颗粒与流体之间的相对流动.总结（精选合集）

第一篇：颗粒与流体之间的相对流动.总结

第4章 颗粒与流体之间的相对流动

4.1 流体绕过颗粒及颗粒床层的流动 4.1.1 颗粒床层的特性 4.1.1.1 单个颗粒的特性

球形颗粒是最简单的一种颗粒，它的各有关特性均可用单一参数—直径d全面表示。

体积

V6；

2Sd表面积

；

d3比表面积

S6a Vd（单位体积固体颗粒所具有的表面积称为颗粒的比表面积）

对非球形颗粒，以当量直径de来表征其与球形颗粒在某些特性方面的等效。(1)体积等效直径dev

使当量球形颗粒的体积等于真实颗粒的体积VP。

VP6 或

dev3dev36VP

(2)表面积等效直径des

使当量球形颗粒的表面积等于真实颗粒的表面积SP。

SPdes 或

desSP2

(3)比表面积等效直径dea

使当量球形颗粒的比表面积等于真实颗粒的比表面积a。

SP6aVPdea 或

6VP

deaS

P球形度φS：

体积相同时球形颗粒的表面积与实际颗粒的表面积之比。

SS()V相同

SP0≤φs≤1。4.1.1.2 颗粒群的特性

由大量单个颗粒组成的集合—颗粒群。(1)粒度分布

不同粒径范围内所含粒子的个数或质量称为粒度分布。

一般用粒度表征颗粒的大小，球形颗粒的粒度就是其直径。颗粒粒度的测量方法有筛分法、显微镜法、沉降法等。

筛分法通常采用一套标准筛进行测量。常用的泰勒标准筛以筛号（目数）表示筛孔的大小。

目数：每英寸长度上的孔数。

（2）颗粒群的平均直径dpm：

以比表面积相等为原则的球形颗粒群的平均直径dpm：

dPm1xidPi

式中：xi—第i筛号上的筛余量质量分数； dPidpi1dPi2。

4.1.1.3 床层特性(1)床层的空隙率ε: 床层中空隙的体积与床层总体积之比。ε=床层空隙体积/床层总体积

=（床层体积-颗粒所占体积）/床层总体积

(2)床层的各向同性

各向同性的一个重要特点：床层横截面上可供流体通过的空隙面积（即自由截面）与床层截面之比在数值上等于空隙率ε。4.1.2 流体绕球形颗粒的流动阻力（曳力）流体对颗粒的作用力（阻力）FD可用下式表示：

FDAPu22

式中：AP-颗粒在流体流动方向上的投影面积，m2 ；

ρ为流体密度，kg/m3； ξ为曳力系数(或阻力系数)；

u为颗粒与流体的相对运动速度，m/s。实验证明，ξ是雷诺数的函数，即：

ξ=f(ReP)

ReP

式中dP为颗粒直径（对非球形颗粒而言，则取等体积球形颗粒的当量直径），μ、ρ为流体的物性。

ξ－ReP间的关系，经实验测定如图4-1所示，图中φs≠1的曲线为非球形颗粒的情况。在不同雷诺数范围内可用公式表示如下：（1）滞流区（ReP≤1）

ξ=24/ReP

（2）过渡区（1

dPuξ=18.5/ReP0.6

（3）湍流区（500

ξ=0.44

4.1.3 流体通过颗粒床层的压降 流体通过固定床的压降由下式给出： 球形颗粒：

P(1)2(1)215032u1.753u LdPdP非球形颗粒用φSdP代替dP即可。式中u为流体的空床流速，m/s。当ReP＜20时，等式右方第二项可略去，即此时粘滞力起主导作用；当 ReP＞1000时，右方第一项可略去，即此时惯性力起主导 作用。

4.2 颗粒在流体中的运动 4.2.1固体颗粒沉降过程的作用力

颗粒在流体中沉降时，受到的作用力有三个：①场力；②浮力；③阻力。4.2.2.1重力沉降

重力沉降：在重力场中发生的沉降过程。密度为ρp，表面光滑的球形颗粒在密度为ρ（设ρp>ρ）的流体中发生自由沉降，受力情况：

（1）场力Fg↓

FgPVPgdP36Pg

（2）浮力Fb↑

FbVPgdP63g 3）阻力FD↑

FDAPu22(dP42)u22

由牛顿第二定律，有： FgFbFDma

或

dP36(P)gdP2u24duP26d

（1）

dP3颗粒沉降的两阶段： ①加速阶段：

从τ=0→τt，a=amax→0，u=0→umax（ut）； ②等（匀）速阶段： 当τ≥τt，a=0，u=ut。

沉降速度ut：在等速阶段里颗粒相对于流体的运动速度；或在加速阶段终了时颗粒相对于流体的运动速度，也称终端速度。当a=0时，由（1）可解得：

4dP(P)gut

（2）3将前面ξ的表达式代入，得：（1）滞流区（ReP≤1）

dP(P)gut 182此式称为斯托克斯公式。（2）过渡区（1

dP1.6(P)gut0.154 0.40.657此式称为阿仑公式。（3）湍流区（500

ut1.74dP(P)g

此式称为牛顿公式。ut的计算方法：试差法。

①假定流型，用相应的公式计算ut； ②计算Ret，检验Ret是否符合假定流型。符合，ut正确，否则，重复步骤①，②。对于以μm计的小颗粒，常在滞流区沉降。［例4-1］ 玉米淀粉水悬浮液在20 ℃时，颗粒的直径为6～21 μm，其平均值为15 μm，求沉降速度。假定吸水后淀粉颗粒的相对密度为1.02。

解：水在20 ℃时，μ=10-3 Pa·s,ρ=1000 kg/m3;ρP=1020 kg/m3。

假定在滞流区沉降，则按斯托克斯公式：

dP(P)gut18(15106)2(10201000)9.8162.4510m/s318102dPut151062.4510610005Ret3.68101 310∴ut正确，即

ut=2.45×10-6 m/s。

［例4-2］ 一直径为15 μm，相对密度为0.9的油滴，在21 ℃，0.1 MPa的空气中沉降分离。若沉降时间为2 min，试求该油滴沉降分离的高度。

解：查附录，得在题设条件下空气的物性为： μ=1.8×10-5 Pa·s，ρ=1.20 kg/m

3假定沉降满足斯托克斯公式：

dP(P)gut18(15106)2(9001.2)9.8136.1210m/s5181.810151066.121031.23Ret6.12101 51.8102∴ut正确，即

ut=6.12×10-3 m/s。沉降高度：

H=utτ=6.12×10-3×2×60=0.734m 说明：对于微米级颗粒的沉降，一般在极短的时间内（以毫秒计）就可达到沉降速度，因此可认为，颗粒从一开始就以沉降速度沉降。

4.2.2.2 实际沉降速度ut，实际的颗粒沉降一般不是自由沉降，且形状也不一定为球形，这时需对ut进行校正。

ut，=λput

λp为校正系数，可参阅式（4-34）～（4-37）。

4.3 固体流态化与气力输送简介 流态化：在流化床中，床层所具有的类似流体性质的现象。

4.3.1 固体流态化

4.3.1.1 固体流态化的基本概念

流体经过固体颗粒床层流动时的3种状态：

固定床阶段

流化床阶段

气（液）力输送阶段

（1）固定床阶段

流体以低流速向上流过颗粒床层时，流体只是通过静止固体颗粒间的空隙流动，这时的床层称为固定床。（2）流化床阶段

流体的流速逐步增大，乃至流体通过床层的压力降大致等于床层的净重力时，固体颗粒刚好悬浮在向上流动的流体中，床层开始流化，这时的床层称为临界流化床，流化以后的床层就称为流化床。

临界流化速度umf：使床层开始流化时的流体速度。

（3）气力输送阶段

流体流速增大到颗粒的沉降速度时，将有固体颗粒随流体夹带流出。这时的流体流速称为带出速度。

4.3.1.2 流化床的流体力学（1）流化床的压力降

忽略床层与器壁的摩擦阻力，在垂直方向上，作用在床层上有三个力： ① 重力↓，②浮力↑，③推力↑。三力平衡：

LA(1)PgLA(1)gPA

式中：L，A分别为床层的高度和截面积； ε为床层空隙率。床层压降为：

mgPL(1)(P)g(1/P)

A若流化介质为气体，则/P≈0，即对气体流化床有：

mg PL(1)PgA

式中：m-床中固体颗粒的总质量，kg。显然，在流化床阶段，流体通过床层的压降为定值。

流体通过床层的压降(压力降)ΔP与空塔速度u的关系如下图所示：

AB段为固定床阶段，Δp与u在对数坐标上成直线关系；

BC段为流化床阶段，Δp基本不变； CD段为气力输送阶段，气体流速到达带出速度时，颗粒被带走，床层的空隙率快速增大，因而气体流动的压降随之骤然下降。如果床内出现不良现象（节涌、沟流），通过床的压降将会波动。

（2）临界流化速度（最小流化速度）umf

临界流化速度与空床雷诺数等有关。下面介绍几个umf的计算式： ①当 ReP≤20时

umfdP(P)g 16502②当 ReP≥1000时

umf0.202dP(P)g

③ 0

dPumf3dP(P)g233.70.040833.7 212式中：dP为颗粒的平均粒径，m； ρ，μ为流体的物性。注意，求umf最可靠的方法是实验的方法，见下例题。

［例4-3］ 某气、固流化床反应器在350℃、压强1.52×105 Pa条件下操作。此时气体的粘度为μ=3.13×10-5 Pa.s，密度=0.85kg/m3，催化剂颗粒直径为0.45 mm，密度为1200 kg/m3。为确定其临界流化速度，现用该催化剂颗粒及30 ℃、常压下的空气进行流化实验，测得临界流化速度为0.049 m/s，求操作状态下的临界流化速度。

