1、第一章流體流動(dòng)流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道任一截面的流體的數(shù)量。常用的流量表示方法有 兩種;體積流量和質(zhì)量流。體積流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道一截面的流體體積。 質(zhì)量流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道任一截面的流體質(zhì)量。質(zhì)量流量與體積流量的 關(guān)系為w = p V 。流速是指單位時(shí)間內(nèi)流體在流動(dòng)方向上流過(guò)的距離。工程上，為了計(jì)算方便常 采用平均流速和質(zhì)量流速來(lái)表示。平均流速：是指單位面積上的體積流量，其用 公式表示為： =?；質(zhì)量流量是指單位面積上的質(zhì)量流量。G = % ；質(zhì)量流 量與平均流速的關(guān)系為G = pu。按流速和壓強(qiáng)等參數(shù)是否隨時(shí)間變化，把流體流動(dòng)分為穩(wěn)定流動(dòng)和非穩(wěn)定流 動(dòng)。其中系統(tǒng)的參數(shù)不隨時(shí)間

2、而變化，僅隨所在的空間位置而改變的流動(dòng)過(guò)程稱(chēng) 為穩(wěn)定流動(dòng)；把系統(tǒng)的參數(shù)不但隨在空間位置變化，而且隨時(shí)間而變化的流動(dòng)過(guò) 程稱(chēng)為非穩(wěn)定流動(dòng)。不可壓縮流體是指壓力改變時(shí)其密度隨壓力改變很小的流體，液體一般被看作 是不可壓縮流體；可壓縮流體是指壓力改變時(shí)其密度隨壓力改變有顯著化變的流 體。設(shè)流體在變截面的管道中穩(wěn)定流動(dòng)，如果在管道兩截面之間的流體既無(wú)積聚也 無(wú)漏失，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道各截面的流體的質(zhì)量即質(zhì)量流 量應(yīng)當(dāng)相同。即w = w =常數(shù)或p u A =p u A =常數(shù)，上述公式稱(chēng)為流體穩(wěn) TOC o 1-5 h z 121 1 12 2 2定流動(dòng)的連續(xù)性方程。以單位質(zhì)量流體為

3、衡算基準(zhǔn)，實(shí)際流體的柏努利方程能量衡算式為：gz + u 2 + p + W = gz + u 2 + p + Z h，單位是 J kg ； 若以單位重量流體 12 1 p e 22 2 pf-為衡算基準(zhǔn)，將上式項(xiàng)除以g ， 得到其中的位壓頭是z、 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document z +! u 2 + P + E = z +上 u 2 + 4 + 二，單位是 m ； 1 2g 1pgg 2 g 2 2pgg動(dòng)壓頭是性、靜壓頭是土2 gp gW是輸送機(jī)械對(duì)單位質(zhì)量流體所做的有效功，是選用流體辦輸送機(jī)械的重要依e據(jù)。單位時(shí)間內(nèi)輸送機(jī)械的有效功率。

4、以.N表示。N = Ww或N = H w g。理想流體是指無(wú)內(nèi)摩擦力即黏度等于零的流體，即S氣=0。流動(dòng)類(lèi)型判定-雷諾準(zhǔn)數(shù)，其Re =姓，大量的實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于平直圓管中P的流體，當(dāng)Re 4000時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)為湍流，當(dāng) 2000 Re 4000時(shí)，流體流動(dòng)狀態(tài)是不穩(wěn)定的，一般稱(chēng)為過(guò)渡流。流體在管路中流動(dòng)時(shí)的阻力可分為直管阻力和局部阻力兩種。直管阻力是流 體流經(jīng)一定長(zhǎng)度的直管時(shí)，由于流體內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的陰力，又稱(chēng)沿程阻力，以hf 表示。局部阻力主要是由于流體流經(jīng)管路中的管件、閥門(mén)以及管道截面的突然擴(kuò) 大或縮小等局部變化所引起的阻力，又稱(chēng)形體阻力，以hf表示。流體在管道內(nèi) 流動(dòng)是時(shí)的總阻力E七=氣+h

