《化工原理思考题答案》这份文档包含了化工原理中关于流体流动与输送机械的重要知识点,以下是对这些知识点的详细解析:
1. **压力与剪应力**:压力是垂直作用于流体表面的力,方向指向流体作用面,而剪应力平行于流体表面,与法向速度梯度成正比,主要体现在流体内部不同层次的速度差上。
2. **粘度**:粘度的单位是 N·S/m² 或 Pa·s,常用 cp 表示。粘度描述了流体内部分子间的相互摩擦力,即分子间的引力和分子运动及碰撞。粘度受流体种类、温度和压力的影响。
3. **U型压差计**:U型压差计用于测量两点间的压差,其读数与放置位置无关,只要流量和管路条件固定,流动阻力相同,所以读数一致。但两截面的压力差会因流体流动而变化。
4. **流体流动类型**:流体流动分为层流和湍流两种类型。层流流动时流体质点呈平行线状,湍流则有随机的涡旋结构。区分依据是雷诺数(Re),Re≤2000 层流,Re≥4000 湍流,2000≤Re≤4000 可能是两者之一。
5. **雷诺数**:雷诺数是衡量惯性力与黏性力比例的无量纲数,反映了流体流动的稳定性。它等于流体的密度、平均流速、特征长度和动力粘度的乘积与特征长度的平方之比。
6. **层流与湍流的本质区别**:层流流动稳定,无径向脉动,而湍流中存在大量的涡旋和脉动,流动不规则。
7. **圆管湍流流动**:在圆管中,湍流流动可划分为层流层、过渡层和湍流核心三个区域,其中过渡层是层流向湍流转变的过程。
8. **能量损失与流量关系**:在圆形直管中,如果管径不变而流量加倍,层流时的能量损失将是原来的2倍,完全湍流时则是原来的4倍。反之,如果流量保持不变而管径加倍,层流时能量损失将减半,完全湍流时则基本不变。
9. **流量与管径的关系**:在流量一定的情况下,若管径增加一倍,层流时的能量损失会降低为原来的一半,完全湍流时则不变。
10. **水槽液面恒定的管路**:当ab和cd两段管径、长度和粗糙度相同时,如果比较各量大小,需要考虑流体流动状态(层流或湍流)、压差、流速等因素,具体分析需结合实际条件。
11. **流量计**:孔板流量计中,流量增加时,孔板前后的压差也随之增加。转子流量计属于恒压差流量计,流量变化时,转子上下压差保持不变。
12. **离心泵的几个概念**:
- 气缚:离心泵启动前未充满液体,泵壳内存在空气导致泵无法正常工作。
- 气蚀:泵入口压力低于液体饱和蒸气压,液体蒸发并在高压区重新凝结造成局部冲击,损伤泵部件。
- 扬程:单位质量液体经过离心泵后的有效能量增益。
- 升扬高度:液体从低位到高位的实际位移。
- 工作点:管路特性曲线与泵特性曲线的交点。
- 设计点:泵在指定转速下的最高效率点。
13. **离心泵流量调节**:
- 改变管路特性曲线:通过调节出口阀,改变工作点,简单但效率低。
- 改变泵特性曲线:通过改变泵转速,效率较高但需要调速设备。
14. **正位移泵与离心泵对比**:
- 正位移泵(如容积泵)启动无需灌泵,流量调节可通过旁路阀或改变活塞冲程,特性曲线为直线。
- 离心泵启动前需灌泵,流量调节通常通过阀门或改变转速,特性曲线为非线性。
15. **离心通风机**:
- 特性参数:流量、风压、轴功率和效率。
- 温度对性能的影响:空气温度上升,流体密度下降,导致风压减小,流量、轴功率和效率也会相应变化。
以上是化工原理中涉及流体流动与输送机械的基本概念、理论和计算,这些知识对于理解和解决化工生产中的流体流动问题至关重要。