资源描述
流体流动与输送 Key Points and Exercises 学习提纲和重点 Outline and Emphases 第一章 流体传递现象 了解固体、液体和气体外在宏观性质的特点及连 续介质假定的意义，理解流体所受各力的基本特 征，掌握流动体系的共性与分类，能熟练应用雷 诺准数判断流体流动类型，了解流动边界层的结 构及在化工过程中的意义。认识扩散现象，理解 现象方程的普遍性意义，掌握牛顿粘性定律、傅 立叶定律、费克定律所表述的实质及应用的条件， 了解 “三传”类比的研究方法。了解流场的基本 概念，掌握流体的速度场、温度场、浓度场的一 般性表达方式，熟悉随体导数与梯度的数学表达 式。 第一章 流体传递现象 流体受力： 表面力和体积力 流动体系的分类： 单相流和多相流；稳态 流和非稳态流 流型判断： 层流和湍流； Re（ 2000， 4000） 三大定律： 牛顿黏性定律；傅立叶定律； 费克定律 流场概念： 场和流场；矢量场和标量场； 梯度 第二章 传递基本方程 理解衡算体系控制体与控制面的概念，能 运用质量守恒定律推导连续性方程，理解 由动量守恒定律推导其流体运动微分方程 的步骤及过程，掌握流体运动微分方程的 典型应用，能熟练运用流体静力学基本方 程、圆管内的流速分布以及柏努利方程解 决流体流动体系的相关的实际应用问题， 熟练掌握直管阻力损失的计算公式，了解 流体动力学相似准则及运动方程无因次化 的意义。 第二章 传递基本方程 流体静力学基本方程： 等压面的选择（静止、均匀、连通的同一水平 面）。 不同单位的流体静力学方程（单位质量，单位体 积，单位重量）。 U型管压差计计算： 1 2 0p p R g p gz c on st 第二章 传递基本方程 流体在管内流动的连续性方程与柏努利方程 宏观连续性方程： 微观连续性方程： 柏努利方程： 1 1 2 2 .mq u A u A u A c o n s t 2 2 21 21 1 2 1222 ef ppu ugghhzz yxz x y z uuuu u u t x y z x y z D D t u 柏努利方程应用条件：不可压缩、连续稳态流体 流体计算单位的选择；衡算截面的选择 第二章 传递基本方程 圆管内的流速分布以及阻力损失的计算 224 22LLuuf dd P 2240 0 2 d 1 d28 RR z RR rV r r r ru L R L PP 4 6 4f R e 层流时的摩擦系数 ( , )R e d 湍流时的摩擦系数 局部阻力计算 2 2 e i f i ll uh d 2 2 i f i ulh d 第三章 流体输送与机械 掌握管路计算的一般原则，熟练运用流体流动的连续性方 程与柏努利方程解决简单管路、并联管路及分支管路的计 算问题，掌握直管阻力损失 局部阻力损失的计算要点及 方法。了解可压缩流体的管路计算的特点及方法，了解非 牛顿流体的主要类型及相关的阻力计算式。理解管路特性 曲线所表达的管路的特征意义，并能对其进行推导。理解 测速管、孔板流量计、文丘里流量计及转子流量计的测量 原理及选用要点。掌握离心泵的工作原理及操作要点，熟 悉离心泵的特性曲线与选用计算，了解汽蚀现象的危害， 掌握泵的安装高度计算方法，理解离心泵工作点的定义， 掌握离心泵的调节以及离心泵的组合计算的特点。了解往 复泵的工作原理与往复泵流量调节的特点。了解其它化工 用泵的用途及选用的一般原则。了解气体输送机械与液体 输送机械的共性与差异，掌握通风机、鼓风机、压缩机及 真空泵的工作原理，掌握通风机的选型计算。 