流體力學部分
第一講流體靜力學
一.流體的主要物理量
1. 密度：單位體積的質量。
2.相對密度：流體密度與277k時水的密度之比，
3.比容：指單位質量物體所佔體積；
4.比容和密度互為倒數
二.壓強
1.壓強定義：流體垂直作用於單位面積上的力。
2. 壓強的常用單位：
表示壓強的常用單位有：帕斯卡，公釐汞柱；
公尺水柱；物理大氣壓；工程大氣壓
=1三. 絕對壓強、表壓和真空度
1. 絕對壓強：裝置內流體的真實壓強。
2.表壓： 壓強表上的讀數。
3.真空度：真空表上的讀數。
4.相互關係：
對壓強=當地大氣壓強 + 表壓；
絕對壓強=大氣壓強—真空度
ex1:在蘭州操作的苯乙烯精餾塔塔頂的真空度為620，問在天津操作時，如要維持相同的絕對壓強，真空表的讀數應為多少？蘭州地區的大氣壓強為640、天津地區的大氣壓強為760。
【解】根據蘭州地區的條件，求得操作時塔頂的絕對壓強。
絕對壓強=大氣壓強—真空度
640—620=20
在天津操作時，維持同樣絕對壓強，
則：真空度=大氣壓強—絕對壓強
=760—20=740
四.流體靜力學基本方程式
1.方程式：
2. 靜止流體內部的壓力變化規律
①.在密度相同的靜止液體內，任一點壓強的大小與該液面深度有關。深度越大，則點的壓強越大。
②.對於密度的靜止液體，在同一水平面上的各點，因深度相同則其壓強相等。
③當液體上方的壓強p，有變化時，必將引起液體內部各點壓強發生同樣大小變化。3.應用舉例：
ex2:圖所示的貯槽內盛有相對密度為0.8的油，u型管壓強計中的指示液為水銀，讀數r=0.4m，設容器液面上方的壓強（表壓），求容器內的液面距底的高度h，（水銀密度）
【解】分別算得左右兩側液面
分界處的壓強（均以表壓計）
pb∴ex3.在圖所示**罐中盛有密度1200kg/m3和1500kg/m3 的兩種液體。罐上的倒u形管表示與大氣相通，設大氣壓強為100kpa，各部分尺寸如圖示，求圖中a、b兩點所受壓強。
【解】第二講流體動力學
一. 流量和流速
1.體積流量q：單位時間內流過任一流通截面的流體體積。
2. 質量流量g：單位時間內流過任一流通過截面的流體質量。
3.體積流速w：單位時間內流體在流動方向上，流過的距離
4.質量流速u：單位時間內流過單位流通截面積的流體質量。
5. q．g．w．u四者之間的關係。
二．穩定流動和不穩定流動
1.穩定流動：流體在管道中流動時，任一截面處的流速，流量和壓強等有關物理都不隨時間而變化。
2.不穩定流動：流體在管道中流動時，任一截面處的流速，流量和壓強均隨時間而變化。
三.穩定流動的連續性——連續性方程式
1.根據質量守恆定律，流體流入系統的質量必等於流體流出的質量。
當流體為液體時：
即，流體穩定時，流速與流通截面積成反比
圓形導管下流體穩定流動連續方程式
即：液體在管路中的流速與管內徑的平方成反比。
2.應用舉例
ex4.揚水站使用一台水幫浦，吸水管為，幫浦出水管為。已知吸水管中水的流速為，求壓出管中水的流速。
【解】已知：
四. 柏努利方程式
1. 位能：流體在重力作用下，因質量中心高出所選基準面而具有的能量。
e位=mgz
單位質量流體的位能 e位=mgz/m=gz
1n流體的位能,稱位壓頭位壓頭= mgz/mg=z
2.動能：由於流體有一定的流速而具有的能量。
單位質量流體的動能e動=mu2/m=
1n流體的動能,稱動壓頭動壓頭=
3.靜壓能：由於流體有一定壓強而具有的能量。
靜壓能=
單位質量流體的靜壓能 e壓=
即單位質量流體的靜壓能等於壓強與密度之比。
1n流體的靜壓能,稱靜壓頭靜壓頭=
4. 柏努利方程式
輸入總能量=
輸出總能量=
輸入總能量=輸出總能量
所以，1n流體為衡算基準得出柏努利方程式;
5. 使用柏努利方程式應注意
⑴.在計算前應正確理解題意，畫出流程示意圖，並將主要資料列在圖上。
⑵.合理的選擇截面，選取截面是為了確定能量衡算的範圍。為了計算的方便應使：
①.兩個截面與流體的流動方向垂直，而且在兩截面之間流體是連續的。
②.為了避免造成混亂，一律以上游為1-1截面，下游為2-2截面。
③.所取截面上的物理量，除了所要求的未知量外，其餘應是已知的，或者是通過其他關係可以求得的。
⑶.基準水平面原則上可以任意選取，但最好選在較低的截面處，以使其中乙個 z為零，另乙個z為正值。
⑷.式中各物理量的單位要一致，特別是壓強，可以用表壓計算，也可以用絕壓計算，但必須一致；運算中的數值均以計。截面很大時（如貯槽），流速可認為零。
6.應用舉例：
ex5.用幫浦將相對密度為1.1的液體從貯槽送至吸收塔頂，經噴嘴噴出如圖示。
已知幫浦的進口管為，出口管為，貯槽中液面高度為1.5m，槽底至噴頭入口處的垂直距離為20m。若液體在幫浦入口管中的流速為1.