解：查得30 ℃、常压下的空气的粘度和密度分别为：

μ，=1.86×10-5 Pa·s，密度ρ，=1.17 kg/m3 实验条件下的雷诺数 RePdPumf'''0.451030.0491.171.392051.86102u由

mfumfumf'dP(P)g

得： 1650''(P)'(P)'umfumf'1.86105 0.0490.029m/s53.1310（3）最大流化速度和流化操作速度 最大流化速度=颗粒的沉降速度ut 一般食品的悬浮速度（颗粒的沉降速度）见表4-1。

下面介绍几个ut的计算式： ①球形颗粒，且RePt <0.4时

dP(P)gut 182当RePt>0.4，则应对ut校正，校正系数ft可由图4-10查出。②球形颗粒，且0.4

4(P)2g2utdP 22513③对于非球形颗粒的ut，乘以一个系数c：

ut，=cut

c=0.834×lg（φs/0.065）

注意：在计算umf 时，颗粒直径取床层中实际颗粒粒度分布的平均直径，而计算ut时须用具有相当数量的最小颗粒的粒度。操作弹性： ut/umf 比值的大小。对于细颗粒，RePt<0.4，有

ut/umf =91.6 对于大颗粒，RePt>1 000，有

ut/umf =8.61 可见，小颗粒比大颗粒的操作弹性大。一般 ut/umf值在10～90之间。

流化数K：操作速度u与临界流化速度umf之比。

K= u/umf

为提高操作速度，可采取的措施： ①床层中设挡板、挡网；

②改进粉尘回收系统（使用旋风分离器）。4.3.1.3 流化床的结构形式

流化床的结构主要包括壳体、床内分布板、粉状固体回收系统、挡板及挡网、内换热器等，又有单、多层流化床之分。气体分布板作用：支承物料、均匀分布气体、创造良好的流化条件。

挡板和挡网作用：挡板或挡网能够破坏气泡的生成和长大，改善气体在床内停留时间的分布和两相的接触，减轻气体的返混现象，提高流化效果。4.3.2 气力输送 4.3.2.1 概述

当流体速度增大至等于或大于固体颗粒的带出速度时，则颗粒在流体中形成悬浮状态的稀相，并随流体一起带出，称为气（液）力输送。

气力输送的优点：①可进行长距离、任意方向的连续输送，劳动生产率高，结构简单、紧凑，占地小，使用、维修方便。②输送对象物料范围广，粉状、颗粒状、块状、片状等均可，且温度可高达500 ℃。③输送过程中，可同时进行混合、粉碎、分级、干燥、加热、冷却等。④输送中，可防止物料受潮、污染或混入杂质，保持质量和卫生，且没有粉尘飞扬，保持操作环境良好。

气力输送的缺点：①动力消耗大（不仅输送物料，还必须输送大量空气）；②易磨损物料；③易使含油物料分离；④潮湿易结块和粘结性物料不适用。

输送时，颗粒的输送松密度ρ，与颗粒的真密度ρP的关系为 ρ，=ρP(1-ε)式中ε为空隙率。

混合比R：气力输送中，单位时间被输送物料的质量与输送空气的质量之比。

R=Gs/Ga 式中：Gs为被输送物料的质量流量，kg/s；Ga为输送空气的质量流量，kg/s。通常，稀相输送松密度 ρ，<100 kg/m3，混合比R=0.1～25 kg固/kg气（一般 R=0.1～5）;密相输送松密度ρ，>100 kg/m3，混合比R=25至数百。4.3.2.2 气力输送系统

气力输送系统一般由供料装置、输料管路、卸料装置、闭风器、除尘装置和气力输送机械等组成。

输送流程主要有吸引式（真空式）和压送式两种： ①吸引式

低真空吸引

气源真空度<13 kPa 高真空吸引

气源真空度<60kPa ②压送式

低压压送式

气源表压0.05～0.2 MPa 高压压送式

气源表压0.2～0.7 MPa 吸引式多用于短距离的输送，压送式多用于长距离的输送。

吸引式输送系统如下图所示：

压送式输送系统如下图所示：

4．4 非均相混合物的分离

均相混合物(物系)：物系内部各处物料性质均匀而不存在相界面的物系。

非均相混合物：物系内部有隔开两相的界面存在，而界面两侧的物料性质截然不同的物系。

分散质(分散相)：非均相混合物中，处于分散状态的物质；

分散介质（连续相）：包围着分散质而处于连续状态的物质。

对于乳浊液，一般混合的两液体中体积分率大的为连续相。

非均相混合物的分离一般用机械分离方法。分离的依据：密度不同（沉降），或筛分原理（过滤）。4.4.1 沉降

4.4.1.1 重力沉降设备

(1)降尘室

如下图所示。

颗粒被分离下来的条件：

颗粒通过降尘室的时间τr要等于或大于颗粒沉至器底所需的时间τt，即：

τr≥τt

设：L—降尘室的长度，m；

H—降尘室的高度，m； B—降尘室宽度，m； ut —颗粒的沉降速度，m/s；

u—流体在降尘室中的水平流速，m/s。颗粒在降尘室中的停留时间为：

τr=L/u 颗粒沉降时间为：τt=H/ut 由分离条件，得：

L/u≥H/ut 将u=qv/（HB），可得：

qv≤BLut=A0ut 式中：qv为流体的体积流量，m3/s；

A0=BL降尘室的沉降面积，m2。由此可知：降尘室的生产能力只与沉降面积A0及颗粒的沉降速度ut有关，而与降尘室的高度无关，因此，可将降尘室制成多层。注意：在计算ut时，要以要求全部被除去的最小颗粒直径计算，且流体速度u要处于滞流范围。

（2）连续式沉降器(多尔增浓器)

颗粒被分离下来的条件：

颗粒在沉降器中的沉降速度ut要等于或大于液体的上（或下）流速度u，即：

ut≥u 设：G—料液中连续相的质量流量，kg/s；

Gd—分散相夹带的连续相的质量，kg/s；

A0—沉降面积，m2； ρ—连续相的密度，kg/m3。则连续相向上（或下）的流速为：

GGdGQuA0A0A0

由沉降条件，得： A0≥ΔG/（ρut）=Q/ut 或

Q≤A0ut 式中Q为连续相的体积流量，m3/s。4.4.1.2 离心沉降

依靠惯性离心力的作用而实现的沉降。分离因数Kc：同一颗粒所受的离心力与重力之比，即：

uTKcggr r22Kc的大小是反映离心分离设备性能的重要指标。Kc越大，设备分离效率越高。1 离心沉降设备

(1)旋风分离器

① 旋风分离器的操作原理

旋风分离器是利用惯性离心力的作用进行的气溶胶分离。一般用来除去气流中直径5 μm以上的颗粒。上图为标准型旋风分离器。

气流在器内主要作螺旋运动。② 旋风分离器的性能

主要指标有两个：分离效率和气体经过旋风分离器的压降。

临界粒径dc：理论上在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径，计算式如下：

9Bdc NeuiP

式中：ui为进口处的平均气速，m/s；Ne为气流旋转圈数，一般为0.5～3.0，但对于标准分离器，Ne=5；B为进气口宽度，m； ρP为固相密度，kg/m3。

一般B∝D，故dc∝D，D↑，dc↑，η↓ 分离效率η有两种表示方法： ① 总效率η0：

旋风分离器的全部颗粒中被分离出来的质量分率，即：

C1C20C1

式中：C1，C2分别为旋风分离器进、出口气体含尘质量浓度，kg/m3。②分效率（粒级效率）ηPi：

不同粒度的颗粒被分离下来的质量分率，即：

C1iC2iPiC1i

式中：C1i，C2i分别为进、出口气体中粒径为dPi的颗粒质量浓度，kg/m3，实用时，一般取进、出口气流中的粒径在第i小段范围内的颗粒质量浓度，kg/m3。

分割粒径d50：粒级效率为50%时颗粒的直径，计算式如下：

Dd500.27ui(P)

标准型旋风分离器的ηPi～d/d50的关系曲线如下图所示：

总效率η0与粒级效率ηPi的关系：

η0=∑ηPixi

式中xi为进口气体中粒径为dPi颗粒的质量分率。压强降ΔP：

气体流经旋风分离器时所产生的能量损失。

P2

式中ξ为阻力系数，对于同一结构形式及尺寸比例的旋风分离器，ξ为常数。一般 ξ=5～8(标准旋风分离器ξ=8)，ΔP=500～2 000 Pa。

影响旋风分离器分离效率的因素： 1）颗粒的性质

颗粒密度越大、粒径越大，分离效率越高； 2）进口气速

进口气速越高，分离效率越高，但要保证气流在器内为层流，一般ui= 15～25 m/s。3）旋风分离器的直径 ui2直径越大，分离效率越低。③旋风分离器的选用

由气体处理量、分离效率和允许的压降来选择旋风分离器的尺寸和个数。(2)离心机

4.4.2过滤

过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液的操作。

过滤分为滤饼过滤和深层（床）过滤两种： 1）滤饼过滤

过滤过程中，滤饼层逐渐增厚，真正起过滤作用的是滤饼。2）深层过滤

过滤过程中，基本上无滤饼形成，微粒主要沉积在过滤介质内部的孔道内。本节仅介绍滤饼过滤。4.4.2.1 过滤操作的基本概念

（1）几个名词： ①过滤介质

过滤操作所使用的多孔介质。②滤浆

过滤操作所处理的悬浮液。③滤饼

被截留在过滤介质上的固体颗粒层。④滤液

过滤操作所得到的清液。

(2)滤饼的压缩性和助滤剂

①不可压缩滤饼与可压缩滤饼：

当压强差增大时，滤饼的空隙结构不发生明显变化，单位厚度滤饼层的阻力基本不变，则称为不可压缩滤饼；反之，则称为可压缩滤饼。② 助滤剂：

为提高过滤速度，在过滤前预先覆盖在滤布上或添加于滤浆中的物质。

但使用助滤剂一般只限于以获得清净的滤液为目的的场合。(3)典型过滤操作的程序 一般包括如下4个阶段： ①过滤：有恒速过滤和恒压过滤两种方式。②滤饼洗涤：洗去滤饼孔隙中积存的滤液。③滤饼干燥：洗涤完毕后，利用热空气吹过滤饼以将空隙中留存的洗液排出。④滤饼卸除：将滤饼从滤布上卸除。(4)过滤速度u：

