西科大化工原理期末復(fù)習(xí)

西科大化工原理期末復(fù)習(xí)西科大化工原理期末復(fù)習(xí)西科大化工原理期末復(fù)習(xí)資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月西科大化工原理期末復(fù)習(xí)版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：章節(jié)名稱第1章緒論教學(xué)時(shí)數(shù)3教學(xué)目的及要求1、了解化學(xué)工程、單元操作特點(diǎn)，本課程研究的內(nèi)容；2、了解化工原理學(xué)科處理實(shí)際工程問題的方法手段；3、熟練掌握靜物料衡算與能量（熱量）的原理、方法、步驟及注意事項(xiàng)；4、了解單位與單位制、理論公式與經(jīng)驗(yàn)公式及單位運(yùn)用于換算。重點(diǎn)、難點(diǎn)物料衡算與能量（熱量）衡算的原理、方法、步驟及注意事項(xiàng)。物料衡算與能量（熱量）衡算過程中衡算范圍、衡算基準(zhǔn)的選擇。序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§0-1化工原理課程簡介4521.化工原理的研究對(duì)象32.化工原理的學(xué)科性質(zhì)與研究方法43.化工原理的學(xué)習(xí)方法5§0-2化工原理處理問題的方法6061.物料衡算72.能量衡算83.平衡與速率9§0-3單位與單位制30