5，管路的能量損失為30，噴頭入口處的壓強為0.3（表壓）。試計算所需外加能量及幫浦的有效功。
【解】⑴.取貯槽液面為1—1截面，噴頭連線處為2—2截面，地面為基準水平面：
⑵. 已知22
（表壓）
11地面；⑶.將各已知值代入上式得：可求出外加能量
即幫浦應加入的外加壓頭為24.71m液柱
⑷. 第三講流體阻力
一. 流體的粘度
1.粘度： ——單位面積上的內摩擦力稱為剪應力
粘度係數，簡稱粘度。
2. 速度梯度：——是與流動方向垂直的方向上流體速度的變化率，稱為速度梯度。
：表示式稱為牛頓粘性定律，即流體的剪應力與速度梯度成正比。
3.粘度的物理意義是：促使流體流動產生單位速度梯度時，流體所產生的內摩擦力。
4.粘度的單位及其換算關係
二.流體流動的型別
1.型別：流動狀態分為三種型別：滯流（層流）、湍流（紊流）、過渡流。
2.判斷方法：
用雷諾準數（）來確定：
滯流湍流
過渡流三.流體阻力
1. 直管中的阻力計算式：
2. 管路中區域性阻力的方法：區域性阻力計算通常有兩種方法
①.當量長度法m）
②.阻力係數法： （m）
3. 減低流體的阻力方法：
⑴.管路盡可能短些，盡量走直線，少拐彎。
⑵.沒必要的管件和閥盡量不裝。
⑶.適當放大管徑。
⑷.根據溫度對阻力的影響，適當改變流體溫度亦可降低阻力。
⑸.流體中加入某種適當的「新增劑」，如可溶的高分子聚合物，皂類。
第四講流體輸送機械
一. 離心幫浦工作原理和結構
1.幫浦分類：通常可以分為三類
①.容積幫浦； 如：活塞幫浦、齒輪幫浦等。
②.葉片幫浦； 如：離心幫浦、旋渦幫浦等。
③.流體作用幫浦； 如：噴射幫浦、空氣公升液器等。
2.離心幫浦的結構：其主要部件為葉輪，葉輪上有6~8片向後彎的葉片、幫浦殼、幫浦軸、進口管、出口管、進出口閥。
3. 離心幫浦的作用原理
開幫浦前，幫浦內充滿液體，當葉輪高速旋轉時，葉輪帶動葉片間液體旋轉，由於離心力的作用，液體從葉輪中心甩向葉輪邊緣，流速增大至15~25，動能增加，當液體進入幫浦殼後，蝸殼**流道擴大，流速降低，一部分動能轉變為靜壓能，液體以較高的壓強壓出，同時葉輪中心形成一定的真空，液面處壓強比葉輪中心處高，因此吸入管處的液體在壓差作用下進入幫浦內，只要葉輪的旋轉不停止，液體就連續不斷地吸入和壓出。
4.離心幫浦的主要部件：
1). 葉輪:葉輪有三種型別
①.開式：適用於運送含有雜質或懸浮物的料液，效率低。
②.半閉式：適用於輸送易沉澱或含有粒狀物體的料液，效率也比較低。
③.閉式：適用於輸送不含雜質的清潔液體，效率高，造價高。
2). 軸封常用的軸封裝置有兩種形式，即：填料密封、機械密封。
在幫浦軸伸出幫浦殼處，轉軸和幫浦殼之間必然有間隙，這樣幫浦內的高壓液體將由此漏出幫浦外；如果間隙和幫浦的吸入口相通，因吸入口為低壓區，空氣就會進入幫浦內，因此，需要有軸封裝置來防止幫浦的洩漏或空氣的進入，否則，將影響幫浦的正常操作並造成物料的浪費，當輸送易燃、易爆或有毒的物料時，還容易造成嚴重事故。
二.離心幫浦的效能
1.主要效能：離心幫浦的主要效能為流量、揚程、功率和效率
①.流量（排量）：即幫浦的輸液能力，是指單位時間裡排出液體的數量。
②.揚程（壓頭）：即幫浦能給予1n液體的能量。
③.有效功率：即單位時間內液體經幫浦所實際得到的功；
④.幫浦的總效率（效率）：即有效功率與軸功率之比；
2.離心幫浦的特性曲線
離心幫浦工作的揚程，功率和效率等主要效能引數並不是固定的，而是隨流量的變化而變化。生產廠把的變化關係畫在同一張座標紙上，得出一組曲線，稱為離心幫浦的工作效能曲線或特性曲線。
3. 一般選擇離心幫浦型別的方法和步驟
⑴.選擇幫浦的型別，根據被輸送液體的性質和操作條件確定幫浦的型別。
⑵.根據管路所需要的流量和外加能量，從所定幫浦型的系列特性曲線圖和效能表中，確定適用的型號。
⑶.如果輸送介質的密度與水的密度相差較大，應按和％，校核電動機的功率是否夠用。
4.離心幫浦的工作點：輸送液體是靠幫浦和管路相互配合來完成的，兩者處在同乙個體系中，兩者的流量和揚程必須一致。如果將兩者的
特性曲線畫在同一張紙上，兩條曲線必然有
乙個交點g，幫浦在這一點工作時，既滿足了
管路系統的需要，又能為幫浦的能力所保證這
一點稱為幫浦的工作點，也就是管路的特性點。
5. 調整幫浦的工作點
1).幫浦的工作點是由幫浦的特性曲線和
管路特性曲線所決定，因此，改變任
化工原理培訓 塔類裝置簡介
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化工原理小結
本章以柏努利方程為主線，把相關的重要內容有機地聯絡起來，形成清晰的網路，如下圖所示。效能引數影響因素 1 如本題附圖所示，水在管道內流動。為測量流體壓力，在管道某截面處連線u管壓差計，指示液為水銀，讀數r 100 mm，h 800 mm。為防止水銀擴散至空氣中，在水銀面上方充入少量水，其高度可以忽略...