单位时间、单位过滤面积所得到的滤液体积，即：

dVdquAdd

式中q=V/A为通过单位过滤面积的滤液总量，m3/m2=m。

4．4.2.2过滤设备

按操作方式不同分为连续过滤机(真空转筒过滤机)和间歇过滤机(板框过滤机、叶滤 机等)。(1)板框压滤机

主要由滤板和滤框组成。

滤板的作用：一是支撑滤布，二是提供滤液的通道。

滤板又分为非洗涤板和洗涤板两种，分别以1钮和3钮表示。

滤框的作用：容纳形成的滤饼。滤框以2钮表示。滤板和滤框的组装顺序：1-2-3-2-1-2……。过滤和洗涤的情况见下：

(2)叶滤机

以滤叶为基本过滤元件，滤叶由金属丝网为框架并在其上覆盖滤布而成。叶滤机过滤时滤液通过的路径与洗涤时洗液的路径相同。(3)转鼓(筒)真空过滤机 可同时完成4个操作。4.4.2.3过滤基本方程 1）滤液在滤饼层中的流动

过滤速度（即滤液的空床流速）可表示为：

dV3Pc uAd4.17a2(1)2L

2）滤饼阻力R 对于不可压缩滤饼，ε，a为常数，令

r 4.17a(1)223常数

但物料不同，r值也不同。

r称为单位厚度床层的阻力（滤饼的比阻），1/m2。R=rL称为滤饼阻力，1/m。

PcPcdVAdrLR

3）过滤介质阻力Rm 一般过滤介质阻力可视为常数，则

PmdVAdRm

滤液通过滤饼和过滤介质为串联过程，dVPcPmPcPmAdRRm(RRm)

或

dVPAd(RRm)

假定 Rm=rLe，即假设用一层厚度为Le的滤饼层代替过滤介质，Le称为过滤介质的当量滤饼厚度。4）过滤基本方程式 设每获得1m3滤液得到的滤饼体积为υm3，则有

L A=υV 及LeA=υVe 式中Ve为当量滤液体积。

dVPAPAdr(LLe)r(VVe)

或

dVA2Pdr(VVe)

当滤饼可压缩时，有： r=r，（ΔP）s

式中：r，为单位压强差下滤饼的比阻；s为滤饼的压缩性指数，0≤s＜1，由实验确定。对不可压缩滤饼，s=0。

将r的表达式代入可得过滤基本方程： dVA2P1S'dr(VVe)

4.4.2.4间歇过滤操作的计算

对于一定的悬浮液，μr，υ为一常数，令

1k

r'，则有

dVkA2P1SdVVe

（*）

(1)恒压过滤（ΔP=常数）将（*）式积分，有：

VeV21see(VV)dVkAPd

00或（V+Ve）2=2kA2ΔP1-s(τ+τe)令

K=2kΔP1-s（称为过滤常数），则得：（V+Ve）2=KA2(τ+τe)

（1）

当τ=0时，V=0 ∴

Ve2=KA2τe 又代回（1）式，得：

V2+2VeV=KA2τ

（2）若令q=V/A,qe=Ve/A，则上式为：

(q+qe)2=K(τ+τe)

（3）

和

q2+2qeq=Kτ

（4）（1）～（4）式均称为恒压过滤方程。当过滤介质的阻力忽略不计时：Ve=τe=0 有

V2 =KA2τ

q2=Kτ

(2)恒速过滤（q/τ=uR=常数）（*）式变为：

dVVkAP1SuR AdAVVe或

kPkPuRqqeuRuReP1sq1S1SruRruRe2'2'2'2

令ruRa,ruReb 则

ΔP1-s=aτ+b 对不可压缩滤饼过滤，s=0，则

ΔP=aτ+b 即过滤压强差与过滤时间呈线性关系。另一方面，可得：

V2+VeV=kΔP1-sA2τ

（5）及 V=uR Aτ

可见，V与τ也呈线性关系。

（3）先恒速后恒压的过滤 基本情况：

恒速 恒压 '过滤时间τ：

τ=0→τR→τ 滤液体积V：

V=0→VR →V 过滤压强差ΔP：ΔP=0→ΔP R=ΔP 恒速段：当τ=τR时，ΔP R=ΔP=常数，此即恒压阶段过滤压强差，设恒压段的过滤常数为K，则由（5）式可得：

K2VRVeVRAR

（6）

22上式称为恒速过滤方程。

恒压段：仍对（*）式积分，但要注意积分限。

VVR21s(VV)dVkAPedR

2(VVR)2Ve(VVR)KA(R)

(7)22或(qqR)2qe(qqR)K(R)

(8)(7)和(8)式称为先恒速后恒压过滤方程。事实上，对于前面已有一段过滤(不论是否恒速)的操作，只要后一段为恒压，就可用上式计算。

注意：式中V为过滤时间从0到τ所获得的累计滤液总量，而不是恒压阶段获得的滤液 量。(4)滤饼洗涤

洗涤速率(dV/dτ)w：单位时间内流过的洗液体积。

洗涤所需时间τw为：

VwwdV()wd22

洗涤时,滤饼厚度不再发生变化,但洗涤速率

第二篇：流体流动与传热教学大纲

《化工原理》教材编写大纲

总体要求

1、要反映工科教育的特点，突出实用性和实践性的原则，强化工程观念，以有利于学生综合素质的形成和科学思想方法与创新能力的培养。

2、要以整体培养规格为目标，优化内容体系，贯彻以必须、够用为度的原则，为后续课程的学习和可持续教育打下坚实的基础。

3、要注意前后知识的连贯性、逻辑性，力求深入浅出，图文并茂并在可用图示说明的前提下直接用图说明教学内容，以有利于学生对新知识的理解。

4、要体现新知识、新技术、新方法，适当留有供自学和拓宽专业的知识内容。

5、每学时按4000～5000字编写。内容安排

1、编委会统一前言

2、作者前言

3、目录---列至三级标题（即章、节、一、二、三等）。

4、每章前要列出“学习目的及要求”，对于理论性较强的教学内容在“章”的末尾需附有“单元小结”及“参考文献”（参考文献必须是1995年以后出版的书籍和刊物），以便自学。

5、正文中例题及章末思考题和习题应贴近生活和生产实际，并占有一定的比例，例题以[例题x-x]的格式按章——例题流水号形式给出。

6、根据教学内容的要求可适当插入与新技术、新工艺、新信息相关的知识点，以丰富教材内容，增进学生的学习兴趣。

7、根据需要书末附 “附录”；附录内容应与正文内容相关，引用列出的数据、标准等要准确无误。

8、物理量、计量单位、图、表、公式编排要求

①物理量名称、符号和计量单位执行国家标准GB3100-3102-93《量和单位》予以统一，其中组合计量单位中除的关系用斜线表，不用负指数形式（如mol/L）。有关计量单位的使用详见华东理工大学出版社《著译者须知》9～10页。

②公式中物理量的说明格式采用《须知》28页中介绍的第二种形式。如果说明中又套有公式时，其格式采用《须知》中28-29页中的第一种形式。

③图、表、公式编号均以章——流水号编排（中间用半字线“-”连接）。物理量与计量单位之间用斜线“/”隔开的形式编排。有附加条件时，应对物理量进行说明，而不修饰计量单位。④其它具体要求详见《须知》。版面布置要求

1.纸张为B5规格---字距为35行；A4规格---字距为40行。全文统一采用小4号字体、同规格纸。2.体例

第**章 ****（居中）第**节 ****（居中）

一、****（前空两格，独占一行）

**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）

（一）****（前空两格，独占一行）

**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）1.****（前空两格，独占一行，另行顶格排）

**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）（1）**** ***********************（标题后空一格，接下文，另行顶格排）**************** ①*********************************（正文接标题号，另行顶格排）

交稿要求

1、主编负责全书的统一整理工作，全书按流水号统一编排页码，包括扉页（作者署名）、前言、目录、内容提要、正文、本章小结、思考题和习题、参考资料、附录等。交稿要求达到“齐、清、定”，具体要求见《须知》第1页。

2、交磁盘稿并附打印稿一份，两稿内容要求一致，以打印稿为准。

3、交稿时另附一份复印图，图的内容、编号与正文中的图一致，并且图中线条清晰，大小适宜。如果采用图文混排稿，须保证图中的内容清晰、明确，达到出版要求。

4、交稿时间由合同确定。

编写内容（总计按148学时编写，各校可以根据自己学校的用人方向选讲教学内容）

1.混合液的密度；

《化工原理》（上册）（按70学时编写）

2.气体密度计算

二、压力（压强）绪论（按2学时编写）1.流体静压强的定义、特性 教学目的及要求 2.压强的计量与测量

一、本课程的起源与发展

三、流量与流速

二、本课程的性质与任务 1.流量

三、单位及单位制 2.流速

四、基本概念

四、黏度

（一）稳定系统与不稳定系统 1.牛顿黏性定律 1.稳定系统与不稳定系统 2.黏度与黏度的计量单位 2.稳定系统的特性 3.黏度计及其应用（1）连续性与连续性方程（2）稳定系统的守衡第二节 流体静力学（按3学时编写）性