章節(jié)名稱第二章流體流動(dòng)教學(xué)時(shí)數(shù)3教學(xué)目的及要求1、掌握流體的物理性質(zhì)：密度和比容、比重、靜壓強(qiáng)等；2、熟練掌握靜壓強(qiáng)在空間的分布和流體靜力學(xué)方程；3、熟練掌握靜力學(xué)原理在壓力和壓強(qiáng)差測量上的應(yīng)用；4、理解靜力學(xué)方程的應(yīng)用。重點(diǎn)、難點(diǎn)有關(guān)流體的基本概念、壓強(qiáng)的表示方法及計(jì)算；靜力學(xué)方程的應(yīng)用。靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用。序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§1流體靜止的基本方程452§1.1流體的物理性質(zhì)3一、流體的密度：液體密度及氣體密度的表達(dá)式4二、比容、比重5三、相關(guān)物理量的相互換算6§1.2流體靜力學(xué)457一、靜壓強(qiáng)在空間的分布8二、壓強(qiáng)能與位能9三、壓強(qiáng)的表示方法10§1.3靜力學(xué)方程的應(yīng)用4511一、靜壓力和壓強(qiáng)差測量12二、液位的測量13三、液封高度計(jì)算章節(jié)名稱第二章流體流動(dòng)第二節(jié)流體在管內(nèi)的流動(dòng)教學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)目的及要求1、理解流量、流速等基本概念；2、了解定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)特征；3、掌握流動(dòng)系統(tǒng)物料衡算方法、步驟及注意事項(xiàng)。重點(diǎn)、難點(diǎn)流體流動(dòng)相關(guān)基本概念，流量與流速的表達(dá)方式、定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)的特征分析；流動(dòng)系統(tǒng)物料衡算方法、步驟及注意事項(xiàng)。流動(dòng)系統(tǒng)物料衡算方法、步驟及注意事項(xiàng)。序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§2.1流量與流速452§2.2定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)4532.2.1定態(tài)流動(dòng)分析2042.2.2非定態(tài)流動(dòng)255§2.3連續(xù)性方程式4562.3.1連續(xù)性方程推導(dǎo)2572.3.2連續(xù)性方程的應(yīng)用20章節(jié)名稱第一章流體流動(dòng)第二節(jié)流體在管內(nèi)的流動(dòng)教學(xué)時(shí)數(shù)3教學(xué)目的及要求1、理解流動(dòng)系統(tǒng)中流體所具有的能量及與環(huán)境交換的能量；2、掌握流動(dòng)系統(tǒng)中流體能量的守恒關(guān)系；3、熟練運(yùn)用流動(dòng)系統(tǒng)物料衡算方法、步驟及注意事項(xiàng)；重點(diǎn)、難點(diǎn)流動(dòng)系統(tǒng)中流體能量的守恒關(guān)系。流動(dòng)系統(tǒng)中熱、內(nèi)能及焓等能量的相互關(guān)系。序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§2.1流動(dòng)系統(tǒng)能量形式分析302§2.2流動(dòng)系統(tǒng)能量衡算式453§2.3柏努利方程式的應(yīng)用6042.3.1確定流體的流量1052.3.2確定容器間的相對(duì)位置1062.3.3確定輸送設(shè)備的有效功率1072.3.4管道內(nèi)流體的內(nèi)壓強(qiáng)及壓強(qiáng)計(jì)的指示1082.3.5流向的判斷1092.3.6不穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算10章節(jié)名稱第二章流體流動(dòng)§3流體流動(dòng)現(xiàn)象§4流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力§5管路計(jì)算教學(xué)時(shí)數(shù)3教學(xué)目的及要求1、理解牛頓粘性定律及粘度、滯流、湍流、邊界層、流動(dòng)阻力等基本物理量的概念；2、掌握定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)中直管阻力及局部阻力的計(jì)算；3、掌握流動(dòng)系統(tǒng)中簡單管路的計(jì)算方法、步驟及注意事項(xiàng)。重點(diǎn)、難點(diǎn)定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)中直管阻力及局部阻力的計(jì)算。局部阻力分析、定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)中直管阻力及局部阻力的計(jì)算序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§3流體流動(dòng)現(xiàn)象23.1、牛頓粘性定律與流體的粘度33.2、流動(dòng)類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)43.3、滯流與湍流的比較53.4、邊界層的概念6§4流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力74.1、流體在直管中的流動(dòng)阻力84.2、管路上的局部阻力94.3、管路系統(tǒng)中的總能量損失10§5管路計(jì)算115.1、管路計(jì)算類型與基本方法125.2、簡單管路的計(jì)算135.3、復(fù)雜管路的計(jì)算章節(jié)名稱第二章液體體輸送機(jī)械§2-1離心泵§2-2其他類型的泵教學(xué)時(shí)數(shù)3教學(xué)目的及要求1．了解流體輸送機(jī)械在化工生產(chǎn)中的作用；2．掌握離心泵的主要結(jié)構(gòu)、工作原理以及主要性能參數(shù)；3．掌握和理解離心泵的特性曲線以及影響離心泵特性曲線的因素分析；4.掌握離心泵安裝高度的計(jì)算方法；5.了解新型離心泵及其他類型的泵。重點(diǎn)、難點(diǎn)離心泵的工作原理、主要性能參數(shù)和離心泵的特性曲線、離心泵安裝高度的計(jì)算方法。離心泵的工作原理、離心泵安裝高度的計(jì)算。序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§2-1離心泵8021.離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型1032.離心泵的基本方程式543.離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線2054.離心泵性能的改變1565.離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度2076.離心泵的安裝高度及工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)108§2-2其他類型的泵359第一、二章課堂測試20章節(jié)名稱第三章液-固相分離（過濾）教學(xué)時(shí)數(shù)3教學(xué)目的及要求1、了解懸浮液、濾餅（濾渣）、過濾介質(zhì)、虛擬過濾時(shí)間等相關(guān)基本物理量；2、理解過濾基本方程式，并能運(yùn)用于過濾面積等的計(jì)算；3、掌握恒壓過濾速率方程式，過濾常數(shù)的測定方法；4、了解工業(yè)生產(chǎn)中常用的過濾設(shè)備及其性能。重點(diǎn)、難點(diǎn)過濾基本方程式、過濾常數(shù)的測定、過濾面積的計(jì)算。恒壓過濾速率基本方程式的推導(dǎo)與應(yīng)用。序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§3-1過濾操作的基本概念202§3-2過濾基本方程式253§3-3恒壓過濾204§3-4過濾常數(shù)的測定255§3-5過濾設(shè)備35章節(jié)名稱第4章傳熱§1概述§2熱傳導(dǎo)教學(xué)時(shí)數(shù)3教學(xué)目的及要求理解導(dǎo)熱系數(shù)、熱通量、傳熱速率、熱負(fù)荷等基本概念；了解典型的間壁式換熱器及其傳熱過程；3、掌握并能熟練應(yīng)用傅立葉定律解決平壁與圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)計(jì)算。重點(diǎn)、難點(diǎn)傅立葉定律，平壁與圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)計(jì)算。溫度場及其分布、溫度梯度、傅立葉定律。序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§1概述6021.1傳熱在化工中的應(yīng)用1031.2熱源和冷源541.3傳熱的三種基本方式551.4兩種流體熱交換的基本方式1561.5典型的間壁式換熱器及其傳熱過程1571.6傳熱速率與熱通量108§2熱傳導(dǎo)7592.1基本概念和傅立葉定律30102.2導(dǎo)熱系數(shù)10112.3平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)15122.4圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)20章節(jié)名稱第4章傳熱§3對(duì)流傳熱§4傳熱計(jì)算教學(xué)時(shí)數(shù)3教學(xué)目的及要求1.了解對(duì)流傳熱的邊界層、溫度梯度對(duì)對(duì)流傳熱的影響；2.掌握流體與固體別壁間對(duì)流傳熱的過程及其特點(diǎn)，控制方式；3.理解總傳熱速率微分方程的推導(dǎo)，掌握其應(yīng)用；4.掌握總傳熱系數(shù)及平均溫度差的計(jì)算。重點(diǎn)、難點(diǎn)總傳熱速率微分方程的推導(dǎo)；總傳熱系數(shù)及平均溫度差的計(jì)算?？倐鳠崴俾饰⒎址匠痰耐茖?dǎo)。序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§3對(duì)流傳熱4523.1對(duì)流傳熱的分析1533.2壁面和流體的對(duì)流傳熱速率2043.3熱邊界層105§4傳熱計(jì)算9064.1能量衡算1574.2總傳熱速率微分方程3084.3總傳熱系數(shù)2594.4平均溫度差20章節(jié)名稱第4章傳熱§4傳熱計(jì)算§5對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式教學(xué)時(shí)數(shù)3教學(xué)目的及要求了解壁溫、保溫層的臨界直徑的計(jì)算；了解流體無（有）相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)掌握傳熱單元數(shù)及傳熱面積的計(jì)算方法；4、理解因次分析法關(guān)聯(lián)對(duì)流傳熱過程各影響因素的原理。重點(diǎn)、難點(diǎn)傳熱單元數(shù)及傳熱面積的計(jì)算，因次分析法關(guān)聯(lián)對(duì)流傳熱過程各影響因素的應(yīng)用，傳熱單元數(shù)的含義。流體與固體壁間對(duì)流傳熱傳熱單元數(shù)及傳熱面積的計(jì)算。序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§4傳熱計(jì)算6024.5傳熱面積的計(jì)算2034.6傳熱單元數(shù)法2544.7壁溫的計(jì)算1054.8保溫層的臨界直徑56§5對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式7575.1對(duì)流傳熱系數(shù)的影響因素1585.2對(duì)流傳熱過程的因次分析3095.3流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)25105.4流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)20章節(jié)名稱第4章傳熱§6換熱器§7換熱器設(shè)計(jì)選用計(jì)算教學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)目的及要求了解傳統(tǒng)換熱器的類型與新型換熱器的特點(diǎn)、應(yīng)用場合；理解強(qiáng)化傳熱的途徑；3、掌握換熱器設(shè)計(jì)選用計(jì)算。重點(diǎn)、難點(diǎn)換熱器的類型與新型換熱器的特點(diǎn)、應(yīng)用場合；強(qiáng)化傳熱的途徑。換熱器設(shè)計(jì)選用計(jì)算序號(hào)教學(xué)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配備注1§6換熱器9026.1換熱器的類型2036.2列管式換熱器的基本型式2546.3新型換熱器1556.4各種間壁式換熱器的比較和傳熱的強(qiáng)化途徑306§7換熱器設(shè)計(jì)選用計(jì)算357第四章課堂測試10流體流動(dòng)–––基本概念與基本原理流體靜力學(xué)基本方程式或注意：1、應(yīng)用條件：靜止的連通著的同一種連續(xù)的流體。2、壓強(qiáng)的表示方法：絕壓—大氣壓=表壓表壓常由壓強(qiáng)表來測量；大氣壓—絕壓=真空度真空度常由真空表來測量。3、壓強(qiáng)單位的換算：1atm=760mmHg=10.33mH2O=101.33kPa=1.033kgf/cm2=1.033at4、應(yīng)用：水平管路上兩點(diǎn)間壓強(qiáng)差與U型管壓差計(jì)讀數(shù)R的關(guān)系：處于同一水平面的液體，維持等壓面的條件必須時(shí)靜止、連續(xù)和同一種液體。二、定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的連續(xù)性方程式––––物料衡算式三、定態(tài)流動(dòng)的柏努利方程式––––能量衡算式1kg流體：[J/kg]討論點(diǎn)：1、流體的流動(dòng)滿足連續(xù)性假設(shè)。2、理想流體，無外功輸入時(shí)，機(jī)械能守恒式：3、可壓縮流體,當(dāng)Δp/p1<20%,仍可用上式，且ρ=ρm。4、注意運(yùn)用柏努利方程式解題時(shí)的一般步驟，截面與基準(zhǔn)面選取的原則。5、流體密度ρ的計(jì)算：理想氣體ρ=PM/RT混合氣體混合液體上式中：––––體積分率；––––質(zhì)量分率。6、gz，u2/2，p/ρ三項(xiàng)表示流體本身具有的能量，即位能、動(dòng)能和靜壓能?！苃f為流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失。We為流體在兩截面間所獲得的有效功，是決定流體輸送設(shè)備重要參數(shù)。輸送設(shè)備有效功率Ne=We·ωs，軸功率N=Ne/η（W）7、1N流體[m]（壓頭）1m3流體,柏努利式中的∑hf流動(dòng)類型：1、雷諾準(zhǔn)數(shù)Re及流型Re=duρ/μ=du/ν，μ為動(dòng)力粘度，單位為[Pa·S]；ν=μ/ρ為運(yùn)動(dòng)粘度，單位[m2/s]。層流：Re≤2000，湍流：Re≥4000；2000<Re<4000為不穩(wěn)定過渡區(qū)。2、牛頓粘性定律τ=μ(du/dy)氣體的粘度隨溫度升高而增加，液體的粘度隨溫度升高而降低。3、流型的比較：①質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方式；②速度分布，層流：拋物線型，平均速度為最大速度的0.5倍；湍流：碰撞和混和使速度平均化。③阻力，層流：粘度內(nèi)摩擦力，湍流：粘度內(nèi)摩擦力+湍流切應(yīng)力。流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的阻力損失[J/kg]1、直管阻力損失hf范寧公式(層流、湍流均適用).層流：哈根—泊稷葉公式。湍流區(qū)（非阻力平方區(qū)）：；高度湍流區(qū)（阻力平方區(qū)）：，具體的定性關(guān)系參見摩擦因數(shù)圖，并定量分析hf與u之間的關(guān)系。推廣到非圓型管注：不能用de來計(jì)算截面積、流速等物理量。2、局部阻力損失hf`①阻力系數(shù)法，②當(dāng)量長度法，注意：截面取管出口內(nèi)外側(cè)，對(duì)動(dòng)能項(xiàng)及出口阻力損失項(xiàng)的計(jì)算有所不同。當(dāng)管徑不變時(shí)，流體在變徑管中作穩(wěn)定流動(dòng)，在管徑縮小的地方其靜壓能減小。流體在等徑管中作穩(wěn)定流動(dòng)流體由于流動(dòng)而有摩擦阻力損失，流體的流速沿管長不變。流體流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力損失hf所損失的是機(jī)械能中的靜壓能項(xiàng)。完全湍流（阻力平方區(qū)）時(shí)，粗糙管的摩擦系數(shù)數(shù)值只取決于相對(duì)粗糙度。水由敞口恒液位的高位槽通過一管道流向壓力恒定的反應(yīng)器，當(dāng)管道上的閥門開度減小時(shí)，水流量將減小，摩擦系數(shù)增大，管道總阻力不變。管路計(jì)算并聯(lián)管路：1、2、各支路阻力損失相等。即并聯(lián)管路的特點(diǎn)是：（1）并聯(lián)管段的壓強(qiáng)降相等；（2）主管流量等于并聯(lián)的各管段流量之和；（3）并聯(lián)各管段中管子長、直徑小的管段通過的流量小。II．分支管路：1、2、分支點(diǎn)處至各支管終了時(shí)的總機(jī)械能和能量損失之和相等。六、柏式在流量測量中的運(yùn)用1、畢托管用來測量管道中流體的點(diǎn)速度。2、孔板流量計(jì)為定截面變壓差流量計(jì)，用來測量管道中流體的流量。隨著Re增大其孔流系數(shù)C0先減小，后保持為定值。3、轉(zhuǎn)子流量計(jì)為定壓差變截面流量計(jì)。注意：轉(zhuǎn)子流量計(jì)的校正。測流體流量時(shí)，隨流量增加孔板流量計(jì)兩側(cè)壓差值將增加，若改用轉(zhuǎn)子流量計(jì)，隨流量增加轉(zhuǎn)子兩側(cè)壓差值將不變。離心泵–––––基本概念與基本原理一、工作原理基本部件：葉輪（6~12片后彎葉片）；泵殼（蝸殼）（集液和能量轉(zhuǎn)換裝置）；軸封裝置（填料函、機(jī)械端面密封）。原理：借助高速旋轉(zhuǎn)的葉輪不斷吸入、排出液體。注意：離心泵無自吸能力，因此在啟動(dòng)前必須先灌泵，且吸入管路必須有底閥，否則將發(fā)生“氣縛”現(xiàn)象。某離心泵運(yùn)行一年后如發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，則應(yīng)檢查進(jìn)口管路是否有泄漏現(xiàn)象。二、性能參數(shù)及特性曲線1、壓頭H，又稱揚(yáng)程2、有效功率3、離心泵的特性曲線通常包括曲線，這些曲線表示在一定轉(zhuǎn)速下輸送某種特定的液體時(shí)泵的性能。由線上可看出：時(shí)，，所以啟動(dòng)泵和停泵都應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥。離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)，泵啟動(dòng)后出水管不出水，而泵進(jìn)口處真空表指示真空度很高，可能出現(xiàn)的故障原因是吸入管路堵塞。若被輸送的流體粘度增高，則離心泵的壓頭減小，流量減小，效率減小，軸功率增大。三、離心泵的工作點(diǎn)1、泵在管路中的工作點(diǎn)為離心泵特性曲線（）與管路特性曲線（）的交點(diǎn)。管路特性曲線為：。2、工作點(diǎn)的調(diào)節(jié)：既可改變來實(shí)現(xiàn)，又可通過改變來實(shí)現(xiàn)。具體措施有改變閥門的開度，改變泵的轉(zhuǎn)速，葉輪的直徑及泵的串、并聯(lián)操作。離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵的出口管路上，開大該閥門后，真空表讀數(shù)增大，壓力表讀數(shù)減小，泵的揚(yáng)程將減小，軸功率將增大。兩臺(tái)同樣的離心泵并聯(lián)壓頭不變而流量加倍，串聯(lián)則流量不變壓頭加倍。四、離心泵的安裝高度為避免氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生，離心泵的安裝高度≤，注意氣蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。1．為操作條件下的允許吸上真空度，m為吸入管路的壓頭損失，m。允許氣蝕余量，m液面上方壓強(qiáng)，Pa；操作溫度下的液體飽和蒸汽壓，Pa。離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時(shí)會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。傳熱–––基本概念和基本理論傳熱是由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移，又稱熱傳遞。由熱力學(xué)第二定律可知，凡是有溫度差存在時(shí)，就必然發(fā)生熱從高溫處傳遞到低溫處。根據(jù)傳熱機(jī)理的不同，熱傳遞有三種基本方式：熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）、熱對(duì)流（對(duì)流）和熱輻射。熱傳導(dǎo)是物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞；熱對(duì)流是流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移所引起的熱傳遞過程（包括由流體中各處的溫度不同引起的自然對(duì)流和由外力所致的質(zhì)點(diǎn)的強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)引起的強(qiáng)制對(duì)流），流體流過固體表面時(shí)發(fā)生的對(duì)流和熱傳導(dǎo)聯(lián)合作用的傳熱過程稱為對(duì)流傳熱（給熱）；熱輻射是因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞。任何物體只要在絕對(duì)零度以上，都能發(fā)射輻射能，只是在高溫時(shí)，熱輻射才能成為主要的傳熱方式。傳熱可依靠其中的一種方式或幾種方式同時(shí)進(jìn)行。傳熱速率Q是指單位時(shí)間通過傳熱面的熱量（W）；熱通量q是指每單位面積的傳熱速率（W/m2）。熱傳導(dǎo)導(dǎo)熱基本方程––––傅立葉定律λ––––導(dǎo)熱系數(shù)，表征物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小，是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一，單位為W/（m·℃）。