5、f。流體在圓形管中做穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，其直管阻力可用下式計(jì)算：h = X -竺（J：kg）或kp = ph =* -PU2（Pa），其中層流時(shí)人僅與雷諾數(shù)Re f d 2f d 2有關(guān)，其關(guān)系為：X =里；當(dāng)流體處于湍流和過(guò)渡流時(shí)摩擦系數(shù)X與雷諾數(shù)Re及Re管壁的相對(duì)粗糙度-有關(guān)。即X = f （Re,I），式中d是管道的內(nèi)徑，是管壁內(nèi) dd表面的上凸出物高度的平均值，稱(chēng)為管壁的絕對(duì)粗糙度。局部阻力常采用以下兩種方法進(jìn)行計(jì)算。（1）當(dāng)量長(zhǎng)度法，即把局部阻力的計(jì) 算折合成具有一定長(zhǎng)度的直管的阻力來(lái)計(jì)算，其計(jì)算公式是 h =xL竺jkg）；（1）阻力系數(shù)法，將局部阻力看做是動(dòng)能的函數(shù)，即與動(dòng)f d 2能

6、成正比，其計(jì)算式為：h；=匚m（Jkg），式中匚稱(chēng)為局部阻力系數(shù)。第二章 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械就是對(duì)流體做功，以完成輸送任務(wù)的機(jī)械。通常，將輸送液體的 機(jī)械稱(chēng)為泵，將輸送氣體的機(jī)械按工況不同稱(chēng)為風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵。對(duì)于一定的管路系統(tǒng)，為完成一定的輸送任務(wù)，管路系統(tǒng)所需要的能量（即由 流體輸送機(jī)械所提供的能量）可由柏努利方程式求得。若輸送的是氣體，則采用 以單位體積（1m3）為衡算基準(zhǔn)，其表達(dá)式為 .p = pg& + fF p + Ap + pE七， 令七=Wp，則% = pg Az + A|2 p + Ap + pE氣，單位是Pa ；通常將p gAz稱(chēng) 為位風(fēng)壓，pAi2/2稱(chēng)為動(dòng)風(fēng)壓

7、，Ap稱(chēng)為靜風(fēng)壓，pZ hf稱(chēng)為風(fēng)壓損失；而Ht 稱(chēng)為管路所需的全風(fēng)壓，即是需要通風(fēng)機(jī)對(duì)單位體積（1m3）氣體所提供的能量。氣縛現(xiàn)象是指當(dāng)離心泵啟動(dòng)時(shí)，若泵內(nèi)未能充滿液體面存在大量空氣，則由于 空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力很小，在葉輪中心處 形成的低壓不足以形成吸入液體所需要的壓強(qiáng)差（真空度），這種雖啟動(dòng)離心泵 但不能輸送液體的現(xiàn)象。離心泵主要由兩部分構(gòu)成：一是包括葉輪和泵軸的旋轉(zhuǎn)部件；另一是包括泵殼、 軸封裝置等靜止部件。其中最主要的部件是葉輪、泵殼和軸封裝置。其中葉輪是 使液體接受外加能量的部分，即液體的泵內(nèi)的所獲得的能量是由葉輪傳給的；泵 殼亦稱(chēng)泵體，其主要作用是

8、將葉輪封閉在一定的空間，以使葉輪旨進(jìn)并排出液體， 并將液體所獲得的大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成靜壓能。軸封的作用是防止高壓液體在泵內(nèi) 沿軸漏出，或者外界空氣沿軸進(jìn)入泵內(nèi)。離心泵的主要性能參數(shù)有流量、楊程、功率和效率。單位時(shí)間內(nèi)泵對(duì)輸出流體 所做的功，稱(chēng)為泵的有效功率，以Ne表示，其表達(dá)式：Ne = QHpg，上式中h 是指泵的揚(yáng)程，Q是指泵的流量。氣蝕現(xiàn)象是指離心泵是靠液面與入口處的壓強(qiáng)差來(lái)吸入液體的，當(dāng)液面上的大 氣壓強(qiáng)P 一定時(shí)，泵入口處的絕對(duì)壓強(qiáng)P越小，則壓強(qiáng)差A(yù)p = p - p越大，即a1a 1吸上高度越高。但P不能無(wú)限小，當(dāng)p1 p （輸送溫度下的飽和蒸氣壓）時(shí)， 液體在泵的入口處開(kāi)始汽化，產(chǎn)