第三章 流体输送与机械 简单管路、并联管路及分支管路的计算 质量流量和阻力损失 管路特性曲线 流量计的测量原理及应用 测速管： 孔板流量计： 转子流量计： 2L p z K VH g 0 1 2 gRu 0 00 2 gRuC 0 2 f f R f gVuC A 第三章 流体输送与机械 离心泵的工作原理及操作要点、离心泵的特性曲线与选型 计算，离心泵的调节及安装高度计算 Hqv曲线， Nqv曲线， qv曲线； 离心泵的比例定律： 安装高度计算： v v q n qn 2Hn Hn 3Nn Nn / V V q D qD /2()HD HD / 3()ND ND 及 0 , 01fg pp h HH g 允 第三章 流体输送与机械 通风机的选型计算。 实际气体计算 2221 2T p kuH H Hpp 1 . 2 T T TH H H 思考题 Questions 1：静力学基本方程的应用条件？ 2：体积力和表面力的区别？ 3：什么是唯象方程？ 4：三大扩散定律是什么？ 5：牛顿与非牛顿流体的区别？ 6：什么是分子传递相似性？ 7：黏性的物理意义是什么？什么是理想流体？ 8：雷诺数的物理意义是什么？层流和湍流的 Re范围？ 9：不可压缩理想流体在水平变径管中作稳定连续流动时， 管子直径缩小地方，静压力如何变化？ 10：水在内径一定圆管中稳定流动，若水的质量流量保持 恒定，水温度升高时， Re值将如何变化？ 思考题 1：什么是连续性假定？ 2：质点的含义是什么？特点是什么？ 3：描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不 同点？ 4：什么是流线？什么是迹线？与拉格朗日法和欧 拉法有什么关系？ 5： N-S方程的适用条件是什么？ 6：偏导数、全导数和随体导数的区别？ 思考题 思考题 1：柏努利方程的适用范围？ 2：不同计量单位下柏努利方程的形式？ 3：阻力的分类？各自的机理和计算方式。 4：层流、湍流情况下摩擦系数的计算方 式？ 5：串联、并联和分支管路的特点？ 6：流体流动阻力的计算流程？ 1：测速管测定的原理？ 2：孔板流量计测定的原理？ 3：转子流量计测定的原理？ 4：测速管测定的是什么速度？孔板流量计测定 的是什么速度？ 5：如何消除离心泵的气缚现象？ 6：如何消除离心泵的气蚀现象？ 7：往复泵如何调节流量？ 8：离心泵的工作点如何确定？如何调节离心泵 流量？ 思考题 课堂练习 Exercises 01）牛顿黏性定律的数学表达式是 ，服从此 定律的流体称为 _。 02）实际流体与理想流体主要区别在于 ，实际 流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要 区别在于 。 03）液体在两截面间的管道内流动时 , 其流动方向 是 。 A. 从位能大的截面流向位能小的截面； B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面； C. 从动能大的截面流向动能小的截面； D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面。 04）离心泵在启动前应 ，否则会发生 现象； 离心泵的安装高度应 允许安装高度 , 否则 会发生 现象。 05）研究化工流体时所取的最小研究对象是 ；研 究流体的两种不同考察方法分别是 和 。 06）改善测量精度，减小 U形管压差计测量误差方法 有 ： A. 减少被测液和指示液之间的密度差； B. 使用多根 U形管串接的复式 U形压差计； C. 将 U形管倾斜放置； D. 采用双液杯式微压差计； E. 加大被测液与指示液之间的密度差。 07）如右图所示， U形管和复式 压差计内指示液密度相同，复式 压差计中间液与待测液密度相同， 则 R1、 R2和 R3之间关系为 。 