純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)一般隨溫度升高而降低，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大。式中負(fù)號(hào)表示熱流方向總是和溫度剃度的方向相反。2．平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)單層平壁：多層（n層）平壁：公式表明導(dǎo)熱速率與導(dǎo)熱推動(dòng)力（溫度差）成正比，與導(dǎo)熱熱阻（R）成反比。由多層等厚平壁構(gòu)成的導(dǎo)熱壁面中所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈大，則該壁面的熱阻愈小，其兩側(cè)的溫差愈小，但導(dǎo)熱速率相同。圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)單層圓筒壁：或當(dāng)S2/S12時(shí)，用對(duì)數(shù)平均值，即：當(dāng)S2/S12時(shí)，用算術(shù)平均值，即：Sm=（S1+S2）/2多層（n層）圓筒壁：或一包有石棉泥保溫層的蒸汽管道，當(dāng)石棉泥受潮后，其保溫效果應(yīng)降低，主要原因是因水的導(dǎo)熱系數(shù)大于保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，受潮后，使保溫層材料導(dǎo)熱系數(shù)增大，保溫效果降低。在包有兩層相同厚度保溫材料的圓形管道上，應(yīng)該將導(dǎo)熱系數(shù)小的材料包在內(nèi)層，其原因是為了減少熱損失，降低壁面溫度。二、對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱基本方程––––牛頓冷卻定律α––––對(duì)流傳熱系數(shù)，單位為：W/（m2·℃），在換熱器中與傳熱面積和溫度差相對(duì)應(yīng)。與對(duì)流傳熱有關(guān)的無因次數(shù)群（或準(zhǔn)數(shù)）表1準(zhǔn)數(shù)的符號(hào)和意義準(zhǔn)數(shù)名稱符號(hào)意義努塞爾特準(zhǔn)數(shù)αLNu=λ含有特定的傳熱膜系數(shù)α，表示對(duì)流傳熱的強(qiáng)度雷諾準(zhǔn)數(shù)LuρRe=μ反映流體的流動(dòng)狀態(tài)普蘭特準(zhǔn)數(shù)CpμPr=λ反映流體物性對(duì)傳熱的影響格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)βgΔtL3ρ2Gr=μ反映因密度差而引起自然對(duì)流狀態(tài)流體在圓形直管中作強(qiáng)制湍流流動(dòng)時(shí)的傳熱膜系數(shù)對(duì)氣體或低粘度的液體Nu=0.023Re0.8Prn或λLuρCpμα=0.0230.8nLμλ流體被加熱時(shí)，n=0.4；液體被冷卻時(shí)，n=0.3。定型幾何尺寸為管子內(nèi)徑di。定性溫度取流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。應(yīng)用范圍為Re10000，Pr=0.7~160，(l/d)60。對(duì)流過程是流體和壁面之間的傳熱過程，定性溫度是指確定準(zhǔn)數(shù)中各物性參數(shù)的溫度。沸騰傳熱可分為三個(gè)區(qū)域，它們是自然對(duì)流區(qū)、泡狀沸騰區(qū)和膜狀沸騰區(qū)，生產(chǎn)中的沸騰傳熱過程應(yīng)維持在泡壯沸騰區(qū)操作。無相變的對(duì)流傳熱過程中，熱阻主要集中在傳熱邊界層或滯流層內(nèi)，減少熱阻的最有效的措施是提高流體湍動(dòng)程度。引起自然對(duì)流傳熱的原因是系統(tǒng)內(nèi)部的溫度差，使各部分流體密度不同而引起上升、下降的流動(dòng)。用無因次準(zhǔn)數(shù)方程形式表示下列各種傳熱情況下諸有關(guān)參數(shù)的關(guān)系：無相變對(duì)流傳熱Nu=f（Re，Pr，Gr）自然對(duì)流傳熱Nu=f（Gr，Pr）強(qiáng)制對(duì)流傳熱Nu=f（Re，Pr）在兩流體的間壁換熱過程中，計(jì)算式Q=KSΔt，式中Δt表示為兩流體溫度差的平均值；S表示為泛指傳熱面，與K相對(duì)應(yīng)。在兩流體的間壁換熱過程中，計(jì)算式Q=SΔt，式中Δt=tw-tm或Tm-Tw；S表示為一側(cè)的傳熱壁面。滴狀冷凝的膜系數(shù)大于膜狀冷凝膜系數(shù)。水在管內(nèi)作湍流流動(dòng)時(shí)，若使流速提高至原來的2倍，則其對(duì)流傳熱系數(shù)約為原來的20.8倍。若管徑改為原來的1/2而流量相同，則其對(duì)流傳熱系數(shù)約為原來的40.8×20.2倍。（設(shè)條件改變后，仍在湍流范圍）三、間壁兩側(cè)流體的熱交換間壁兩側(cè)流體熱交換的傳熱速率方程式Q=KSΔtm式中K為總傳熱系數(shù)，單位為：W/（m2·℃）；Δtm為兩流體的平均溫度差，對(duì)兩流體作并流或逆流時(shí)的換熱器而言，當(dāng)Δt1/Δt2<2時(shí)，Δtm可取算術(shù)平均值，即：Δtm=（Δt1+Δt2）/2基于管外表面積So的總傳熱系數(shù)Ko四、換熱器間壁式換熱器有夾套式、蛇管式、套管式、列管式、板式、螺旋板式、板翅式等。提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的主要途徑是提高流體流速、增強(qiáng)人工擾動(dòng)；防止結(jié)垢，及時(shí)清除污垢。消除列管換熱器溫差應(yīng)力常用的方法有三種，即在殼體上加膨脹節(jié)，采用浮頭式結(jié)構(gòu)或采用U型管式結(jié)構(gòu)。翅片式換熱器安裝翅片的目的是增加傳熱面積；增強(qiáng)流體的湍動(dòng)程度以提高α。為提高冷凝器的冷凝效果，操作時(shí)要及時(shí)排除不凝氣和冷凝水。間壁換熱器管壁溫度tw接近α大的一側(cè)的流體溫度；總傳熱系數(shù)K的數(shù)值接近熱阻大的一側(cè)的α值。如在傳熱實(shí)驗(yàn)中用飽和水蒸氣加熱空氣，總傳熱系數(shù)接近于空氣側(cè)的對(duì)流傳熱膜系數(shù)，而壁溫接近于水蒸氣側(cè)的溫度。對(duì)于間壁換熱器m1Cp1(T1-T2)=m2Cp2(t1-t2)=KSΔtm等式成立的條件是穩(wěn)定傳熱、無熱損失、無相變化。列管換熱器，在殼程設(shè)置折流擋板的目的是增大殼程流體的湍動(dòng)程度，強(qiáng)化對(duì)流傳熱，提高α值，支撐管子。在確定列管換熱器冷熱流體的流徑時(shí)，一般來說，蒸汽走管外；易結(jié)垢的流體走管內(nèi)；高壓流體走管內(nèi)；有腐蝕性的流體走管內(nèi)；粘度大或流量小的流體走管外。蒸餾––––基本概念和基本原理利用各組分揮發(fā)度不同將液體混合物部分汽化而使混合物得到分離的單元操作稱為蒸餾。這種分離操作是通過液相和氣相之間的質(zhì)量傳遞過程來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于均相物系，必須造成一個(gè)兩相物系才能將均相混合物分離。蒸餾操作采用改變狀態(tài)參數(shù)的辦法（如加熱和冷卻）使混合物系內(nèi)部產(chǎn)生出第二個(gè)物相（氣相）；吸收操作中則采用從外界引入另一相物質(zhì)（吸收劑）的辦法形成兩相系統(tǒng)。兩組分溶液的氣液平衡拉烏爾定律理想溶液的氣液平衡關(guān)系遵循拉烏爾定律：pA=pA0xApB=pB0xB=pB0（1—xA）根據(jù)道爾頓分壓定律：pA=PyA而P=pA+pB則兩組分理想物系的氣液相平衡關(guān)系：xA=（P—pB0）/（pA0—pB0）———泡點(diǎn)方程yA=pA0xA/P———露點(diǎn)方程對(duì)于任一理想溶液，利用一定溫度下純組分飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)可求得平衡的氣液相組成；反之，已知一相組成，可求得與之平衡的另一相組成和溫度（試差法）。用相對(duì)揮發(fā)度表示氣液平衡關(guān)系溶液中各組分的揮發(fā)度v可用它在蒸汽中的分壓和與之平衡的液相中的摩爾分率來表示，即vA=pA/xAvB=pB/xB溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度對(duì)難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比為相對(duì)揮發(fā)度。其表達(dá)式有：α=vA/vB=（pA/xA）/（pB/xB）=yAxB/yBxA對(duì)于理想溶液：α=pA0/pB0氣液平衡方程：y=αx/[1+（α—1）x]Α值的大小可用來判斷蒸餾分離的難易程度。α愈大，揮發(fā)度差異愈大，分離愈易；α=1時(shí)不能用普通精餾方法分離。氣液平衡相圖溫度—組成（t-x-y）圖該圖由飽和蒸汽線（露點(diǎn)線）、飽和液體線（泡點(diǎn)線）組成，飽和液體線以下區(qū)域?yàn)橐合鄥^(qū)，飽和蒸汽線上方區(qū)域?yàn)檫^熱蒸汽區(qū)，兩曲線之間區(qū)域?yàn)闅庖汗泊鎱^(qū)。氣液兩相呈平衡狀態(tài)時(shí)，氣液兩相溫度相同，但氣相組成大于液相組成；若氣液兩相組成相同，則氣相露點(diǎn)溫度大于液相泡點(diǎn)溫度。（2）x-y圖x-y圖表示液相組成x與之平衡的氣相組成y之間的關(guān)系曲線圖，平衡線位于對(duì)角線的上方。平衡線偏離對(duì)角線愈遠(yuǎn)，表示該溶液愈易分離?？倝簩?duì)平衡曲線影響不大。精餾原理精餾過程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理進(jìn)行的，精餾操作的依據(jù)是混合物中各組分揮發(fā)度的差異，實(shí)現(xiàn)精餾操作的必要條件包括塔頂液相回流和塔底產(chǎn)生上升蒸汽。精餾塔中各級(jí)易揮發(fā)組分濃度由上至下逐級(jí)降低；精餾塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度，原因之一是：塔頂易揮發(fā)組分濃度高于塔底，相應(yīng)沸點(diǎn)較低；原因之二是：存在壓降使塔底壓力高于塔頂，塔底沸點(diǎn)較高。當(dāng)塔板中離開的氣相與液相之間達(dá)到相平衡時(shí)，該塔板稱為理論板。精餾過程中，再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流，冷凝器的作用是提供塔頂液相產(chǎn)品及保證由適宜的液相回流。兩組分連續(xù)精餾的計(jì)算全塔物料衡算總物料衡算：F=D+W易揮發(fā)組分：FxF=DxD+WxW塔頂易揮發(fā)組分回收率：ηD=（DxD/FxF）x100%塔底難揮發(fā)組分回收率：ηW=[W（1-xW）/F（1-xF）]x100%精餾段物料衡算和操作線方程總物料衡算：V=L+D易揮發(fā)組分：Vyn+1=Lxn+DxD操作線方程：yn+1=（L/V）xn+（D/V）xD=[R/（R+1）]xn+[1/（R+1）]xD其中：R=L/D——回流比上式表示在一定操作條件下，精餾段內(nèi)自任意第n層板下降的液相組成xn與其相鄰的下一層板（第n+1層板）上升蒸汽相組成yn+1之間的關(guān)系。在x—y坐標(biāo)上為直線，斜率為R/R+1，截距為xD/R+1。提餾段物料衡算和操作線方程總物料衡算：L`=V`+W易揮發(fā)組分：L`xm`=V`ym+1`+WxW操作線方程：ym+1`=（L`/V`）xm`—（W/V`）xW上式表示在一定操作條件下，提餾段內(nèi)自任意第m層板下降的液相組成xm`與其相鄰的下一層板（第m+1層板）上升蒸汽相組成ym+1`之間的關(guān)系。L`除與L有關(guān)外，還受進(jìn)料量和進(jìn)料熱狀況的影響。進(jìn)料熱狀況參數(shù)實(shí)際操作中，加入精餾塔的原料液可能有五種熱狀況：（1）溫度低于泡點(diǎn)的冷液體；（2）泡點(diǎn)下的飽和液體；（3）溫度介于泡點(diǎn)和露點(diǎn)的氣液混合物；（4）露點(diǎn)下的飽和蒸汽；（5）溫度高于露點(diǎn)的過熱蒸汽。不同進(jìn)料熱狀況下的q值進(jìn)料熱狀況冷液體飽和液體氣液混合物飽和蒸汽過熱蒸汽q值>110~10<0對(duì)于飽和液體、氣液混合物和飽和蒸汽進(jìn)料而言，q值等于進(jìn)料中的液相分率。L`=L+qFV=V`—（q—1）Fq線方程（進(jìn)料方程）為：y=[q/（q—1）]x—xF/（q—1）上式表示兩操作線交點(diǎn)的軌跡方程。塔底再沸器相當(dāng)于一層理論板（氣液兩相平衡），塔頂采用分凝器時(shí)，分凝器相當(dāng)于一層理論板。由于冷液進(jìn)料時(shí)提餾段內(nèi)循環(huán)量增大，分離程度提高，冷液進(jìn)料較氣液混合物進(jìn)料所需理論板數(shù)為少?；亓鞅燃捌溥x擇全回流R=L/D=∞，操作線與對(duì)角線重合，操作線方程yn=xn-1，達(dá)到給定分離程度所需理論板層數(shù)最少為Nmin。最小回流比當(dāng)回流比逐漸減小時(shí)，精餾段操作線截距隨之逐漸增大，兩操作線位置將向平衡線靠近，為達(dá)到相同分離程度所需理論板層數(shù)亦逐漸增多。達(dá)到恒濃區(qū)（夾緊區(qū)）回流比最小，所需理論板無窮多。正常平衡線Rmin=（xD—yq）/（yq—xq）飽和液體進(jìn)料時(shí)：xq=xF飽和蒸汽進(jìn)料時(shí)：yq=yF不正常平衡線由a（xD，yD）或c（xW，yW）點(diǎn)向平衡線作切線，由切線斜率或截距求Rmin。適宜回流比R=（1.1~2）Rmin精餾設(shè)計(jì)中，當(dāng)回流比增大時(shí)所需理論板數(shù)減少，同時(shí)蒸餾釜中所需加熱蒸汽消耗量增加，塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)消耗量增加，操作費(fèi)用相應(yīng)增加，所需塔徑增大。精餾操作時(shí)，若F、D、xF、q、R、加料板位置都不變，將塔頂泡點(diǎn)回流改為冷回流，則塔頂產(chǎn)品組成xD變大。精餾設(shè)計(jì)中，回流比愈大，操作能耗愈大，隨著回流比逐漸增大，操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)的總和將呈現(xiàn)先減小后增大的過程。板效率和實(shí)際塔板數(shù)單板效率（默弗里效率）EmV=（yn—yn+1）/（yn*—yn+1）EmL=（xn-1—xn）/（xn-1—xn*）全塔效率E=（NT/NP）x100%精餾塔中第n-1,n,n+1塊理論板，yn+1<yn，tn-1<tn，yn>xn-1。精餾塔中第n-1,n,n+1塊實(shí)際板，xn*<xn，yn*>yn。如板式塔設(shè)計(jì)不合理或操作不當(dāng)，可能產(chǎn)生液泛、漏液、及霧沫夾帶等不正常現(xiàn)象，使塔無法正常工作。負(fù)荷性能圖有五條線，分別是霧沫夾帶、液泛、漏液、液相負(fù)荷上限和液相負(fù)荷下限。吸收––––基本概念和基本原理利用各組分溶解度不同而分離氣體混合物的單元操作稱為吸收?；旌蠚怏w中能夠溶解的組分稱為吸收質(zhì)或溶質(zhì)（A）；不被吸收的組分稱為惰性組分或載體（B）；吸收操作所用的溶劑稱為吸收劑（S）；吸收所得溶液為吸收液（S+A）；吸收塔排出的氣體為吸收尾氣。當(dāng)氣相中溶質(zhì)的的實(shí)際分壓高于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時(shí)，溶質(zhì)從氣相向液相轉(zhuǎn)移，發(fā)生吸收過程；反之當(dāng)氣相中溶質(zhì)的的實(shí)際分壓低于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時(shí)，溶質(zhì)從液相向氣相轉(zhuǎn)移，發(fā)生脫吸（解吸）過程。氣–液相平衡–––––––傳質(zhì)方向與傳質(zhì)極限平衡狀態(tài)下氣相中溶質(zhì)分壓稱為平衡分壓或飽和分壓，液相中的溶質(zhì)濃度稱為平衡濃度或飽和濃度––––––溶解度。對(duì)于同一種溶質(zhì)，溶解度隨溫度的升高而減小，加壓和降溫對(duì)吸收操作有利，升溫和減壓有利于脫吸操作。亨利定律：p*=Ex––––E為亨利系數(shù)，單位為壓強(qiáng)單位，隨溫度升高而增大，難溶氣體（稀溶液）E很大，易溶氣體E很小。對(duì)理想溶液E為吸收質(zhì)的飽和蒸氣壓。p*=c/H–––H為溶解度系數(shù)，單位：kmol/(kN·m)，H=ρ/(EMs)，隨溫度升高而減小，難溶氣體H很小，易溶氣體H很大。y*=mx––––m相平衡常數(shù)，無因次，m=E/P，m值愈大，氣體溶解度愈?。籱隨溫度升高而增加，隨壓力增加而減小。Y*=mX–––當(dāng)溶液濃度很低時(shí)大多采用該式計(jì)算。X=x/(1-x);Y=y/(1-y);x,y––––摩爾分率，X,Y––––摩爾比濃度傳質(zhì)理論––––傳質(zhì)速率分子擴(kuò)散–––憑借流體分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)傳遞物質(zhì)的現(xiàn)象。推動(dòng)力為濃度差，由菲克定律描述：JA=–DAB(dCA)/(dz)JA––擴(kuò)散通量，kmol/(m2·s)DAB––擴(kuò)散系數(shù)渦流擴(kuò)散–––憑借流體質(zhì)點(diǎn)的湍動(dòng)和旋渦傳遞物質(zhì)的現(xiàn)象。等分子反向擴(kuò)散傳質(zhì)速率：氣相內(nèi)NA=D(pA1–pA2)/RTz液相內(nèi)NA=D’(cA1–cA2)/z單相擴(kuò)散傳質(zhì)速率：氣相內(nèi)NA=JA+NcA/C=D(pA–pAi)/RTz·(P/pBm)=kG(pA–pAi)液相內(nèi)NA=D’(cAi–cA)/z·(C/cSm)=kL(cAi–cA)其中P/pBm>1為漂流因數(shù)，反映總體流動(dòng)對(duì)傳質(zhì)速率的影響。pBm=(pB2–pB1)/ln(pB2/pB1)一般而言，雙組分等分子反向擴(kuò)散體現(xiàn)在精餾單元操作中，而一組分通過另一組分的單相擴(kuò)散體現(xiàn)在吸收單元操作中。氣相中，溫度升高物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)增大，壓強(qiáng)升高則擴(kuò)散系數(shù)降低；液相中粘度增加擴(kuò)散系數(shù)降低。在傳質(zhì)理論中有代表性的三個(gè)模型分別為雙膜理論、溶質(zhì)滲透理論和表面更新理論。傳質(zhì)速率方程––––傳質(zhì)速率=傳質(zhì)推動(dòng)力/傳質(zhì)阻力N=kG(p–pi)=kL(ci–c)=ky(y-yi)=kx(xi–x)N=KG(p–p*)=KL(c*–c)=KY(Y-Y*)=KX(X*–X)注意傳質(zhì)系數(shù)與推動(dòng)力相對(duì)應(yīng)，即傳質(zhì)系數(shù)與推動(dòng)力的范圍一致，傳質(zhì)系數(shù)的單位與推動(dòng)力的單位一致。吸收系數(shù)之間的關(guān)系：1/KG=1/kG+1/HkL1/KL=1/kL+H/kG1/KY=1/ky+m/kx1/KX=1/kx+1/mkyky=PkGkx=CkLKY≈PKGKX≈CKL氣膜控制與液膜控制的概念對(duì)于易溶氣體，H很大，傳質(zhì)阻力絕大部分存在于氣膜之中，液膜阻力可以忽略，此時(shí)KG≈kG，這種情況稱為“氣膜控制”；反之，對(duì)于難溶氣體，H很小，傳質(zhì)阻力絕大部分存在于液膜之中，氣膜阻力可以忽略，此時(shí)KL≈kL，這種情況稱為“液膜控制”。物料衡算––––操作線方程與液氣比全塔物料衡算：V(Y1–Y2)=L(X1–X2)逆流操作吸收操作線方程：Y=LX/V+(Y1–LX1/V)1––塔底，2––塔頂吸收操作時(shí)塔內(nèi)任一截面上溶質(zhì)在氣相中的實(shí)際分壓總是高于與其接觸的液相平衡分壓，所以吸收操作線總是位于平衡線的上方。最小液氣比：（L/V）min=(Y1–Y2)/(X1*–X2)液氣比即操作線的斜率若平衡關(guān)系符合亨利定律，則（L/V）min=(Y1–Y2)/(Y1/m–X2)溶劑改性改變平衡關(guān)系降低溫度增加傳質(zhì)推動(dòng)力提高壓力提高吸收效率的途徑增加液氣比減小傳質(zhì)阻力采用新型填料改變操作條件增加吸收劑用量，操作線斜率增大，操作線向遠(yuǎn)離平衡線的方向偏移，吸收過程推動(dòng)力增大，設(shè)備費(fèi)用減少。填料層高度計(jì)算氣液相平衡、傳質(zhì)速率和物料衡算相結(jié)合取微元物料衡算求得填料層高度。填料層高度=傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)即z=HOG×NOG=HOL×NOL=HG×NG=HL×NLNOG–––氣相總傳質(zhì)單元數(shù)（氣體流經(jīng)一段填料后其組成變化等于該段填料的總的平均推動(dòng)力則為一個(gè)傳質(zhì)單元）HOG–––氣相總傳質(zhì)單元高度（一個(gè)傳質(zhì)單元所對(duì)應(yīng)的填料高度）1．平均推動(dòng)力法（適合平衡線為直線）：z=HOG×NOG=(V/KyaΩ)·(Y1–Y2)/ΔYm=(L/KxaΩ)·(X1–X2)/ΔXm對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力ΔYm=(ΔY1–ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)當(dāng)ΔY1/ΔY2<2時(shí)，可用算術(shù)平均推動(dòng)力ΔYm=(ΔY1+ΔY2)/22．脫吸因數(shù)法（平衡線為直線）：NOG=(1/S)·ln[(1–S)·(Y1–Y2*)/(Y2–Y2*)+S]S––––脫吸因數(shù)，平衡線與操作線斜率之比（mV/L），反映吸收推動(dòng)力的大小。S增大，液氣比減小，吸收推動(dòng)力變小，NOG增大氣體吸收中，表示設(shè)備（填料）效能高低的一個(gè)量是傳質(zhì)單元高度，表示傳質(zhì)任務(wù)難易程度的一個(gè)量是傳質(zhì)單元數(shù)?；ぴ砀拍罘治鲱}問答第1章流體流動(dòng)在工程上，為什么將流體定義為由質(zhì)點(diǎn)所組成的？答：工程上僅關(guān)注流體分子微觀運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的宏觀結(jié)果。流體質(zhì)點(diǎn)是由大量分子所組成的微團(tuán)，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反映并代表著流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。流體的連續(xù)性假定有何意義？答：假定組成流體的質(zhì)點(diǎn)之間無間隙，則流體在連續(xù)運(yùn)動(dòng)過程中無間斷，從而可以應(yīng)用連續(xù)的數(shù)學(xué)函數(shù)描述流體的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過程。什么叫作流體的軌線什么叫作流體的流線

