝方便,應用很廣,損失壓頭較大。

(2)文氏管流量計:用一段漸縮漸擴管代替孔板,構成的文氏管流量計。流體的損失壓頭較小,結構不如孔板緊湊,加工較麻煩。

4、轉子流量計:利用轉子所受的上推力與淨重力達到平衡時,轉子浮在一定高度上來測量流量。與孔板流量計不同的地方是轉子流量計的環隙截面是可變的,而轉子上下方的壓強差卻不隨流量而變。

三、基本計算

1.流體主要物理量的計算(包括單位換算)。

2.靜力學基本方程式的應用。

3.柏努利方程式的應用。

4.流動阻力計算。

第一章第二章流體輸送機械

一、複習要求

1.了解常用幫浦的分類、離心幫浦的工作原理和結構、離心幫浦的型號和選用。

2.掌握離心幫浦的特性和葉輪轉速和直徑對幫浦效能的影響,掌握離心幫浦的特性曲線、吸上高度。

3.理解離心幫浦的操作與調節、住百般幫浦的工作原理、效能、運轉和流量調節。

4.了解其它幫浦的工作原則及其應用。

二、複習提要

1.離心幫浦的效能

(1) (1)流量:是指單位時間內奈能排出的液體量。流量的大小與幫浦的結構有關

(2)揚程:幫浦能給予1n液體的能量,稱為揚程。用幫浦將液體從低處送到高處的高度,稱為昇揚高度。

表+p真)/ρg]+[﹙u-u1)/2g] (m)

離心幫浦的揚程與離心幫浦的結構有關:

(3)功率和效率:幫浦的軸功率是幫浦軸從電機獲得的功率,幫浦的效率主要與製造質量和流量有關。

(4)離心幫浦的效能曲線:

q—h曲線,q增大則h減少。

q—n曲線,q增大,則n越大。

q—η曲線,曲線上最高效率點即為設計點,應盡可能使幫浦在最高效率點附近工作。

2.離心幫浦的吸上高度,是指幫浦入口中心在吸入貯槽液面上的高度。

(1) (1)吸上高度的限度:

1)/ρg]-﹙u1/2g﹚-h1

(2)汽蝕現象:若吸上高度高至某一限度,p1 降至等於幫浦送液體溫度下的p 時,在幫浦進口處,流體就會沸騰,大量氣泡隨液體進入高壓區,重新凝結為液體,周圍形成真空,液體質點互相衝擊,造成很高的瞬間區域性衝擊力,這種現象稱為汽蝕。汽蝕發生時,發生振動和雜訊,流量和揚程下降,嚴重時不能正常工作。

(3)允許汽蝕餘量:能保證不發生汽蝕的δh的最小值,稱為允許汽蝕餘量。

1/ρg﹚+﹙u1/2g﹚-﹙p飽/ρg﹚ ﹙m﹚

3.離心幫浦的操作與調節

(1) (1)管路特性曲線

表明管路需要的對加壓頭隨流量的平方而變化。

(2) (2)離心幫浦的工作點:管路特性曲線和幫浦的q—h曲線的交點,稱為幫浦的工作點。

改變離心幫浦的工作點,即可調節幫浦的流量。改變管路特性最方便的方法,是調節離心幫浦出口閥的開度。

4.往復幫浦

(1)往復幫浦的活塞不斷地作往復運動,工作室交替地吸液和排液,活塞將機械能以靜壓能的形式給予液體。為了使往復幫浦流量均勻和操作平衡,可用多動幫浦或在幫浦的吸入口和排出口設空氣室。

(2)主要效能

流量:q理=a*s*f

揚程:揚程幾乎與流量無關

功率和效率:與離心幫浦計算相同,一般比離心幫浦高。

(3)流量調節方法:改變活塞的衝程或往復頻率,但需要有調速裝置或調整衝程的機構;安裝回流支路的方法,簡單,但造成效果降低。

三、基本運算

1.幫浦的揚程、效率和軸功率

2.幫浦安裝的吸上高度

第二章氣體壓縮和輸送機械

一、複習要求

1、了解往復壓縮機的主要構造、工作原理。理解絕熱壓縮後的體積和溫度變化、功率。

2、理解往復壓縮機的生產能力、多級壓縮和優缺點、送氣量調節方式。

3、了解離心鼓風機和離心壓縮機的工作原理、效能和調節方法。

4、了解通風機的型別和效能。

二、複習提要

1.在絕壓縮過程中(氣體與外界毫無量交換),理想氣體的p—v關係為:

1vr1=p2vr2

理想氣體被壓縮的終溫t2

t2=t1﹙p2/p1﹚(r﹣1﹚/r

往復壓縮機的功率(單級絕熱壓縮):

n絕1q[﹙p2/p1﹚(r﹣1﹚/r -1]

2.壓縮機的生產能力——送氣量:

多級壓縮可避免壓縮後氣體溫度過高、提高氣缸容積係數、減小所需功率。但級數越多,造價越高。多級壓縮,每級的壓縮比約等於總壓縮比的級數次根。

3.往復壓縮機氣體入口,一般要安裝過濾器,排出的氣體要先經過緩衝罐。緩衝罐上安裝有壓力表和安全閥。

送氣量的調節方法,有補充餘隙調節法、頂開吸入閥調節法、旁路回流調節法、降低吸壓強調節法、改變轉速調節法、改變操作台數調節法。

4、離心鼓風機和離心壓縮機的工作原理:結構、效能與離心幫浦相似。離心壓縮機和調節方法:調整出口閥的開度、調整入口閥的開度、改變葉輪的轉速。

5、離心式通風機的主要效能為風量、全風壓與靜風壓、軌功率與效率。

第四章流體與粒子間相對運動的過程

一、複習要求

1、掌握重力沉降的原理、沉降速度的定義和計算。理解沉降器的計算並了解沉降器的構造。

2、理解過濾的基本概念。掌握恆壓過濾基本方程式及應用。了解各種過濾裝置的構造和操作。

3、握離心沉降速度的定義和計算。了解各類離心機的構造和用途。

4、理解固體流態化的基本概念。

二、複習提要

1、重力沉降速度是指微粒在介質中所受的阻力和浮力之和等於微粒的重力時,這種不變的速度。圓球形粒子的沉降速度u0 :

u0={[4d/﹙ρ固

層流區域:re≤1,ζ=24/re

湍流區: re≥1000—2*10 ,ζ=0.44

非球形顆粒的大小,可以用當量直徑計算。

沉降器的生產能力與沉降速度u0和沉降面積a成正比,而與沉降器的高度無關。 v≤u0

2、恆壓過濾基本方程式:

﹙v+v1﹚=ka﹙τ+τ1﹚

或 ﹙q+q1﹚=ka﹙τ+τ1﹚

洗滌操作相當於過濾介質上濾渣厚度恆定時的過濾過程。

3、離心沉降:

分離因素a=u切/gr,表明離心裝置的操作特性。為了提高離心分離效率,通常是增加轉速,而將轉鼓直徑減少。

粒子在沉降方向所受各種力互相平衡時,粒子的沉降速度u0 。

u0={[4d﹙ρ固切

當 re<1時,ζ=24/re

4、流態化是一種使固體顆粒與氣體或液體接觸而轉變成類似液體狀態的操作。利用流化床技術,可以提高傳熱和傳質的效率、床層溫度均勻,操作方便,裝置的生產能力大。流化床的操作速度必須大於臨界流化速度。

大連理工大學化工認識實習報告

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