一、静力学基本方程及其结论 ①质量守恒

（一）静力学基本方程的推导 ②能量守恒

（二）讨论

（二）平衡与过程速率

二、静力学基本方程的应用 1.平衡过程

（一）系统压差及表压强的测量——液柱压差计 2.过程速率

（二）液位的测量（近程、远程测量）

（三）经验关联式

（三）液封高度的计算（含气柜衡压原理）1.实验数据关联方法

（四）液下物体受力计算 2.对数坐标系 第三节 流体动力学（按4学时编写）3.准数与因次

一、稳定流动系统的能量类型 复习思考题

（一）流体本身携带的能量类型

（二）系统与环境交换的能量类型 第一章 流体力学（按20学时编写）

二、稳定流动系统的能量衡算方程——柏努利方程 教学目的及要求

（一）拓展的柏努利方程推导 引言

（二）柏努利方程讨论及变形 第一节 基本物理量（按3学时编写）

三、柏努利方程式的应用

一、密度

（一）计算截面与水平基准面的选取原则

（一）密度、相对密度（比重）、比热容的定义及1.计算截面的选取原则 换算 2.水平基准面的选取原则

（二）密度计算

（二）柏努利方程式的应用示例

1.高位槽

⑴ 高位槽的作用 ⑵ 高位槽面高度计算 ⑶ 高位槽输液系统流量的确定

2.确定的输送设备有效功率

⑴ 输送设备的有效功率 ⑵ 输送设备有效功率的确定

3.确定送液气体的压力 4.确定端面压力 5.流量测量

第四节 管流过程（按2学时编写）

一、阻力的表现与形成原因

（一）流体阻力的表现

（二）形成原因

二、流体的流动型态及其判定――雷诺演示实验

（一）两种典型的流动型态――雷诺演示实验

（二）雷诺准数与流动型态的判定

（三）非圆管系统中流动型态的判定

三、圆管中的速度分布与流动边界层概念

（一）层流过程的速度分布函数推导

（二）湍流过程的速度分布

（三）流动边界层 1.流动边界层概念 2.边界层的形成与分离

第五节 化工管路基础（自学内容）

一、化工管路的分类(一)分支管路(二)并联管路(三)串联管路(四)单一管路

二、化工管路的基本构成

（一）管材

（二）管件与阀件

三、管子的选用

第六节 管路系统的能量损失（按4学时编写）

一、直管阻力（沿程阻力）

（一）直管阻力损失计算通式――范宁公式的推导

（二）摩擦因数

1.层流过程的摩擦因数 2.湍流过程的摩擦因数

（1）湍流过程摩擦因数的影响因素（2）绝对粗糙度与相对粗糙度（3）莫狄图及其讨论

（三）直管阻力损失及压降计算

二、局部阻力

（一）当量长度法 1.当量长度的概念

2.局部障碍物的当量长度

（二）阻力系数法 1.阻力系数的概念

2.局部障碍物的阻力系数

三、系统总阻力损失计算

第七节 管路计算（按2学时编写）

一、简单管路计算所研究解决的问题

二、简单管路计算常用计算方法――试差法

三、简单管路计算示例

（一）确定输送系统动力消耗

（二）确定输送系统的理论工作流量

（三）配管计算

四、复杂管路计算原则

（一）并联管路

（二）分支管路

第八节 流量测量（按2学时编写）

一、测速管（皮托管）(一)构造(二)测量原理(三)讨论

二、孔板流量计(一)构造(二)测量原理(三)讨论

三、文氏流量计(一)构造(二)测量原理(三)讨论

四、转子流量计(一)构造(二)测量原理(三)讨论 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第二章 流体输送（按12学时编写）教学目的及要求 引言

第一节 离心泵（按6学时编写）

一、离心泵的构造与工作原理

（一）主要构造

（二）配套装置

二、离心泵的主要性能与特性曲线

（一）离心泵的主要性能 1.流量 2.扬程 3.轴功率 4.机械效率

（二）离心泵的特性曲线 1.离心泵的特性曲线 2.特性曲线的应用

（三）离心泵的安装高度（吸上高度）1.离心泵的气蚀现象 2.离心泵安装高度

（1）允许气蚀雨量法（2）允许吸上真空高度法

（四）离心泵的型号及选用 1.离心泵的型号

⑴ 清水泵 ⑵ 油泵 ⑶ 耐腐蚀泵 2.选用方法

（五）离心泵的操作

1.离心泵的工作点及确定 2.离心泵的串、并联操作 3.离心泵的操作方法

第二节 其它化工生产用泵（按２学时编写）

一、往复泵

（一）往复泵的构造与工作原理

（二）往复泵的特性曲线

（三）恒压装置

（四）正位移系统

二、比例泵

三、旋液泵

四、齿轮、蜗杆泵

五、化工生产用泵性能比较

第三节 气体输送设备（按4学时编写）

一、通风机

二、鼓风机

（一）离心式鼓风机

（二）萝茨鼓风机

三、压缩机

（一）往复式压缩机 1.构造与工作原理 2.配套设置

3.往复式压缩机的吸气能力与影响因素

（二）离心式压缩机

1.构造与工作原理 2.特性曲线

四、气体输送设备性能比较 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第三章 非均相系统的分离（按12学时编写）教学目的及要求 引言

第一节 重力沉降及设备（按3学时编写）

一、自由沉降

（一）自由沉降

（二）自由沉降速度

二、重力沉降设备

（一）多层隔板式降尘室

（二）连续沉降槽（增稠器）

第二节 离心沉降及设备（按2学时编写）

一、离心沉降与离心沉降速度

二、离心沉降设备

（一）旋风分离器 1.构造与工作原理 2.分离能力与临界直径

（二）旋液分离器

第三节 过滤（按4学时编写）

一、过滤基本原理

（一）分类

（二）过滤介质

（三）助滤剂

（四）过滤名词术语

二、过滤基本方程式

（一）过滤基本方程式

（二）恒压过滤基本方程式

三、恒压过滤基本方程式的应用

四、过滤设备

（一）板框压滤机 1.构造 2.工作原理

（二）叶滤机

1.构造 2.工作原理

（三）真空过滤机 1.构造 2.工作原理

第四节 离心机（按1学时编写）

一、分类

二、常速离心机

三、高速离心机

四、超速离心机

五、离心机的性能及选用

第五节 其它气体分离设备（按1学时编写）

一、惯性分离器

二、袋滤器

三、静电除尘器

四、文丘里除尘器

五、泡沫除尘器

第六节 分离设备的选择（按1学时编写）

一、气－固混合物的分离方案及设备选择

二、液－固混合物的分离方案及设备选择 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第四章 传热（按18学时编写）教学目的及要求

第一节 概述（按1学时编写）

一、传热学研究解决的问题

二、传热的基本方式

（一）热传导（导热）

（二）对流 1.自然对流 2.强制对流

（三）辐射

三、工业换热方式

（一）混合式

（二）间壁式

（三）蓄热式

四、传热名词术语

（一）载热体、热载热体、冷载热体

（二）加热剂、冷却剂、冷凝剂

（三）加热器、冷却器、冷凝器

第二节 传热基本方程（按1学时编写）

一、传热速率

二、传热壁面积

三、传热推动力

四、传热基本方程

第三节 热负荷（按2学时编写）

一、热负荷

二、热负荷与传热速率间的关系

三、热负荷的计算方法

（一）焓差法

（二）显热法（温差法）

（三）潜热法

（四）两步法

第四节 传热平均温度差（按2学时编写）

一、恒温传热

二、变温传热

（一）间壁两侧流体间的相对运动方式

（二）并、逆流运动状态下的传热平均温度差

（三）错、折流运动状态下的传热平均温度差 1.计算方法 2.温度修正系数

第五节 一维稳定热传导（按4学时编写）

一、热传导（导热）

二、导热分类

（一）一维导热与多维导热

（二）稳定热传导与不稳定热传导

（三）一维稳定热传导

三、傅立叶定律

（一）温度梯度

（二）傅立叶定律

（三）导热系数

四、导热计算——傅立叶定律的应用

（一）平壁导热 1.单层 2.多层

（二）空心圆柱体导热 1.单层 2.多层

（三）空心球体导热 1.单层 2.多层

第六节 对流传热（按4学时编写）

一、传热边界层

二、对流传热基本方程式——牛顿冷却定律

三、对流传热膜系数

（一）传热膜系数的物理意义及单位

（二）传热膜系数的影响因数

（三）对流传热膜系数的准数关联

1.流体在圆直管内作强制湍流时的膜系数计算 2.流体在圆直管内作强制过渡流时的膜系数计算 3.流体在弯管内作强制对流时的膜系数计算 4.流体在非圆管内作强制对流时的膜系数计算 ⑴ 传热当量直径 ⑵ 列管换热器壳程流体的膜系数计算

第七节 传热系数与传热壁面积（按4学时编写）

一、间壁式换热过程机理

二、污垢热阻

三、传热系数与传热壁面积

四、传热计算示例 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第五章 换热器（按8学时编写）教学目的及要求

第一节 换热器简介（按2学时编写）

一、夹套式

二、蛇管式

（一）沉浸式

（二）喷淋式

三、套管式

四、列管式

（一）温差应力

（二）固定管板式

（三）浮头式

（四）U型管式

五、螺旋板式

六、板式

七、板翅式

第二节 列管式换热器的工艺设计方法（按6学时编写）

一、非标准列管换热器的工艺设计

（一）物性参数计算

（二）列管类型确定

（三）流动空间确定

（四）估取传热系数初定传热壁面积

（五）管规格、长度、换热管根数

（六）管程数、壳程数

（七）换热管的空间排列排布 1.布管方式 2.管间距、排间距

（八）布管草图、换热器直径

（九）折流挡板

1.挡板类型 2.挡板间距、挡板数

（十）定距管

（十一）进、出口接管

（十二）换热器校核

1.传热性能校核 2.压力降校核

二、标准列管换热器的选用步骤

（一）物性参数计算

（二）列管类型确定

（三）流动空间确定

（四）估取传热系数初定传热壁面积

（五）标准列管选型

（六）换热器校核

1.传热性能校核 2.压力降校核 单元小结 复习思考题 参考文献

《化工原理》下册（按78学时编写）

第六章 蒸发与结晶技术（按12学时编写）教学目的及要求

第一节 概述（讲授2学时）

一、蒸发的定义、基本原理及分类

二、蒸发专用名词

三、典型蒸发流程简介

第二节 单效蒸发（讲授4学时）

一、单效蒸发器的物料衡算与热量衡算

二、单效蒸发器的沸点升高与Δtm计算

三、管内沸腾过程的α计算

四、单效蒸发器的传热面积计算

五、单效蒸发器的选型设计

第三节 多效蒸发（讲授2学时）

一、多效蒸发流程

二、蒸发系统的热效率与节能

第四节 结晶分离技术（讲授4学时）

一、结晶操作的类型

二、结晶分离的基本原理

三、结晶过程的相平衡

（一）溶解度曲线

（二）溶液的过饱和与介稳区

四、影响结晶操作的因素

（一）结晶的生长过程

（二）影响因素

五、结晶工艺计算

（一）结晶系统的物料衡算

（二）真空冷却结晶过程的热量衡算

六、结晶器

（一）冷却结晶器

（二）移除部分溶剂的结晶器

七、其它结晶方法

（一）熔融结晶

（二）沉淀结晶

（三）升华结晶 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第七章 蒸馏与精馏技术（22学时）教学目的及要求