答：同一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中的軌跡，反映運(yùn)動(dòng)過程中不同時(shí)間時(shí)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。流體的流線是同一時(shí)刻，處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的各不同位置上的流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向的連線。描述流體流動(dòng)的拉格朗日法和歐拉法有什么不同？答：拉格朗日法描述同一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中各運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間變化的規(guī)律。歐拉法描述同一時(shí)刻（某時(shí)刻），處于某運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的各不同位置上的流體質(zhì)點(diǎn)的各運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系。流體粘性的物理本質(zhì)是什么？答：流體表現(xiàn)出粘性，是流體分子微觀熱運(yùn)動(dòng)過程中，分子之間的各種化學(xué)力相互作用所產(chǎn)生的宏觀結(jié)果。液體的溫度愈高，其分子微觀熱運(yùn)動(dòng)速度愈大，分子之間的間隙變大，分子之間的各種化學(xué)力變?nèi)?，液體的粘性變小。而氣體的溫度愈高，其分子微觀熱運(yùn)動(dòng)速度愈大，分子之間發(fā)生碰撞的概率愈大，分子之間的各種化學(xué)力相互作用愈強(qiáng)，故氣體的粘性變大。靜壓強(qiáng)有什么特性？答：自空間任何方向作用于流體某一點(diǎn)的靜壓強(qiáng)數(shù)值相等。為什么高煙囪比低煙囪拔煙效果好？答：煙囪拔煙效果好是指(Pout-Pin)差值大。煙囪出口的水平面上壓強(qiáng)相等。當(dāng)煙囪內(nèi)的高溫氣體溫度一定（即密度一定），煙囪外大氣溫度一定（即密度一定）時(shí)，，故煙囪愈高，其拔煙效果愈好。HPin燃燒室Pout8、穩(wěn)定流動(dòng)的某一管路，垂直3-4段與水平1-2段長度相等，流速相等，U形管讀數(shù)是否相等？