9、生氣泡，含氣泡的液體進(jìn)入高壓區(qū)后，氣泡就急 劇凝結(jié)或破裂。因氣泡的消失而產(chǎn)生了局部真空，周?chē)囊后w便以極高的速度沖 向原氣泡中心，瞬時(shí)產(chǎn)生了極大的局部沖擊壓力，造成對(duì)葉輪和泵殼的沖擊，這 種力的反復(fù)作用，使材料表面疲勞，從開(kāi)始點(diǎn)蝕到形成嚴(yán)重的蜂窩狀孔洞，使葉 輪受到損壞。這種現(xiàn)象稱(chēng)為氣蝕。離心泵的安裝與使用一般應(yīng)注意的以下問(wèn)題：（1）泵的安裝高度必須低于允許安裝高度；（2）泵啟動(dòng)前必須向泵內(nèi)灌滿被輸送的液體（3）泵啟動(dòng)前應(yīng)關(guān)閉出口閥門(mén)，使啟動(dòng)功率最小；（4）停泵前一般應(yīng)先關(guān)閉出口閥門(mén)，以免排出管內(nèi)的液體倒流入泵內(nèi)，使葉輪 受損；（1）泵運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)定時(shí)檢查、維修等。第三章非均相物系的分離在化工生產(chǎn)

10、中，經(jīng)常遇到混合物的分離過(guò)程。混合物可分為兩大類(lèi)，即均相 混合物和非均相混合物，均相物系的分離可采用蒸發(fā)、精餾、吸收等方法。 而對(duì)于非均相混合物可用沉降、過(guò)濾和離心分離等機(jī)械方法將它們分離。在非均相物系中，處于分散狀態(tài)的物質(zhì)，如懸浮液中的微粒，乳濁液中的微 滴，泡沫液中的氣泡，統(tǒng)稱(chēng)為分散物質(zhì)；包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的 流體，如氣態(tài)非均相物系中的氣體、液態(tài)非均物系中的連續(xù)液體，則統(tǒng)稱(chēng)為 分散介質(zhì)。利用分散物質(zhì)本身的重力，使其在分散介質(zhì)中沉降而獲分離的操作，稱(chēng)為重 力沉降。實(shí)現(xiàn)重力沉降的先決條件是分散相和連續(xù)相之間存在密度差。重力 沉降適用于分離較大的固體顆粒。利用重力沉降從氣流中分離出塵粒

11、的設(shè)備稱(chēng)為降塵室。其設(shè)計(jì)和操作必須遵 循的基本原則是氣體中降塵室的停留時(shí)間至少等于顆粒從降塵室的最高點(diǎn)降 至室底所要求的時(shí)間。而用來(lái)提高懸浮液濃度并同時(shí)得到澄清液的重力沉降 設(shè)備是沉降槽。過(guò)濾：是指在處力的作用下，使懸浮液中的液體通過(guò)多孔介質(zhì)的孔道，而將 其中的固體顆粒截留下來(lái)，從而達(dá)到固、液兩相分離的目的。過(guò)液操作所處 理的懸浮液稱(chēng)為濾槳或料液，所用的多孔介質(zhì)稱(chēng)為過(guò)濾介質(zhì)，通過(guò)介質(zhì)孔道 的清液稱(chēng)為濾液，被過(guò)濾介質(zhì)截留的固體顆粒稱(chēng)為濾渣或?yàn)V餅。工業(yè)上的過(guò)濾操作可分為餅層過(guò)濾和深層過(guò)濾兩類(lèi)，在化工生產(chǎn)當(dāng)中的過(guò)濾 操作多屬于餅層過(guò)濾。根據(jù)過(guò)濾推動(dòng)力的不同，可以分為重力過(guò)濾、加壓過(guò) 濾、真空過(guò)濾和離