第一节 概述（讲授4学时）

一、基本概念（定义、基本原理及分类）二、二元溶液的气液相平衡

（一）溶液的分类

（二）理想溶液的气液相平衡

（三）非理想溶液的气液相平衡

三、蒸馏方式（简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏原理及流程）

第二节 二元板式连续精馏塔的物料衡算（讲授4学时）

一、恒摩尔流假设

二、全塔物料衡算—产品流量的确定

三、精馏段的物料衡算与精馏段操作线方程

四、提馏段的物料衡算与提馏段操作线方程

五、加料板的物料衡算—两段气液相流量的确定

六、精、提馏段操作线的交点轨迹方程

七、操作线的画法

第三节 二元板式连续精馏塔的塔板数（讲授4学时）

一、理论塔板数

（一）理论塔板的概念

（二）理论塔板数的确定（逐板计算法、图解法）

二、实际塔板数

（一）板效率（单板效率、塔效率）

（二）实际塔板数的确定

第四节 操作回流比（讲授2学时）

一、操作回流比对精馏操作的影响

二、全回流与最少理论塔板数

三、最小回流比及其确定

四、适宜操作回流比的确定

五、进料状态对精馏操作的影响 第五节 特殊精馏（讲授2学时）

一、水蒸气精馏（基本原理、流程）

二、恒沸精馏（基本原理、典型流程）

三、萃取精馏（基本原理、典型流程）第六节 多元精馏（讲授2学时）

一、多元精馏的特点

二、多元精馏系统的气液相平衡

三、多元精馏系统的简化计算方法

四、理论塔板数的捷算法――吉利兰关联图的应用 第七节 板式塔（讲授4学时）

一、板式塔简介

（一）板式塔的主要构造

（二）塔板结构与性能

（三）溢流方式

（四）板式塔的非正常操作现象

（五）板式塔的总体设计要求

二、浮阀塔的工艺设计

（一）初估塔径

（二）溢流装置设计

（三）浮阀数与塔板布置

（四）性能校核—负荷性能图

（五）操作弹性及调整 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第八章 气体吸收（16学时）教学目的及要求

第一节 概述（讲授2学时）

一、基本概念（吸收的定义、基本原理、分类、流程）

二、吸收系统的气液相平衡

（一）溶解度曲线（溶解度曲线及讨论、亨利定律与亨利系数）

（二）吸收推动力及过程判定

第二节 吸收机理与吸收速率方程（讲授2学时）

一、扩散方式

二、双膜理论模型

三、吸收速率与吸收速率方程 第三节 吸收系数（讲授2学时）

一、吸收总系数与分系数间的关系（界面浓度的确定、总系数与分系数间的定量关系、膜控制过程）

二、吸收分系数（分系数间的换算关系、分系数经验公式及适用范围）

第四节 单组分填料吸收塔的工艺设计（讲授8学时）

一、溶剂的选择与用量确定

（一）溶剂的选择原则

（二）填料吸收塔的物料衡算（吸收能力计算、吸收操作线方程）

（三）操作液气比的影响及其确定

（四）溶剂用量与出口浓度的确定

二、填料塔塔径的确定

（一）填料类型与特性（类型、特性、装填方式）

（二）填料的选用原则

（三）操作空塔气速的确定－埃克特通用关联图

（四）塔径的确定与校核（压力降与润湿率校核）

三、填料层高度的计算

（一）填料层高度计算通式的推导

（二）传质单元的概念

（三）对数平均推动力法

（四）解吸因子法

（五）图解积分法

四、附件设计（液体分布器、再分布器、捕沫器、填料支承）

第五节 其它吸收与解吸（讲授2学时）

一、高浓度气体吸收（特点、简化计算方法）

二、多组分吸收（特点、计算方法简介）

三、化学吸收（特点、控制因素）

四、解吸与解吸流程（原理、流程、工艺计算方法）单元小结 复习思考题习题 参考文献

第九章 其它分离技术（16学时）教学目的及要求 引言

第一节 萃取分离技术（讲授6学时）

一、基本概念（定义、基本原理与流程、相关名词术语）

二、萃取平衡——三角相图的应用

（一）三元溶液组成的图示

（二）萃取系统的杠杆规则

（三）萃取系统的溶解度曲线

（四）萃取计算

三、工业萃取设备

（一）混合澄清器

（二）萃取塔（喷洒塔、填料萃取塔、筛板萃取塔、脉冲筛板塔、往复筛板塔、转盘萃取塔）

（三）离心萃取器

四、超临界气体萃取

（一）超临界气体萃取基础

（二）典型流程及应用

第二节 膜分离技术（讲授4学时）

一、膜分离概念与分类

二、膜分离设备类型

三、膜分离指标参数及影响

四、膜分离过程简介

（一）电渗析（原理、典型流程及应用）

（二）反渗透（原理、典型流程及应用）

（三）微滤（原理、典型流程及应用）

（四）超滤（原理、典型流程及应用）

（五）纳滤（原理、典型流程及应用）

（六）气体膜分离（原理、典型流程及应用）

（七）液膜分离（原理、典型流程及应用）第三节 吸附分离技术（讲授2学时）

一、基本概念（吸附原理、吸附剂）

二、吸附平衡与吸附速率

三、吸附设备（固定床、移动床、变压吸附）

四、吸附分离技术的应用

第四节 生物分离及高新分离技术简介（讲授4学时）

一、生物分离的特点与一般步骤

（一）生物分离的特点

（二）生物分离过程的一般步骤

二、新型分离技术简介

（一）离子交换分离技术

（二）色层分离技术

（三）反应精馏技术 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第十章 固体干燥（12学时）教学目的及要求

第一节 概述（讲授4学时）

一、去湿与干燥的分类

二、干燥机理与流程

三、湿空气的性质

四、湿度图及其应用

第二节 空气干燥器的物料衡算（讲授2学时）

一、空气干燥器的物料衡算方程

二、干燥产品流量的确定

三、水分蒸发量

四、干空气的消耗量及风机工作流量

第三节 空气干燥器的热量衡算（讲授2学时）

一、空气干燥器的热量衡算方程

二、空气干燥器的热效率

三、空气出口状态的确定

第四节 恒定干燥条件下的干燥时间计算（讲授2学时）

一、物料水分的性质

二、恒定干燥条件下的干燥速率曲线

三、恒定干燥条件下的干燥时间计算 第五节 空气干燥器简介（讲授2学时）

一、盘架式干燥器

二、带式干燥器

三、滚筒干燥器

四、气流干燥器

五、转筒干燥器（转窑）

六、沸腾床干燥器

七、喷雾干燥器

八、升华干燥 单元小结 复习思考题习题 参考文献

第三篇：流体流动阻力的测定(教案)

化工原理实验教案

实验二

流体流动阻力的测定

实验二 流体流动阻力的测定

难点：因次分析方法对工程实际问题的分析解决； 重点：测定流体经直管和管件时阻力损失的实验组织法； 课时：4学时，其中实验讲解约1学时，学生完成实验3学时；

流体流动阻力测定是化工领域中最重要的实验之一，是运用因次分析方法的理论来具体解决复杂工程问题的实例，通过实验掌握工程实验的基本实验技能。

一、实验目的

1.熟悉测定流体经直管和管件时阻力损失的实验组织法及测定摩擦系数的工程意义；

2.学会用因次分析方法解决工程实际问题； 3.学会压差计、流量计的使用方法；

4.学会识别组成管路中各个管件，阀门并了解其作用。

二、实验任务

1.测定特定ε/ d条件下直管摩擦系数和雷诺数的关系。2.测定流体流经阀门和弯头时的阻力系数。

三、实验原理

由于流体粘性的存在，流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦，从而导致阻力损失。层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的；湍流时由于情况复杂得多，未能得出理论式，但可以通过实验研究，获得经验的计算式。

1、直管阻力——采用因次分析法规划实验：（1）影响过程的主要因素

hf =f(d, u,ρ,μ, l,ε)湍流时直管阻力损失hf与的大小取决于流体的物性（密度ρ、粘度μ）、流动状况（流速u）及流道的几何尺寸和形状（内直径d、长度l、管壁粗糙程度ε），若每个自变量的数值变化10次，测取hf的值而其它自变量保持不变，6个自变量，根据正交网络法规划，实验次数将达10。

6化工原理实验教案

实验二

流体流动阻力的测定

2、因次分析法规划实验因次分析法是通过将变量组合成无因次数群，从而研究无因次数群之间的关系，大大减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数。在物理方程因次一致性的条件下，任何一个方程都可化为无因次方程；原方程共有7个变量；它们的因次分别为：d--[L]；u--[LT－]；ρ– [ML－]；μ--[ML－

113T－]；ε--[L]；h f--[LT－]，其中有[L]、[M]、[T] 3个基本因次；根据无因122次方程的变量总数等于原方程变量总数和基本因次数之差，可得无因次数群的个数π=7-3=4个。