答：首先明確U形管讀數(shù)反映的什么，以分析垂直3-4段為例：4管內(nèi)應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)3管外應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)12R2即R1故U形管讀數(shù)反映的是管內(nèi)流體流動(dòng)所產(chǎn)生的阻力損失。管內(nèi)流體流動(dòng)的阻力損失根據(jù)范寧公式，因?yàn)榇怪?-4段與水平1-2段長度相等，流速相等，所以流體流動(dòng)所產(chǎn)生的阻力損失相等，因此，U形管讀數(shù)相等。9、理想流體從高位槽經(jīng)過等直徑管流出，A點(diǎn)壓強(qiáng)與B點(diǎn)壓強(qiáng)的關(guān)系如何？

答：自A到B列出柏努利方程式AH一般來說B所以10、柏努利方程式的應(yīng)用條件有哪些？答：（1）粘度等于零的理想流體；（2）穩(wěn)定流動(dòng)；（3）無機(jī)械能的加入或引出；（4）不可壓縮的流體。11、層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是什么？答：流體層流時(shí)，其每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)均僅在主流方向上有速度。流體湍流時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)除了在主流方向上有速度以外，同時(shí)在其他方向上存在著隨即的脈動(dòng)速度，即流體湍流時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)之間發(fā)生相互摩擦與碰撞的概率很大。12、雷諾數(shù)的物理意義是什么？答：，可見，Re反映流體流動(dòng)過程中的慣性力與粘性力的相對(duì)強(qiáng)弱。13、何為泊謖葉(Poiseuille)方程式其應(yīng)用條件有哪些

答：，其應(yīng)用條件：（1）層流穩(wěn)定流動(dòng)；（2）不可壓縮的流體；（3）無機(jī)械能的加入或引出。14、何謂水力光滑管何謂完全湍流粗糙管

答：流體層流流動(dòng)時(shí)，管壁粗糙度的大小不影響層流的速度分布和內(nèi)摩擦的規(guī)律，管壁粗糙度的大小不影響阻力損失的大小，這時(shí)的管子，可稱謂水力光滑管。流體湍流流動(dòng)時(shí)，管壁的凸出物突出于湍流區(qū)中，阻擋流體的流動(dòng)從而造成阻力損失，當(dāng)Re數(shù)大到一定程度，層流內(nèi)層可薄得足以使粗糙度的大小影響管壁的凸出物完全暴露于湍流的流體中，阻擋流體的流動(dòng)從而造成更多的阻力損失。這時(shí)的管子，可稱謂完全湍流粗糙管。15、非圓形管的水力當(dāng)量直徑是如何定義的？能否按計(jì)算流量？答：。，一般的非圓形管的潤濕周邊不是恰好等于，故一般不能按計(jì)算流量。16、在滿流的條件下，水在垂直直管中往下流動(dòng)，對(duì)同一瞬時(shí)沿管長不同位置的速度而言，是否會(huì)因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度？答：不會(huì)。因?yàn)椋舫霈F(xiàn)下部的速度大于上部的速度，說明出現(xiàn)了不穩(wěn)定流動(dòng)，供給的流量減小了，或不是滿流的條件了。若始終是穩(wěn)定流動(dòng)且滿流的條件，根據(jù)流體流動(dòng)的連續(xù)性方程，流動(dòng)過程中，對(duì)于不可壓縮的水來說。體積流量不變，流速不變。17、如圖所示管路，A閥、B閥均處于半開狀態(tài)?，F(xiàn)在分別改變下列條件，試問：（1）將A閥逐漸關(guān)小，h1、h2、(h1-h2)分別如何變化（

2）將B閥逐漸關(guān)小，h1、h2、(h1-h2)分別如何變化？h1h2AB答：將A閥逐漸關(guān)小，管路中的流速減小，A閥下游的壓強(qiáng)均減小，即h1、h2均減小。(h1-h2)反映該段管路中的阻力損失，因管路中的流速減小了，所以(h1-h2)減小。將B閥逐漸關(guān)小，管路中的流速減小，B閥上游的壓強(qiáng)均增加，h1、h2均增加。因管路中的流速減小了，所以(h1-h2)減小。18、如圖所示管路，1、2、3閥均處于全開狀態(tài)?，F(xiàn)將1閥逐漸關(guān)小，則qvt、qv1、qv2、qv3分別如何變化

答：將1閥逐漸關(guān)小，qv1減小，qvt減小。因?yàn)殚y前管路的分支點(diǎn)處壓強(qiáng)增加，閥后管路的匯合點(diǎn)處壓強(qiáng)減小，所以qv2、qv3均增加。qvtqv1qv2qv319、粘性流體在靜止時(shí)有無剪應(yīng)力理想流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)有無剪應(yīng)力

答：根據(jù)牛頓粘性定律，流體靜止時(shí)，理想流體，故粘性流體在靜止時(shí)和理想流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)均無剪應(yīng)力。20、粘性流體在流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生摩擦阻力的原因是什么？答：粘性流體在流動(dòng)時(shí)不同的流體層存在著垂直于流動(dòng)方向上的速度梯度通常是不可避免的。不同速度的流體層分子之間存在著相互作用的各種化學(xué)力，這種相互作用力的宏觀表現(xiàn)就是摩擦阻力。21、如圖所示。高位槽液面維持恒定，管路中ab和cd兩段的長度、直徑及粗糙度均相同，某液體以一定流率流過管路。試問：（1）流體通過ab和cd兩段的阻力損失是否相等（

2）ab段和cd段的壓強(qiáng)差是否相等？ahbcd答：根據(jù)范寧公式，垂直ab段和水平cd段的阻力損失相等。但是，垂直ab段和水平cd段的壓強(qiáng)差不相等。自a到b列出機(jī)械能衡算式。自c到d列出機(jī)械能衡算式。22、如圖所示，槽內(nèi)水面維持不變，水從B、C兩支管排出，各管段的直徑、粗糙度相同，水在管內(nèi)已達(dá)完全湍流狀態(tài)。試分析：（1）閥B、閥C開度相同時(shí)，兩支管的流率是否相等？

（2）閥C開度減小，B支管中水的流率如何變化？O處的壓強(qiáng)如何變化？Oh答：（1）C支管、B支管末端的壓強(qiáng)、位高相同，自管的分支點(diǎn)O分別至C支管、B支管的末端列出機(jī)械能衡算式，則得到如下關(guān)系式：BC因?yàn)?，所以。?）閥C開度減小，PO增加，B支管中的流速會(huì)增加。23、從水塔引水至車間，水塔的水位視為不變。送水管內(nèi)徑為50mm，管路總長為L，且，今要求送水量增加50%，提出了如圖所示的三種方案：（1）改換成內(nèi)徑為75mm的管子；（2）并聯(lián)一根長度為L/2，內(nèi)徑為50mm的管子；（3）并聯(lián)一根長度為L，內(nèi)徑為25mm的管子。假設(shè)在各種情況下，摩擦系數(shù)λ變化不大，水在管內(nèi)的動(dòng)能可忽略。試分別分析這三種方案的效果？