08）如右图所示，在断面 A-B处 连接一空气压差计，其读数为 R， 两测压点间垂直距离为 a，则 AB 两点间压差为 。 09）雷诺数的表达式为 Re= ；层流 Re ，湍流 Re 。 10）圆管内流体流动阻力损失，层流时与流速 成 正比；湍流时与流速 成正比，其比例系数是 雷诺数和管内壁粗糙度的函数；在 ，该系数 则只和粗糙度相关；对于光滑管，雷诺数越大， 则该系数越 。 11）有一由直径分为 d1和 d2的两个管段组成的串联管 道， d1d2，某流体稳定流过该管。今确知 d1管 道内流体为滞流，则流体在 d2管道内流型为 ： A. 湍流； B.过渡流； C.滞流； D. 计算后确定 12）对于等长的并联管路，下列两个分析： 甲：并联管路中，管径越大流速越大； 乙：并联管路中，管径越大雷诺数越大； 其中成立的是 ： A. 甲； B.乙； C.甲乙均成立； D. 甲乙均不成立 13）为扩大转子流量计的量程，甲稍稍切削转子直径， 乙则更换密度较大的转子，可行的方法是 ： A. 甲； B.乙； C.甲乙均可行； D. 甲乙均不可行 14）经过标定的孔板流量计运行一段时间后孔板孔径 会增大，甲认为此时孔板流量计测得流量值比实 际流量值低；乙认为此时孔板流量计量程会扩大， 甲乙看法有道理的是 ： A. 甲； B.乙； C.甲乙均有理； D. 甲乙均无理 15）将理想流体柏努利方程推广到实际黏性流体在管 道中的流动时，需要考虑 。 A. 不做任何改变； B. 用截面平均动能代替柏努利方程中动能项； C. 黏性流体流动因摩擦而导致的机械能损耗； D. 外界对流体补充机械能； E. 流体衡算单位从单位质量改为单位重量或单 位体积。 F：非稳态流动取瞬时计算 G: 可压缩流体取平均值计算 16）启动下列化工泵时需打开阀门的有 ： A. 离心泵； B.漩涡泵； C.往复泵； D.齿轮泵 17）离心泵铭牌上标明的扬程 m可理解为 ： A. 该泵在规定转速下可将 20C 的水升扬的高度 B. 该泵在规定转速及最高效率下 将 20C 的水升 扬的高度； C. 该泵在规定转速下对 20C 的水提供的压头； D.该泵在规定转速及最高效率下对 20C 的水提供 的压头； 18） 如右图管路系统由水泵，加热器（ H=10）和散 热器（ R=10 ）及四段输入管路组成， 各管直径 40mm，总长 10m， =0.02，管内流速 3m/s。为 避免管内负压， A点接一水 面高度 H的水箱，则泵压头 和理论功率 。 19）用离心泵输送某种油品，所选泵的汽蚀余量为 2.6m，该油品在输送温度下的饱和蒸汽压为 200 mmHg， =900kg/m3。吸入管路压头损失为 1m， 则该泵安装高度为 。 20）有关往复泵论断正确的有 ： A. 往复泵是一种容积泵； B. 往复泵在启动前无需灌泵，它有自吸作用； C. 往复泵流量调节采用旁路调节方式； D. 往复泵适用于小流量、高压强场合； 21）如右图，水以 3m/s的流速从 1-1面 流入直径为 0.2m水平放置的 U形弯头， 1-1面表压为 0.5atm，弯头局部阻力系 数为 1.5，水流在水平方向对弯头作用力为 kN。 22）如右图所示，在 A、 B两容器上下 各接一压差计，两压差计指示液相同， 其密度均为 0，容器及测压导管中均 充满水，密度为 。则 R和 H关系满足 。 A、 B点静压强 pA和 pB满足 。 23）用常温下水为介质测试一定转速 下离心泵性能。若测得泵流量为 10m3/h, 真空表读数为 160mmHg，压强计读数为 1.7 105Pa，轴功率为 1.07kW，已知入口管和出口管 管径相同，两表测压口垂直距离 0.5m，忽略管路阻力 损失，则该泵在此实测点下压头为 m；效率为 。
展开阅读全文