即h f =f(d, u,ρ,μ, l,ε)→ π4 =f（π1，π2，π3）式中：1LL LdLd

23MLTMLLLT1131Re1

4LTu22hfhf2

由因次分析法可将对h f =f(d, u,ρ,μ, l,ε)的研究转化成对无因次数群π4 =f（π1，π2，π3）之间关系的研究，即：

dulf(，)2udd'hf实验工作量将从106次实验 → 103次实验，若实验设备已定，则：

dulu2hff(,)dd2 实验次数又将从103次实验 → 102次实验，从而，实验工作量大大降低。若实验设备是水平直管，阻力损失表现为压强的降低，即：

Pdulu2f(,)dd2 2 化工原理实验教案

实验二

流体流动阻力的测定

所以

duf(,)2ldPud2其中

在实验装置和物系已确定的情况下，摩擦系数λ只随Re而变，实验操作变量仅是流量，通过阀门的开度改变流量，用流量计测定流速，由压差计测定压差，用温度计测定物系温度，从而确定ρ和μ。

四、实验装置

光滑直管为不锈钢管，管径20.5mm，测压点间长度2m；粗糙直管为镀锌管，管径20.5mm，测压点间长度2m；两根管并联，通过球阀控制，直管和弯头的压强损失使用水银压差计测定，闸阀的压强损失通过氯仿压差计测定。

化工原理实验教案

实验二

流体流动阻力的测定

实验介质为自来水，置于水箱内循环使用，通过离心泵输送，用流量计测定流速，用出口控制阀调节流量（注意：出口控制阀的安装位置，流量调节阀一般不设在吸入侧，以免在关小阀门使发生气蚀现象，也不宜装在离泵很远的出口线上否则，在调节阀前面管段内若有积存空气时会发生泵的喘振，通常在靠近出口的管上安装流量调节阀）。

五、实验步骤

1、实验准备：对照实验流程图，熟习实验装置及流程，识别组成管路中各个管件、阀门、压差计并了解其作用；检查轴承润滑情况，用手转动联轴节看其是否转动灵活；同时将水箱充水至80％。

2、打开压差计平衡阀、四个引压阀和切换阀；关闭各放气阀和离心泵的出口控制阀，启动电源。（为什么？——离心泵在启动时关闭出口阀门，可使轴功率低，以免电机烧坏；同时，在出口阀全开的情况下开动离心泵，管内流量瞬间达到最大值，压差计也会随着迅速上升，这样很可能导致压差计中的指示液被冲走）。

3、系统排气（为什么？——气体的存在会影响压力传递，导致测量误差）。 管路排气：先将控制阀开足然后再关闭，重复三次，排走总管中的大部分气体，然后打开总管排气阀，开足然后再关闭，重复三次。（注意平衡阀处于开启状态）

 引压管排气：依次分别对六个放气阀，开关重复三次，应保持平衡阀在开启状态。

 压差计排气：关闭平衡阀，缓慢旋动压差计上放气阀排除压差计中的气泡，注意：此时眼睛要注视着U型压差计中的指示液面的上升，先排进压管，后排低压管（严防压差计中水银冲走），排气完毕。

4、检验排气是否彻底。（如何检验？——将出口控制阀打开至最大，再关闭出口阀，看U型压差计读数，若左右读数相等，说明排气彻底，若左右读数不等，重复上述3排气顺序。

化工原理实验教案

实验二

流体流动阻力的测定

5、实验布点（如何布点？——将控制阀开至最大，读取流量显示仪读数F大，然后关至水银压差计差值约0.08时，再读取流量显示仪读数F小，确定流量范围，在F大和F小之间布12～14个点，其中在大流量时少布点，小流量时多布点，这是由于Re在充分湍流区时λ～Re的关系是直线，所以在大流量时少布点，而Re在比较小时λ～Re的关系是曲线，所以在小流量时多布点。

6、测定：通过控制阀调节管道中的流量，从流量仪读出一系列流量，从相应的压差计读取压差。

7、开启切换阀，测定另一根直管。

8、实验结束后，打开压差计上的平衡阀，先关闭控制阀后，再关闭泵（为什么？——防止出口管内的流体倒流使叶轮受损），排出水槽内的水（为什么？避免设备的锈蚀和冻裂），实验装置恢复原状，并清理实验场地。

9、上机处理实验数据，并打印处理结果，每小组打印一份。

六、思考题

1.本实验装置采用了哪种型式的泵，操作时要不要灌水？ 2.流体在管路中流动产生阻力的起因是什么？它取决于哪些因素？

3.实验数据测定前，为什么一定要排气？如何排气？如何检查气是否排净？

七、注意事项

1、启动电源时，应打开压差计平衡阀和四个引压阀，关闭各放气阀，关闭离心泵的出口控制阀。

2、在排气时，应严防压差计中的指示液被冲走。

3、测定数据前必须对管路及测压系统进行排气，并检查空气是否确实排尽。

4、两根并联管共用一个流量计及测压装置，实验中只能逐根测定；进行管道切换时，一定要先打开待测管道阀门，再关闭当前管道阀门。

5、测定时待流量稳定后再读数。

八、作业

1、上机处理数据，并打印处理结果，每小组打印一份。

化工原理实验教案

实验二

流体流动阻力的测定

2、完成实验报告，应包含：实验目的、实验原理、实验流程、实验步骤、原始数据、计算示例，讨论等，其中对计算示例，同一小组同学不得采用同一组数据处理。

第四篇：流体输送总结

流体输送学习总结

专业课上了一学期，从大一的基础知识上升到专业层面，我们了解了化工专业的学习不仅仅是理论方面的，更重要的是实践操作，在实践中我们才能知道自己的不足之处有些知识可能我们课堂上讲解的很好，做的也不错，但是到了实训室就可能会忘掉基本的操作步骤。主要是我们动手操作的时间比较少，对机器还不能得心应手。通过学习我们得了解自己的不足和该努力的地方。

通过一学期的学习虽然不能算得上有什么成就，但还是有点成果的，比如一些常见化工单元操作的基础知识、流体力学的基本知识，动手操作能力得到了锻炼。本学期理论部分主要学习了流体输送技术。流体输送技术包括四流体输送设备、流体输送机械、流体输送过程操作。流体输送设备主要是：贮罐的分类，常用的贮罐形式，贮罐的附件，贮罐的选用。管子的分类，化工常用管子、管件、阀门的特点、适用场合，管路的连接方式。流体输送机械主要是：离心泵的类型、常用的离心泵的特点与使用场合、型号主要性能参数与特性曲线、安装高度、性能的主要影响因素、工作原理，往复式泵的特性。预习时我感觉内容多、难度大，很多东西都看不懂只能在课堂上认真听讲才能了解一些。通过学习这些内容，我对离心泵有了较深入的认识，对往复式泵有了初步了解。流体输送过程操作主要是：流体输送方式及输送机械的选用，我知道了化工生产中液体物料有动力输送、压力输送、真空抽料三种输送方法及三种输送方法的特点、适用范围。理论部分的内容虽然不多，但是要想把它学好学透切还是要花点时间的。实践部分进行了离心泵的串联及并联、旋涡泵、真空抽料、压力输送的实际操作，离心泵的开车、停车、事故处理，液位控制的仿真操作。看起来容易，做起来难，尤其是流量计的操作，很难准确控制。在这些操作过程中我掌握了用离心泵、旋涡泵、真空抽料、压力输送方法输送流体的操作步骤及操作过程中的注意事项。我也认识到了理论与实践相结合的重要性，实践能巩固所学知识，检验所学知识，锻炼自己发现问题、分析问题、解决问题的能力；但没有理论指导，盲目的乱做，很容易出错。比如我们画流程图，必须仔细认真，可能自己画的时候感觉自己能看懂，就觉得没什么了。但是老师对我们的要求是非常比较严格的，必须按照操作顺序来画，每个部件都必须标准化，而且必须任何操作的人员看到图纸都能进行操作。这导致我们这些不太认真的人不得不多次修改后才能勉强合格。我们也知道老师对我们严格要求是对我们负责。这也是我们将来的工作环境的要求，要知道我们所从事的专业也算是高危行业，化工行业要求每一个员工必须认真对待自己的岗位，要对自己负责也是对他人负责。所以我们必须认真对待学习中遇到的问题，这样也有利于培养我们的安全意识。在实践操作过程当中有很多人就是随便应付了事，认为很简单，做完来就开始玩起来了。我们的实训室设备是有限得所以是分组进行操作的，我们应当有效利用资源，自己对自己负责，多参与多动手，毕竟这样的机会不多，而且在让你单个人进行操作没有组员指点的时候不一定就能完成，所以我也希望大家能多参与。在各个组的组员的努力下，我们动手操作部分的任务基本上都能顺利完成。

这学期也接近尾声了，总的来说还是有点收获的，但是在学习中我发现了自己的一些不足。搜寻信息的能力较差，获取所需信息花费较多的时间与精力。学习方法不科学，课后没有及时预习。我也认识到理论与实际结合的重要性，化工生产中设备的选用除了要考虑设备的性能，还要考虑设备的实际价格，即兼顾理论上的正确性和实际上的可行性。所以我们还得继续努力，为将来的工作打下坚实的基础。在此也谢谢老师的严格教导。

第五篇：流体机械总结

离心式水泵主要由叶轮、叶片、外壳、泵轴和轴承等组成。离心式水泵工作原理：水泵启动前，应先用水注满泵腔和吸水管，以排除空气，称为灌引水。电动机启动后，通过轴带动叶轮旋转，位于叶轮中的水在离心力的作用下被甩向叶轮周围压向泵壳，通过排水管排至地面。与此同时叶轮中心进水口处，由于水被抛至轮缘而形成真空，吸水井中的水在大气压的作用下，通过滤水器、底阀及吸水管进入水泵，填补叶轮中心的真空，叶轮连续旋转，吸水井中的水就不断被吸入和甩出，形成了连续不断的排水。离心式水泵分类：1按叶轮数目分：①单级水泵，泵轴上仅装有一个叶轮。②多级水泵，泵轴上装有几个叶轮。2按水泵吸水方式：①单吸水泵，叶轮上仅有一个进水口②双吸水泵，叶轮两侧各有一个进水口。3按泵壳结构分①螺壳式水泵②分段式水泵，垂直泵轴心线的平面上有泵壳接缝③中开式水泵，在通过泵轴心线的水平面上有泵壳接缝。4按泵轴的位置分：①卧式水泵，泵轴呈水平位置②立式水泵，泵轴呈垂直位置。5按比转数分：①低比转数水泵，比转数ns=40-80②中比转数水泵，比转数ns=80-150③高比转数水泵，比转数ns=150-300 流量：水泵在单位时间内所排出水的体积，用符号Q表示，单位m3/s、m3/h。