H（1）（2）（3）答：（1）自槽液面至管末端列出機(jī)械能衡算式，得，故三種方案的阻力損失相等。因，所以，（2）因，，（3）因，所以，，由以上分析表明，唯有方案（1）可以使流量增加超過50%。24、何謂定常態(tài)流動(dòng)何謂非定常態(tài)流動(dòng)

答：流動(dòng)過程中的各參數(shù)均不隨時(shí)間發(fā)生變化的流動(dòng)稱為定常態(tài)流動(dòng)，否則稱為非定常態(tài)流動(dòng)。第2章流體輸送機(jī)械1、什么是液體輸送機(jī)械的壓頭或揚(yáng)程答：液體輸送機(jī)械給予單位流體（1牛頓）的機(jī)械能數(shù)值（焦耳），這種能量可以表現(xiàn)為流體壓強(qiáng)的增加、位能的增加、流速（動(dòng)能）的增加或者抵償機(jī)械能的損失。2、離心泵的壓頭受哪些因素的影響？答：首先與泵的相關(guān)尺寸有關(guān)，如葉輪直徑、安裝角；與操作條件有關(guān)，如轉(zhuǎn)速、流量。3、后彎葉片有什么優(yōu)點(diǎn)有什么缺點(diǎn)答：后彎葉片的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)流體被壓入蝸殼時(shí)，流體的絕對(duì)流速小，水力損失小，泵的效率高。后彎葉片的缺點(diǎn)是隨著流量的增加，泵所能提供的壓頭明顯減小。

4、何謂“氣縛”現(xiàn)象？如何防止“氣縛”現(xiàn)象？答：當(dāng)使用離心泵抽送液體時(shí)，若泵內(nèi)葉輪中充滿的是氣體，盡管電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)起來了，但由于氣體密度小，離心力小，造成的泵出口與入口的壓強(qiáng)差小，或者說泵入口處的真空度很小，而不能將液體吸入泵內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為“氣縛”現(xiàn)象。要防止“氣縛”現(xiàn)象的發(fā)生，首先是泵啟動(dòng)之前用所要輸送的液體先灌泵，再就是泵的入口處密封性要好，防止在泵運(yùn)行的過程中環(huán)境空氣被抽入葉輪中。5、影響離心泵特性曲線的主要因素有哪些？答：He~qv曲線與泵的葉輪直徑、轉(zhuǎn)速、安裝角有關(guān)系，也受到所輸送液體粘度大小的影響，在一定的流量下，當(dāng)粘度大時(shí)，則壓頭小。Pa~qv曲線與泵的葉輪直徑、轉(zhuǎn)速有關(guān)系，也受到所輸送液體粘度、密度大小的影響，在一定的流量下，當(dāng)粘度大時(shí)，軸功率大；當(dāng)密度大時(shí)，軸功率亦大。η~qv曲線與泵的葉輪直徑、轉(zhuǎn)速、安裝角有關(guān)系，也受到所輸送液體粘度大小的影響，在一定的流量下，當(dāng)粘度大時(shí)，效率減小，并且高效率點(diǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的流量減小。6、離心泵的工作點(diǎn)是如何確定的有哪些調(diào)節(jié)流量的方法答：離心泵的工作點(diǎn)是泵的He~qv特性曲線與泵所在管路的特性曲線的交點(diǎn)，由此交點(diǎn)對(duì)應(yīng)到坐標(biāo)值上可以讀出He值和qv值，或者由泵的He~qv特性曲線方程與泵所在管路的特性曲線方程聯(lián)立求解所得到的He值和qv值。調(diào)節(jié)流量即調(diào)節(jié)泵的工作點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的qv值，顯然改變泵的He~qv特性曲線，或者改變泵所在管路的特性曲線均可，一般是，若長時(shí)間改變流量，則改變泵的He~qv特性曲線，如改變轉(zhuǎn)速、改變?nèi)~輪直徑。若短時(shí)間改變流量，則改變管路的特性曲線，如調(diào)整閥門開度。7、一離心泵將江水送至敞口高位槽，若管路條件不變，隨著江面的上升，泵的壓頭He、管路總阻力損失Hf、泵入口處真空表讀數(shù)、泵出口處壓力表讀數(shù)將分別如何變化？答：應(yīng)從考慮泵的工作點(diǎn)變化出發(fā)。首先是泵的特性曲線不會(huì)改變。江面水位上升，即Z1增加，管路條件不變，由管路的特性曲線方程可知，使得工作點(diǎn)要發(fā)生變化，如圖所示。可見，工作點(diǎn)由A移到B，泵的壓頭He減小。管路中流量增加，管路總阻力損失Hf增加。由江面至泵入口列機(jī)械能衡算方程式，可見，Pin減小，即泵入口處真空表讀數(shù)增加。泵的壓頭He可以表示為，泵出口處壓力表讀數(shù)Pout將減小。qqvHe管路的特性曲線泵的特性曲線AB8、何謂泵的“汽蝕”現(xiàn)象？如何避免“汽蝕”現(xiàn)象？答：在離心泵的葉輪入口處是壓強(qiáng)最低點(diǎn)。如果在此處流體的壓強(qiáng)小于此時(shí)溫度下流體的飽和蒸汽壓，則流體中會(huì)產(chǎn)生很多氣泡。夾帶氣泡的液體在沿著葉片運(yùn)動(dòng)的過程中要逐漸獲得能量，表現(xiàn)為壓強(qiáng)增加，故氣泡受壓并且氣體凝聚為液體。氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍液體以高速涌向氣泡中心，造成沖擊和振動(dòng)。尤其當(dāng)氣泡的凝聚發(fā)生在葉片表面附近時(shí)，周圍液體以高速涌向氣泡中心的過程，眾多液體質(zhì)點(diǎn)尤如細(xì)小的高頻水錘撞擊著葉片。這種現(xiàn)象將導(dǎo)致葉片的過早損壞。這種現(xiàn)象稱為“汽蝕”現(xiàn)象。為了避免“汽蝕”現(xiàn)象，就必須保證在泵的葉輪入口處的壓強(qiáng)大于所輸送流體的飽和蒸汽壓，而此處的壓強(qiáng)與泵的實(shí)際安裝高度有直接的關(guān)系。因此，在泵安裝之前，必須進(jìn)行最大允許安裝高度的計(jì)算，泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)小于最大允許安裝高度。9、往復(fù)泵有無“汽蝕”現(xiàn)象？答：有，但是由于泵體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，這種現(xiàn)象不明顯。

10、什么是泵的正位移特性？答：泵的壓頭與其流量沒有關(guān)系的這種特性稱之為正位移特性。11、為什么離心泵啟動(dòng)前應(yīng)關(guān)閉出口閥，而旋渦泵啟動(dòng)前應(yīng)打開出口閥？答：離心泵根據(jù)其構(gòu)造特點(diǎn)，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)起來之后，如果不能壓出液體時(shí)，也不吸入液體，對(duì)泵體沒有損壞。當(dāng)流量等于零時(shí)，所需的軸功率最小。因此，離心泵啟動(dòng)前應(yīng)關(guān)閉出口閥。而旋渦泵是正位移特性的泵，根據(jù)其構(gòu)造特點(diǎn)，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)起來之后，必然有液體需要壓出，在泵體內(nèi)液體無回路。所以，旋渦泵啟動(dòng)前應(yīng)打開出口閥。12、通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓、動(dòng)風(fēng)壓各有什么含義？為什么離心泵的壓頭與密度無關(guān)，而風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓與密度有關(guān)？答：通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓是風(fēng)機(jī)給予單位氣體（1m3）的機(jī)械能（焦耳）。通風(fēng)機(jī)的動(dòng)風(fēng)壓是風(fēng)機(jī)給予單位氣體（1m3）的機(jī)械能（焦耳）的一部分，并且是使得氣體的流速增加的這一部分能量。離心泵的壓頭是泵給予單位液體（1N）的機(jī)械能（焦耳）。在離心泵內(nèi)的流體，得到機(jī)械能后主要表現(xiàn)在壓強(qiáng)的增加，泵的壓頭的表達(dá)式為，因?yàn)?，所以，泵的壓頭與密度無關(guān)。根據(jù)管路的需要，風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓的表達(dá)式為，因?yàn)閴簭?qiáng)P與密度成正比，公式中的各項(xiàng)均與密度成正比，所以，風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓與密度成正比。13、某離心通風(fēng)機(jī)用于鍋爐通風(fēng)，通風(fēng)機(jī)放在鍋爐之前與放在鍋爐之后相比較，實(shí)際通風(fēng)的質(zhì)量流量、所需的軸功率上有何不同？風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)鍋爐廢氣鍋爐風(fēng)機(jī)廢氣答：兩種情況下經(jīng)過風(fēng)機(jī)的氣體體積流量相同。但是風(fēng)機(jī)在前時(shí)，氣體密度大，故氣體的質(zhì)量流量大。風(fēng)機(jī)在后時(shí)，氣體密度小，故氣體的質(zhì)量流量小。軸功率的表達(dá)式為，風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓與密度有關(guān)系，但是，壓頭與密度無關(guān)。所以，密度大時(shí)風(fēng)機(jī)所耗軸功率大，即風(fēng)機(jī)在前時(shí)，氣體密度大，風(fēng)機(jī)所耗軸功率大。鍋爐風(fēng)機(jī)廢氣第3章液體的攪拌1、攪拌的目的是什么？答：使得難以相溶的不同的相中的物質(zhì)達(dá)到充分的摻混。有如下兩種情況：（1）使得難以溶解的某種液體或某種氣體在液體中達(dá)到充分的分散，摻混；（2）使得固體顆粒分散在液相中。2、為什么要提出混合尺度的概念？答：攪拌器應(yīng)有兩個(gè)功能，一是能夠促使液體在釜內(nèi)形成循環(huán)流，達(dá)到總體上的大尺度混合。二是在攪拌漿葉附近能夠產(chǎn)生強(qiáng)剪切或湍流，達(dá)到局部小尺度的混合。顯然，因?yàn)橛幸后w在釜內(nèi)的循環(huán)流，所以，各個(gè)部分的液體都有機(jī)會(huì)運(yùn)動(dòng)到攪拌漿葉附近，在強(qiáng)剪切或湍流的過程中，達(dá)到小尺度的混合。最終，釜內(nèi)的所有液體都達(dá)到小尺度的混合。3、攪拌器應(yīng)具有哪兩種功能？答：（1）能夠促使液體在釜內(nèi)形成循環(huán)流，達(dá)到總體上的大尺度混合。（2）在攪拌漿葉附近能夠產(chǎn)生強(qiáng)剪切或湍流，達(dá)到局部小尺度的混合。4、旋槳式、渦輪式、大葉片低轉(zhuǎn)速攪拌器，各有什么特長和缺陷？答：旋槳式適用于低粘度流體，能產(chǎn)生較大的總體流動(dòng)，但是攪拌漿葉附近能夠產(chǎn)生的剪切或湍流程度比渦輪式小。渦輪式適用于低粘度流體，能產(chǎn)生較大的剪切或湍流，但是總體流動(dòng)比旋槳式小。大葉片低轉(zhuǎn)速攪拌器適用于高粘度流體，只有這種形式的攪拌器才能促使高粘度流體產(chǎn)生總體流動(dòng)，高粘度流體不能產(chǎn)生強(qiáng)的剪切或湍流程度。5、要提高液流的湍動(dòng)程度，可采取哪些措施？答：提高液流的湍動(dòng)程度與增加循環(huán)回路的阻力損失是同一回事，可從兩方面采取措施。（1）提高攪拌器的轉(zhuǎn)速。（2）阻止容器內(nèi)液體的圓周運(yùn)動(dòng)，防止打璇現(xiàn)象。具體措施可有：1）在容器內(nèi)壁上垂直安裝數(shù)塊擋板。2）將攪拌器偏心安裝或偏心傾斜安裝，破壞循環(huán)回路的對(duì)稱性。另外，為了防止容器內(nèi)存在死區(qū)，可在容器內(nèi)安裝導(dǎo)流筒。6、導(dǎo)流筒的作用是什么在容器內(nèi)的安裝方法如何答：若攪拌器周圍無固體邊界約束，液體可沿各個(gè)方向回流到攪拌器入口，故不同的流動(dòng)微元行程長短不一。在容器內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流筒，可以抑制流體圓周運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)展，引導(dǎo)流體的定向流動(dòng)。注意在容器內(nèi)導(dǎo)流筒的安裝位置。對(duì)于旋槳式攪拌器，導(dǎo)流筒安裝在攪拌器的外面；對(duì)于渦輪式攪拌器，導(dǎo)流筒應(yīng)安裝在攪拌器的上面。