12、心過(guò)濾。過(guò)濾阻力為過(guò)濾介質(zhì)阻力與濾餅阻力之和。在一 般情況下，過(guò)濾阻力主要決定于濾餅阻力。濾餅越厚，顆粒越細(xì)，則阻力越大。脈沖除塵器是使氣體在壓差的作用下，通過(guò)專(zhuān)用織物進(jìn)行過(guò)濾，以使氣體凈 化的一種除塵設(shè)備。根據(jù)濾袋內(nèi)外工作壓差的不同分為“吹式”和“吸式” 兩種。吹式是袋內(nèi)含塵氣體為正壓，而袋外為常壓；吸式是袋外含塵氣體為，而袋內(nèi)為負(fù)壓，在濾袋內(nèi)外壓差的作用下，氣體穿過(guò)濾袋而固體顆粒被截留在袋內(nèi)（或袋外）。離心分離是利用慣性離心力的作用分離非均相物系的一種有效方法。離心分 離設(shè)備可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是設(shè)備靜止不動(dòng)，懸浮物系作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的離心沉降設(shè)備，如旋風(fēng)分離器和旋液分離器；另一類(lèi)是設(shè)備本身旋轉(zhuǎn)的離

13、心分離設(shè)備，稱(chēng)為離心機(jī)。傳熱熱量的傳遞是由于物體內(nèi)部或物體之間的溫度不同引起的，熱量總是自動(dòng)地從 高溫物體傳給低溫物體。根據(jù)傳熱機(jī)理的不同，傳熱有三種基本的方式：熱傳 導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。熱傳導(dǎo)是由于物體本身分子或電子的微觀運(yùn)動(dòng)使熱量從物體溫度較高的部位 傳遞到溫度較低的部位的過(guò)程稱(chēng)為熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)是固體中熱量傳遞的主要方 式。熱對(duì)流是由于流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生了相對(duì)位移和混合，而將熱能由一處傳遞到另一 處。或者說(shuō)當(dāng)流體發(fā)生宏觀運(yùn)動(dòng)時(shí)，除分子熱運(yùn)動(dòng)外流體質(zhì)點(diǎn)（微團(tuán)）也發(fā)生相 對(duì)的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生碰撞與混合，由此而引起的熱量傳遞過(guò)程稱(chēng)為對(duì)流傳熱。對(duì) 流可分為自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。任何物體，只要其溫度在絕對(duì)零

14、度以上，都會(huì)以一定波長(zhǎng)范圍的電磁波的形式 向外界發(fā)射能量，同時(shí)又會(huì)吸收來(lái)自外界物體的輻射能。當(dāng)物體向外界輻射的能 量與其從外界吸收的輻射能不相等時(shí)，該物體就與外界發(fā)生了熱量的傳遞，這種 傳熱方式稱(chēng)為熱輻射。工業(yè)中的換熱方式，按原理和設(shè)備類(lèi)型可分為：間壁式換熱、直接式換熱和蓄 熱式換熱。化工生產(chǎn)中普遍采用的是間壁式換熱器。在間壁式換熱器中的熱流體 和冷流體之間由固體間壁隔開(kāi)，熱量由熱流體通過(guò)間壁傳遞給冷流體。傳熱速率（又稱(chēng)熱流量）：指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)傳熱面的熱量，單位為W；熱通量（又稱(chēng)熱流密度）：指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位傳熱面積所傳遞的熱量，即 單位傳熱面積的傳熱速率。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)換熱器傳遞的熱量與換熱面積成正比，且與冷熱流體之間的平 均溫度差成正比。即有：Q = KAAtm，它是傳熱的基本方程式。傳熱系數(shù)、傳熱 面積和傳熱平均溫度差是傳熱過(guò)程的三要素。穩(wěn)定傳熱是指在傳熱系統(tǒng)中，傳熱面各點(diǎn)的溫度僅隨位置不同而變，不隨時(shí)間 而變化。穩(wěn)定傳熱的特點(diǎn)是單位時(shí)間通過(guò)單位傳熱面積傳遞的熱量是一個(gè)常量。換熱器是實(shí)現(xiàn)將熱能從一種流體傳至另一種流體的設(shè)備，是許多工業(yè)部門(mén)的通 用高備。按用途可分