杨程：单位重量的水通过水泵后所获得的能量，用符号H表示，单位m。

水泵的允许吸上真空度：在保证水泵不发生汽蚀的情况下，水泵吸水口处所允许的真空度，用符号Hs表示，单位为m。

水泵的汽蚀余量：水泵吸入口处单位重量的水超出水的汽化压力的富余能量，用符号△h表示，单位m。离心式水泵的理论压头方程，由于水流经叶轮情况复杂，先作假设：①水在叶轮内的流动为稳定流动，即速度图不随时间变化②水是不可压缩的，即密度ρ为一常数③水泵在工作时没有任何能量损失，即原动机传递给水泵轴的功率完全用于增加流经叶轮水的能量④叶轮叶片数目无限多且为无限薄。这样水流的相对运动方向恰好与叶片相切，叶片的厚度不影响叶轮的流量，在叶轮同一半径处的流速相等、压力相同。

离心式水泵理论压头方程又称欧拉方程：HL=1/g（u2c2cosα2-u1c1cosα1）由速度图知，c2cosα2=c2u

c1cosα1=c1u 所以HL=1/g（u2c2u-u1c1u）由此方程可以看出：①水从叶轮中所获得的能量，仅与水在叶轮进口及出口处的运动速度有关，与水在流道中的流动过程无关。如果水在叶轮进口时没有扭曲，即a1=900，则c1u=0，这时公式HL=1/g（u2c2u-u1c1u）可改写为HL=1/g u2c2u②理论杨程HL与u2有关，而u2=πD2n/60。因此，增加转速n和加大叶轮直径D2，可以提高水泵的理论杨程。③流体所获得的理论杨程HL与流体种类无关。对于不同流体，只要叶轮进、出口处流体的速度三角形相同，都可以得到相同的HL。

叶轮流道与效率的关系：就叶轮流道阻力而言，后弯叶片因流道长，断面变化的扩散角小，流动结构变化缓慢，所以流动能量损失最小，效率最高。相反前弯叶片的流道短而宽，断面变化的扩散角大，流动结构变化剧烈，流动阻力较大，流动损失也大，是三种叶片中效率最低的，径向叶片的叶轮效率居中。

根据能量损失的形式不同，可将离心式水泵的损失分为机械损失、容积损失和水力损失。

水泵的工况点：把水泵特性曲线和管路特性曲线按同一比例画在同一坐标图上，所得的交点M就是水泵的工作点。

水泵发生汽蚀的根本原因：叶轮入口处的压力低于水在当时水温下的汽化压力。一旦发生汽蚀，水泵的特性将严重恶化。因此，要按照不发生汽蚀的条件确定水泵的吸水高度。

水泵串联的主要目的是为了增加杨程，并联的主要目的是为了增加流量。

改变转速的方法：①皮带轮调速 泵与电动机采用三角带式传动，通过改变泵或电动机的带轮的大小来调速。这种方法使用广泛，但调速范围有限，且不能随时自动调速，需要停机换轮②变频调速 利用变频调速器，通过改变电流频率来改变电动机转速，进而改变泵的转速。该方法优点是能实现泵转速的无极调速。但是由于变频调速器的价格较高，目前应用尚不普遍③采用变速电动机 由于这种电动机较贵，且效率低，故应用不广泛。

如何评价水泵运转的经济性？提高水泵运转经济性的主要方法有那些？水泵运转经济性可用吨水百米电耗和排水系统效率的大小进行评价。方法：提高水泵的运行效率、降低排水管路阻力、改善吸水管路的特性和实行科学管理。

水泵房管子道的作用是什么？水仓的作用是什么？至少要几个？管子道作用：若因突然涌水淹没了井底车场和运输大巷，管子道可作为安全出口，必要是撤离人员和搬运设备。水仓作用：一是遇到突然断电或排水设备发生事故暂时停止运动时，容纳无法排水期间的涌水，二是具有减小水流速度，沉淀矿水中的泥沙，防止排水系统堵塞和减少排水设备磨损。主仓和副仓。

D型泵是单吸、多级、分段式离心泵。主要有转动部分、固定部分。轴承部分和密封部分等组成。

叶轮是离心式水泵的主要部件，作用是将电动机输入的机械能传递给水，使水的压力能和动能得到提高。D型水泵第一级叶轮的入口直径大于其余各级叶轮的入口直径，这样可以减少水进入首级叶轮的速度，提高水泵的抗汽蚀性能，同时，D型水泵叶轮叶片的入口边缘呈扭曲状，以保证全部叶片入口断面都适应入口水流，从而减少水流对入口的冲击损失，这是这种水泵初始杨程较高和效率曲线平坦的原因之一。

固定部分主要包括进水段（前段）、出水段（后段）和中间段等部件，并用拉紧螺栓将它们连接在一起。吸水口位于进水段，为水平方向，出水口位于出水段，为垂直向上。导水圈叶片数应比叶轮叶片数多一片或少一片，使其互为质数，否则会出现叶轮叶片与导水圈叶片重叠的现象，造成流速脉动，产生冲击和震动。

填料装置，吸水侧填料装置的作用是防止空气进入泵内，排水侧填料装置的作用是防止高压水向外泄漏。平衡盘法广泛地应用在多级离心式水泵上，使用平衡盘时，不能同时使用推力轴承，并应保证回水管畅通。离心式水泵启动前必须向泵灌注引水，并在关闭闸阀的情况下进行启动。停止水泵时，应先关闭闸阀，而后停机。吨水百米电耗，即水泵将1t的水提高100m所消耗的电量。矿山排水系统有单水平开采直接排水系统和单水平开采分段排水系统以及多水平同时开采的排水系统。排水系统中主要有水泵房、管子道、水仓等硐室，它们一般都布置井底车场附近。水泵房尺寸大小与水泵机组的数量和外型尺寸有关。

什么叫通风机的全压、静压和动压，它们之间有何关系？通风机产生的风压；一部分用于克服网路阻力，另一部分则消耗在空气排入大气时的速度能的损失上。通常，将通风机产生的全部风压称为全压；用于克服网路阻力的有益

风压称为静压。通风机出口断面的速度能为动压。通风机产生的全压包括静压和动压两部分，静压所占比例越大，这台通风机克服网路阻力的能力也就越大。因此，在设计和使用通风机时，应努力提高通风机产生静压的能力。通风机的噪声是如何产生的？常见的消声措施有哪些？通风机的噪声包括气动噪声、机械噪声和电磁性噪声。①气动噪声是通风机噪声的主要部分，它又包括旋转噪声和涡流噪声。旋转噪声是由于叶轮告诉旋转时，叶片作周期性运动，引起空气压力脉动而产生的。涡流噪声主要是由于叶轮叶片与空气互相作用时，在叶片周围的气流引起涡流，这种涡流在粘性力作用下又分裂成一系列小涡流，使气流压力脉动而产生的。②机械噪声包括通风机轴承、皮带及传动的噪声，转子不平衡引起的振动噪声。③电磁性噪声，电磁性噪声主要产生于电动机。消声措施：吸声。消声器、隔声和减振。

矿山常用的通风机，按气体在通风机叶轮中流动情况，分为离心式通风机和轴流式通风机两大类。

离心式通风机：气体沿轴向进入叶轮，并沿径向流出的通风机。

轴流式通风机：气体沿轴向进入叶轮，仍沿轴向流出的通风机。

离心式通风机和轴流式通风机的工作原理都是由于气流通过叶轮时，受到叶轮作用而获得能量，从而实现通风的目的，但因结构不同，两者间又有区别：在离心式通风机中，气流都是径向流动，而在轴流式通风机中，气流是沿轴向流动。

风量就是指单位时间内通风机排出气体的体积。风压是指单位体积的空气流经通风机后所获得的能量用H表示，单位为Pa。

描述离心式和轴流式通风机特性的理论风压方程式和理论风压与理论流量的关系式，同意表示为：理论风压方程式：HL=ρ（u2c2u-u1c1u理论风压与理论流量关系式：HL=ρu22-ρu2cotβ2Q1/S

等积孔就是设想在薄壁上开一面积为Ac的理想孔口，流过该孔口的流量等于网路的风量，孔口两侧的压差等于网路的阻力。

当网路风量一定时，等积孔面积愈大，网路阻力愈小，则通风愈容易。反之等积孔面积愈小，网路阻力愈大，则通风愈困难。

工业利用区：在通风机的特性曲线上，找出一个即满足稳定性又满足经济性的工作范围，此范围就称为通风机的工业利用区。

通风机联合运转的基本方法有串联工作和并联工作两种，串联工作的主要目的是为了增大风压，并联工作的主要目的是为了增大风量。

3通风机的启动与停止，对于风压特性曲线没有不稳定段的离心式通风机，因流量为零时功率最小，故应在闸门完全关闭的情况下进行启动。对于风压特性曲线上有不稳定段的轴流式通风机，若由于不稳定而产生的风压波动量不大时，也可以选择功率最低点为启动工况，此时闸门应半开，流量约为正常流量的30-40%，若不稳定时风压波动太大，也允许在全开闸门情况下启动，启动工况应落在稳定区域内。停止操作为启动操作逆过程。

离心式通风机应在关闭闸门的情况下启动，而轴流式通风机应在闸门半开或全开的情况下启动。

4离心式和轴流式通风机的个体特性曲线，反映的是某台通风机在某一转速下的特性，而离心式通风机的类型特性曲线，则反映了同类型的所有通风机，在不同转速下的特性。只要是同类型通风机，在相似工况下，各类型系数必为定值。