7、大小不一的攪拌器能否使用同一條功率曲線為什么答：只要是攪拌器的形式相同，并且各尺寸比例相同，大小不一的攪拌器就可以使用同一條功率曲線。

8、選擇攪拌器放大準(zhǔn)則時(shí)的基本要求是什么？答：在達(dá)到相同混合效果的前提下，初步做幾個(gè)規(guī)格不同的攪拌器進(jìn)行攪拌實(shí)驗(yàn)，按照所已知的放大規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，對(duì)比，哪種放大規(guī)則的計(jì)算數(shù)據(jù)最為穩(wěn)定，則說明符合該種放大規(guī)則。若數(shù)值均不穩(wěn)定，則需要尋找適用的新放大規(guī)則。第4章流體通過顆粒層的流動(dòng)1、在本章中，顆粒群的平均直徑以何為基準(zhǔn)為什么答：在本章中，所研究問題中，固體顆粒尺寸較小，流體在顆粒層內(nèi)的流速很慢，流體流動(dòng)阻力主要取決于單位體積床層內(nèi)顆粒所具有的表面積，而顆粒的形狀并不重要。因此，應(yīng)以比表面積相等作為準(zhǔn)則，確定實(shí)際顆粒群的平均直徑。

2、數(shù)學(xué)模型方法的主要步驟有哪些？答：（1）對(duì)于原真實(shí)模型，明確所要研究的目標(biāo)函數(shù)，并且全面而深刻的分析出影響因素。（2）保證等效性，即保證對(duì)于目標(biāo)函數(shù)的所有影響因素的數(shù)值相等，設(shè)想出一易于用已有的數(shù)學(xué)物理公式進(jìn)行描述的物理模型。（3）由物理模型，用已有的數(shù)學(xué)物理公式描述出所研究的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式。（4）將目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式中的參數(shù)根據(jù)確定的轉(zhuǎn)換關(guān)系，盡量替換為原真實(shí)模型中的參數(shù)，將目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式中的不確定值或常數(shù)進(jìn)行歸并，則該目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式即為原真實(shí)模型的數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型中的不定值即為模型參數(shù)。（5）通過實(shí)驗(yàn)確定模型參數(shù)以及檢驗(yàn)所得數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。3、過濾速率與哪些因素有關(guān)？答：根據(jù)過濾速率的表達(dá)式進(jìn)行分析。首先是過濾操作的壓強(qiáng)差，其次是濾餅的厚度及空隙率的大小，再次是濾液的粘度大小。4、過濾常數(shù)有哪兩個(gè)各與哪些因素有關(guān)什么條件下才為常數(shù)答：（1），（2）。根據(jù)的定義式可知其影響因素。在過濾操作過程中，對(duì)于確定的懸浮液，若保持過濾壓強(qiáng)差不變，則為常數(shù)。是反映過濾介質(zhì)阻力的常數(shù)，對(duì)于確定的過濾介質(zhì)為常數(shù)。5、對(duì)什么而言？答：對(duì)于間歇操作的過濾機(jī)，是指一個(gè)生產(chǎn)周期中的最適宜的過濾時(shí)間長度。對(duì)于旋轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)，可以是指轉(zhuǎn)筒在旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間中，最適宜的過濾時(shí)間長度。6、計(jì)算旋轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)的生產(chǎn)能力時(shí)，為什么過濾面積用，而不是用該過濾機(jī)的濾餅厚度是否與其生產(chǎn)能力成正比答：因?yàn)樵诒磉_(dá)生產(chǎn)能力時(shí)，首先分析出轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周單位過濾面積上所得到的濾液的量。因?yàn)樵谵D(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周的過程中過濾面積是，故轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周總過濾面積上所得到的濾液的量則是。旋轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)的生產(chǎn)能力表達(dá)式為，濾餅厚度的表達(dá)式為,7、強(qiáng)化過濾速率的措施有哪些？答：從增加推動(dòng)力和減小阻力兩方面來考慮，顯然增加過濾操作的壓強(qiáng)差可有效地提高過濾速率，但是增加壓強(qiáng)差意味著更多的能量消耗，故應(yīng)從減小過濾阻力方面來考慮。（1）改變?yōu)V餅的結(jié)構(gòu)，使用助濾劑。（2）改變懸浮液中的顆粒聚集狀態(tài)，使分散的細(xì)小顆粒聚集成較大顆粒。（3）動(dòng)態(tài)過濾，為了保持初始階段薄層濾餅時(shí)的高過濾速率，可采用多種方法，如機(jī)械方法、水力方法或電場的方法，人為干擾，限制濾餅增厚。第5章顆粒的沉降運(yùn)動(dòng)1、曳力系數(shù)是如何定義的它與哪些因素有關(guān)系答：曳力系數(shù)的定義是，式中分子是總曳力，分母中的是顆粒與流體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，是顆粒在運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積，是流體的密度。2、斯托克肆定律區(qū)的沉降速度與各物理量的關(guān)系如何應(yīng)用的前提是什么顆粒的加速段在什么條件下可忽略不計(jì)答：斯托克肆定律區(qū)的沉降速度的表達(dá)式為，顆粒粒徑大、顆粒密度與流體密度的差大、流體粘度小，則顆粒的沉降速度大。應(yīng)用的前提是沉降狀態(tài)為層流沉降狀態(tài)時(shí)。當(dāng)顆粒的沉降速度數(shù)值較大時(shí)（取決于上述諸因素，例如顆粒粒徑大、顆粒密度與流體密度的差大、流體粘度?。?，顆粒起始沉降速度就會(huì)較大，顆粒所受到的阻力也大，阻力隨時(shí)間增加的速率很快，很容易達(dá)到力平衡狀態(tài)，即達(dá)到勻速沉降狀態(tài)?？傊?，當(dāng)顆粒的沉降速度較大時(shí)，顆粒的加速段可忽略不計(jì)。3、重力降塵室的氣體處理量與哪些因素有關(guān)降塵室的高度是否影響氣體處理量答：重力降塵室的氣體處理量的表達(dá)式為，可見，與降塵室的底面積、隔板層數(shù)有關(guān)，與臨界顆粒的沉降速度值有關(guān)。降塵室的高度不影響氣體處理量。4、評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能的主要指標(biāo)有哪兩個(gè)？答：（1）臨界顆粒的粒徑數(shù)值，（2）壓降。5、為什么旋風(fēng)分離器處于低氣體負(fù)荷下操作是不適宜的錐底為什么須有良好的密封答：若旋風(fēng)分離器處于低氣體負(fù)荷下操作，則不易形成一定強(qiáng)度的離心力場。在錐底向外分離所沉降下來的顆粒，而又要防止具有一定壓力的氣體跟隨出來，故當(dāng)自集塵箱向下卸灰時(shí)，在其上部應(yīng)加上堵板密封。

5、狹義流態(tài)化與廣義流態(tài)化的定義是什么？答：狹義流態(tài)化是指流化床階段。廣義流態(tài)化泛指各種非固定床的流固系統(tǒng)，包括載流床和氣力輸送。6、何謂流化床內(nèi)生不穩(wěn)定性？答：在氣固流化床內(nèi)，若床層某局部出現(xiàn)空穴，該處床層密度即流動(dòng)阻力必然減小，附近的氣體便優(yōu)先取道此空穴而通過?？昭ㄌ帤怏w流量的急劇增加，可將空穴頂部更多顆粒推開，從而空穴變大?？昭ㄗ兇笥质乖撎幜鲃?dòng)阻力進(jìn)一步減小，氣體流量進(jìn)一步增加，從而產(chǎn)生惡性循環(huán)。這種惡性循環(huán)稱為流化床層的內(nèi)生不穩(wěn)定性。

7、提高流化質(zhì)量的常用措施有哪幾種？答：主要為了抑制流化床層的內(nèi)生不穩(wěn)定性，應(yīng)盡量使得氣體分布均勻，通常采用以下幾種措施：（詳見教材P218~219的文字說明）（1）增加分布板的阻力；（2）在流化床內(nèi)設(shè)置水平擋板或垂直構(gòu)件；（3）采用小直徑、寬分布的顆粒；（4）采用細(xì)顆粒、高氣速流化床。8、氣力輸送的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些？答：（詳見教材P220的文字說明）第6章傳熱1、傳熱過程有哪三種基本方式答：（1）間接換熱，（2）直接換熱，（3）蓄熱式換熱。2、傳熱按機(jī)理分為哪幾種？答：（1）熱傳導(dǎo)，（2）熱對(duì)流，（3）熱輻射。3、物體的導(dǎo)熱系數(shù)與哪些主要因素有關(guān)？答：與物體材料的組成、結(jié)構(gòu)、溫度、濕度、壓強(qiáng)及聚集狀態(tài)等因素有關(guān)。4、流體流動(dòng)對(duì)傳熱的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)在哪兒？答：流體在垂直于傳熱方向上的流動(dòng)，可以增加傳熱方向上的溫度梯度，尤其是湍流時(shí)，使得傳熱方向上的溫度梯度僅存在于流動(dòng)邊界層內(nèi)，故溫度梯度數(shù)值有很大的增加，根據(jù)傅立葉熱傳導(dǎo)定律可知，在溫度梯度方向上的傳熱速率有了很大增加。流體在平行于傳熱方向上的同向流動(dòng)對(duì)于傳熱的作用是明顯的，流體的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)攜帶了熱量，使得傳熱速率可有很大增加。5、自然對(duì)流中的加熱面與冷卻面的位置應(yīng)如何放才有利于充分傳熱？答：將加熱面水平方向置于底部，加熱面水平方向置于頂部，有利于自然環(huán)流。6、液體沸騰的必要條件有哪兩個(gè)？答：（1）達(dá)到一定的過熱度，（2）有利于形成較多的氣泡核心。7、工業(yè)沸騰裝置應(yīng)在什么沸騰狀態(tài)下操作為什么答：應(yīng)在什么核狀沸騰狀態(tài)下操作，因?yàn)榇藸顟B(tài)下，對(duì)流傳熱系數(shù)大，操作狀態(tài)安全穩(wěn)定。

8、沸騰給熱的強(qiáng)化可以從哪兩方面著手？答：（1）加熱表面，易于形成更多的汽化核心，（2）沸騰液體，在液體中加入少量的添加劑改變沸騰液體的表面張力。9、蒸汽冷凝時(shí)為什么要定期排放不凝性氣體？答：在冷凝液膜表面上的不凝性氣體膜，導(dǎo)熱系數(shù)很小，熱阻值大，直接影響蒸汽冷凝傳熱速率，故應(yīng)定期排放不凝性氣體。10、為什么低溫時(shí)熱輻射往往可以忽略，而高溫時(shí)熱輻射則往往成為主要的傳熱方式？答：根據(jù)斯蒂芬-波爾茨曼定律，物體對(duì)外輻射能量的總能力E與其絕對(duì)溫度的4次方成正比，故在物體處于低溫時(shí)熱輻射往往可以忽略，而高溫時(shí)熱輻射則往往成為主要的傳熱方式。11、影響輻射傳熱的主要因素有哪些？答：（1）高溫物體絕對(duì)溫度的4次方與低溫物體絕對(duì)溫度的4次方之差，（2）高溫物體的黑度值及低溫物體的黑度值，（3）高溫物體與低溫物體的位置關(guān)系。12、為什么有相變時(shí)的對(duì)流給熱系數(shù)大于無相變時(shí)的對(duì)流給熱系數(shù)？答：（1）核狀沸騰狀態(tài)時(shí)，加熱壁的溫度tw已經(jīng)達(dá)到了一定的過熱度，與壁面相接觸的液體很容易汽化，很多的氣泡很自然容易上浮，這樣剛與壁面相接觸的液體又發(fā)生汽化。在壁面與相接觸的液體之間的傳熱，熱阻值很小，則表現(xiàn)為對(duì)流給熱系數(shù)很大；（2）蒸汽冷凝時(shí)，蒸汽與被加熱壁面之間的傳熱，熱阻就是由冷凝液的膜中產(chǎn)生，膜很薄，故熱阻值很小，則表現(xiàn)為對(duì)流給熱系數(shù)很大。無相變時(shí)的對(duì)流傳熱熱阻發(fā)生在層流底層中，由于在一般情況下層流底層比冷凝液的膜厚許多，故其熱阻值大許多，對(duì)流給熱系數(shù)小許多。13、有兩把外形相同的茶壺，一把為陶瓷的，一把為銀制的。將剛燒開的水同時(shí)充滿兩壺，陶壺中水溫下降比銀壺中的快，為什么？答：因?yàn)閮蓧刂糜诳諝庵?，首先主要以熱輻射的方式?duì)外界空氣散熱。陶瓷材料的黑度數(shù)值大，銀材料的黑度數(shù)值小，故在水溫降低的初始階段，陶瓷壺對(duì)外輻射傳熱速率更快，則水溫降得更快。但是，在水溫降低到較小的數(shù)值后，則會(huì)出現(xiàn)相反的狀態(tài)，因?yàn)檩椛鋫鳠崴俾示呀?jīng)很小了，則應(yīng)考慮通過壺壁材料的熱傳導(dǎo)速率了。銀材料的導(dǎo)熱系數(shù)較陶瓷材料的要大，而銀壺的壁厚較陶瓷壺的要薄，故導(dǎo)熱熱阻小，熱傳導(dǎo)速率更快。14、若串聯(lián)傳熱過程中存在著某個(gè)控制步驟，其含義是什么？答：說明在這個(gè)步驟中熱阻值最大，并且比其他步驟中的熱阻值大許多。15、傳熱基本方程式推導(dǎo)得出對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力的前提條件有哪些？答：（1）定常態(tài)換熱，兩種流體的熱容流率不變，（2）逆流換熱，（3）無熱損失。16、一列管換熱器，油走管程并達(dá)到充分湍流。用133oC的飽和蒸汽可將油從40oC加熱至80oC。若欲增加50%的油處理量，有人建議采用并聯(lián)或串聯(lián)同樣一臺(tái)換熱器的方法，以保持油的出口溫度不低于80oC，這個(gè)方案是否可行？答：（1）換熱器中的總傳熱系數(shù)K約等于油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)。若串聯(lián)同樣一臺(tái)換熱器，在每臺(tái)換熱器中的總傳熱系數(shù)K是原來的1.50.8倍，換熱面積A是原來的2倍，若保持油的出口溫度不低于80oC，串聯(lián)換熱器的平均傳熱溫度差與原來相同，故串聯(lián)換熱器的換熱速率是原來的倍。而流量增加后換熱負(fù)荷是原來的1.5倍，故這個(gè)方案可行。（2）若并聯(lián)同樣一臺(tái)換熱器，每臺(tái)換熱器中油的流速是原來的倍，每臺(tái)換熱器中的總傳熱系數(shù)K是原來的，換熱面積A是原來的2倍，若保持油的出口溫度不低于80oC，串聯(lián)換熱器的平均傳熱溫度差與原來相同，故并聯(lián)換熱器的換熱速率是原來的倍，仍然略大于所要求的換熱負(fù)荷增加的比值，故這個(gè)方案亦可行。從上述兩種的壓降來考慮，并聯(lián)換熱器的壓降會(huì)更小。17、為什么一般情況下，逆流總是優(yōu)于并流并流適用于哪些情況答：（1）在同樣的T1、T2、t1、t2四個(gè)數(shù)值時(shí)，計(jì)算所得到的平均傳熱溫度差值，逆流時(shí)的大于并流時(shí)的。平均傳熱溫度差值大，完成同樣的換熱量所需要的換熱面積小，節(jié)省換熱設(shè)備費(fèi)用。（2）逆流換熱時(shí)，熱流體的出口溫度T2可以比冷流體的出口溫度t2更低，若是以流體被加熱為目的，可以節(jié)省加熱劑的需要量；若是以流體被冷卻為目的，可以節(jié)省冷卻劑的需要量。當(dāng)然，流體之間進(jìn)行充分的換熱，這意味著換熱面積的增加。（3）并流換熱適用于對(duì)于冷流體的加熱需要嚴(yán)格控制溫升的情況。18、解決非定態(tài)換熱問題的基本方程是哪幾個(gè)？答：（1）假設(shè)任何時(shí)刻的熱流密度q與加熱面位置無關(guān)，，（2）總傳熱系數(shù)K與加熱面位置、加熱時(shí)間無關(guān)，K的表達(dá)式同定態(tài)傳熱時(shí)的表達(dá)式，（3）在時(shí)間段內(nèi)作熱量衡算，。19、在換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，為什么要限制答：為了保證較大的傳熱溫度差，以節(jié)省換熱面積。

第7章蒸發(fā)1、蒸發(fā)操作不同于一般換熱過程的主要點(diǎn)有哪些？答：（1）濃溶液在沸騰汽化過程中，常在加熱表面上析出溶質(zhì)而形垢層，使傳熱過程惡化。（2）溶液的性質(zhì)（如熱敏性、粘性）往往對(duì)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出特殊的要求。（3）溶劑汽化需要大量熱量，是大量耗熱的過程。2、提高蒸發(fā)器內(nèi)液體循環(huán)速度的意義在哪降低單程汽化率的目的是什么答：提高蒸發(fā)器內(nèi)液體循環(huán)的速度有利于增加該流體側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)，從而增加總傳熱系數(shù)，提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度。降低單程汽化率的目的是避免溶液粘度過度增加及結(jié)垢，而影響正常的液體循環(huán)，影響傳熱速率，從而影響生產(chǎn)強(qiáng)度指標(biāo)。

3、為什么要盡可能擴(kuò)大管內(nèi)沸騰時(shí)的氣液環(huán)狀流動(dòng)的區(qū)域？答：盡可能多地與加熱管相接觸，獲得熱量，增加蒸發(fā)量。4、提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)度的途徑有哪些？答：蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)度的表達(dá)式為，提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)度的途徑有：（1）提高蒸發(fā)器內(nèi)液體循環(huán)速度，增加該流體側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)，從而增加總傳熱系數(shù)，（2）避免溶液粘度過度增加及結(jié)垢，（3）提高加熱的溫度差，多效蒸發(fā)的效數(shù)不宜太多，減小效與效之間溫度差的損失。5、試分析比較單效蒸發(fā)器的間歇蒸發(fā)和連續(xù)蒸發(fā)的生產(chǎn)能力的大小。設(shè)原料液濃度、溫度，完成液濃度，加熱蒸汽壓強(qiáng)及冷凝器操作壓強(qiáng)均相等。答：（1）單效蒸發(fā)器的間歇蒸發(fā)將原料一次性投放入蒸發(fā)器中，受熱后液體循環(huán)速度大，傳熱系數(shù)大，（2）在蒸發(fā)初期溶液的濃度低，沸點(diǎn)溫度低，傳熱溫度差大，故應(yīng)是間歇蒸發(fā)的生產(chǎn)能力更大。6、多效蒸發(fā)的效數(shù)受哪些限制？答：（1）效數(shù)愈多，效與效之間溫度差的損失愈多，生產(chǎn)強(qiáng)度愈低，（2）效數(shù)愈多，設(shè)備費(fèi)用愈多，經(jīng)濟(jì)性變差。7、試比較單效與多效蒸發(fā)之優(yōu)缺點(diǎn)？答：（1）單效蒸發(fā)的生產(chǎn)強(qiáng)度大，設(shè)備費(fèi)用低。但是，生產(chǎn)能力小，生蒸汽利用的經(jīng)濟(jì)性差。（2）多效蒸發(fā)生蒸汽利用的經(jīng)濟(jì)性高，生產(chǎn)能力大。但是，生產(chǎn)強(qiáng)度小，設(shè)備費(fèi)用高。第8章氣體吸收1、吸收的目的和基本依據(jù)是什么？答：吸收的目的可有兩個(gè)方面：1）回收有用組分；2