5通风机在网路中工作时，所产生的风压H包括静压Hj和动压Hd两部分。前者用于克服网路阻力，后者则随气流消耗在大气中。通风网路的阻力大小，可用网路阻力损失常数R或Rj和等积孔AC的大小来表示。R或Rj越大，AC越小，说明通风越困难，反之越容易。

6在确定通风机的工况点时应注意，若通风机的特性曲线是全压特性曲线（如离心式通风机），则网路特性曲线也应为全阻力特性曲线；若通风机的特性曲线是静压特性曲线（如轴流式通风机）则网路特性曲线也应当采用静阻力特性曲线。

煤矿常用离心式通风机有4-72-11型，G4-73-11型和K4-73-01型，它们的主要部件包括叶轮、进风口集流器、机壳、传动轴、进气箱、前导器等组成。前两种通风机的叶轮为单侧进风，后者为双侧进风。这些通风机的叶轮叶片都是后弯机翼型，具有良好的空气动力性能，效率较高，叶轮都经过了动、静平衡校正，故运转平衡，噪音低。为了便于调节工况，G4-73-11型通风机还配置了前导器，为将外界空气导入通风机的进风口，K4-73-01型通风机还没有进气箱。

4-72-11型通风机主要由叶轮机壳、进风口和传动部分等组成。叶轮是离心式通风机的关键部件，它由前盘、后盘、叶片和轮毂等零件焊接或铆接而成。集流器的作用是保证气流均匀、平稳地进入叶轮入口，减少流动损失，降低进口涡流噪音。机壳的作用：将叶轮进出口的气体汇集起来，导致通风机的出口，并将气体的部分动压转变为静压。因气流速度转向，会使叶轮进口的气流很不均匀。在进口集流器之前安装进气箱，可改善这种状况。进口导流器（前导器）的作用：扩大适用范围，提高调节性能。2K60型轴流式通风机的叶轮采用了机翼扭曲叶片叶轮，从而避免了气流的径向流动。

离心式和轴流式通风机比较：1结构比较，轴流式通风机结构紧凑，体积较小，重量较轻；但结构较复杂，且各部件都装在筒式机壳内，故障较多，维护困难。2性能比较①风量，轴流式通风机产生的风量较大而风压较低，离心式通风机则相反。②效率，轴流式通风机的平均效率比离心式通风机高，但最高效率比离心式通风机低③特性曲线，轴流式通风机的风压特性曲线呈马鞍型，且在工业利用区内很陡斜，适用于矿井阻力变化大而风量变化较小的矿井。离心式通风机的风压特性曲线较平缓，适用于风量变化大而通风阻力变化较小的矿井。3传动方式比较，轴流式通风机允许的圆周速度一般比离心式允许的圆周速度大，故前者可用高速电动机直接拖动（高速电动机效率高、价格低），而后者只有部分型号的通风机（如G4-73-11型）采用电动机直接拖动。4启动方式和运转比较，轴流式通风机应在闸门半开或全开的情况下启动，而离心式通风机则应在闸门全闭的情况下启动。在运转过程中，当风量突然增加时，轴流式通风机的功率增加不多，不易过载，而离心式通风机则相反。5工况调节方法比较，轴流式通风机可通过改变叶轮转速、叶片安装角度、减少叶轮级数和叶片数目，调节前导器等多种方法以及使用闸门节流法进行调节，以适应矿井风量、风压的变化。但是离心式通风机的调节方法较少，一般只能采用闸门节流法或改变叶轮转速和前导器调节法。因此，轴流式通风机可调性优于离心式通风机。6并联工作的稳定性方面比较，轴流式通风机并联工作的稳定性比较差，而离心式通风机并联工作的稳定性较好。7反风方面比较，轴流式通风机即可用反

风道反风，也能反转反风，但离心式通风机只能采用反风道反风。8噪音比较，轴流式通风机运转时产生很大的噪音，如不采取消音措施，大都超过相关规定，而采用消音装置时，则会增加相应费用，同时增大通风阻力。离心式通风机运转产生的噪音较小，一般不超过国家的有关规定。但大型高速离心式风机，也应增设消音装置。反风：像这种根据实际需要，人为地临时改变通风系统中的风流方向，叫做反风。

主要通风系统必须装置两套同等能力的通风机(包括电动机)其中一套工作，一套备用。备用通风机必须能在10min内开动。若选用轴流式通风机，应计算出通风机必须产生的静压，若选用离心式通风机，则应计算出通风机必须产生的全压，同时作出扩散器设计。所选通风机应既能满足矿井生产需要，又能满足稳定性和经济性要求。矿井通风的方法：①自然通风，是利用井上下的气温差和两井口位于不同水平所造成的压力差，而使空气流动的。②机械通风，是利用通风机，强迫井上下的空气按一定的方向进行交流。

矿井通风方式：①抽出式通风②压入式通风

通风机分类：①按工作原理：叶片式和容积式②按风机出口压力：通风机、鼓风机、压风机、真空泵

1.水泵正常工作条件：①稳定工作条件②泵的经济运转条件③泵不发生汽蚀的条件。

2.水泵相似的条件是什么？彼此相似的水泵在相应工况下的参数间存在怎样的关系？同一台水泵参数间又有怎样的关系？相似条件①几何相似②运动相似③动力相似。相似水泵参数关系：①流量关系Q/Q‘

=λ

3n/n’

②杨程关系

H/H’=λ2(n/n’)2③功率关系PZ/P’’

Z=λ5(n/n’)3γη’/γη 同一台水泵①流量关系Q/Q‘

=n/n’

② 杨程关系

H/H’=(n/n’)2③功率关系P’Z/PZ=(n/n’)3

3.水泵工况点条件的目的？有那些调节方法？目的：一是使水泵的工况点始终满足正常工作条件，二是使水泵的流量和杨程满足实际工作的需要。方法：1改变管路特性曲线调节法①闸门节流法②管路并联调节法③旁路分流调节 2改变水泵特性曲线调节法①减少叶轮数目调节法②切割叶轮外径调节法③改变叶轮转速调节法 4.轴向推力是如何产生的？有那些平衡轴向推力的方法？①由于作用在叶轮前、后轮盘上的压力不平衡而产生轴向推力②由于叶轮内水流动量发生变化而产生的轴向推力③由于大小口环磨损严重，泄漏量增加，使前后轮盘上的压力分布规律发生变化，从而引起轴向推力的增加。方法：平衡孔法、对称布置叶轮法、双吸叶轮法、平衡叶片法、平衡鼓法、平衡盘法、推力轴承法。

5.离心式水泵为什么要在关闭调节闸阀的情况下启动和停止？关闭闸阀启动水泵的原因，是由于离心式水泵零流量时轴功率最小，这样可降低启动电流。但水泵也不能长时间在零流量情况下运转，否则会强烈发热。一般空转时间不应超过3min。停泵时，先逐渐关闭排水管上的闸阀，使水泵进入空转状态，而后关闭真空表的旋塞，在按停电按钮，停止电动机。若不如此，则会因逆止阀的突然关闭，使水流速度发生突变，产生水击。严重时，会击毁水泵。6.等积孔与网路阻力的大小有何关系？当网路风量一定时，等积孔面积愈大，网路阻力愈小，则通风愈容易。反之等积孔面积愈小，网路阻力愈大，则通风愈困难。7.如何确保通风机工作的稳定性和经济性？通风机工况点有那些的调节方法？稳定工作条件：HM≤0.9Hjmax

经济工作条件：ηM≥0.8η

jmax

和ηM≥0.6 1改变网路特性曲

线，可通过闸门节流法来实现；2改变通风机的特性曲线

①改变叶轮转速调节法②前导器调节法③改变叶轮叶片安装角调节法④改变叶片数目调节⑤各种调节方法比较 8.轴流式通风机有哪些主要部件？各起什么作用？轴流式风机主要气动零部件有叶轮、导叶、机壳、集流器（集风器）。疏流器（流线体）和扩散器、传动部分等。叶轮用来对流体做功以提高流体能量的关键部件。主要由叶片和轮毂组成，叶片多为机翼扭曲叶片。导叶：导叶的作用是确定流体通过叶轮前或后的流动方向，减少气流流动的能量损失。对于后导叶还有将叶轮出口旋绕速度的动压转换成静压的作用。集流器和疏流器：集流器和疏流器改善气体进入风机的条件，使气体在流入叶轮的过程中过流断面变小，以减少入口流动损失，提高风机效率。扩散器的作用是将流体的部分动压转换为静压，以提高风机静效率。其结构形式有筒型和锥型两种。

9.为什么离心式通风机要在闸门关闭的情况下启动，而轴流式通风机则应在闸门全开或半开的情况下启动？对于风压特性曲线没有不稳定段的离心式通风机，因流量为零时功率最小，故应在闸门完全关闭的情况下进行启动。对于风压特性曲线上有不稳定段的轴流式通风机，若由于不稳定而产生的风压波动量不大时，也可以选择功率最低点为启动工况，此时闸门应半开，流量约为正常流量的30-40%，若不稳定时风压波动太大，也允许在全开闸门情况下启动，启动工况应落在稳定区域内。停止操作为启动操作逆过程。

10.4-72-11型离心式通风机由哪几部分组成？这种通风机效率较高的原因是什么？叶轮、机壳、进风口、皮带轮、机轴、轴承、出风口、轴承架。4-72-11型通风机的叶轮由10个中空后弯机翼型叶片、双曲线型前盘和平板型后盘组成。为使气流以较小的阻力进入叶轮，有一用钢板制成的收敛形进风口。该通风机的进风口为锥弧形整体结构，前部分为圆锥形的收敛段，后部分（接叶轮进口部分）是近似双曲线的扩散段，中间部分为收敛较大的喉部。气流在进风口中流动时，在进风口前部气流加速，在喉部形成高速气流，在进风口后部速度降低并均匀扩散，进入叶轮，这种风口阻力小，进入叶轮的空气扩散均匀，是通风机高效的一个原因。为收集从叶轮甩出的气体，并使其动力转为静压，设一蜗形机壳，叶轮用优质锰钢制成，并经静平衡和动平衡校正，运转平稳、高效，全压效率可达91%。