《化工原理基本知识点》
化工原理是化学工程领域的重要基础,涵盖了流体流动、热质传递、反应工程等核心内容。以下将详细阐述文档中提到的一些关键知识点。
**一、流体流淌**
1. **压强**:压强是衡量流体内部压力的重要参数。绝压是指以绝对真空为基准的压力,表压是流体实际压力减去大气压的差值,真空度则是大气压减去流体内部的压力。流体静力学方程式表明,压强在流体内沿垂直方向随高度变化,遵循p = ρgh,其中p是压强,ρ是流体密度,g是重力加速度,h是高度。
**二、牛顿粘性定律**:描述了流体内部分子间的阻力,τ是剪切应力,dν/dy是速度梯度,μ是流体的粘度。粘度随着温度的变化而变化,液体粘度随温度升高而降低,气体则相反。
**三、连续性方程**:无质量损失的情况下,流体通过不同截面的质量流量保持恒定。对于不可压缩流体,体积流量也保持不变。
**四、柏努利方程**:反映了流体机械能的守恒,包括位能、动能和静压能。有效功率和轴功率是衡量能量转换的关键参数。
**五、流型与雷诺数**:雷诺数Re是衡量惯性力与粘性力平衡的无量纲数。Re小于某个临界值时,流体呈现层流状态,反之则为湍流。层流时,流体呈平滑流动,速度分布呈抛物线型;湍流时,流体质点混合剧烈,存在横向脉动。
**六、流淌阻力**:直管阻力主要由范宁公式描述,分为层流和湍流两种情况。局部阻力通常用阻力系数或等效长度来估算,如弯头、阀门等造成的阻力。
**七、复杂管路**:在分支管路和并联管路中,质量流量和机械能遵循连续性和伯努利方程。同时,考虑到出口动能和出口损失的关系。
**八、流量测量**:流量计分为两类,一是基于变压头(恒截面)的流量计,如皮托管、孔板流量计、文丘里流量计;二是变截面(恒压差)流量计,如转子流量计。
**二章流体输送机械**
**一、离心泵**:离心泵的核心部件包括叶轮和泵壳,叶轮负责能量转换,泵壳用于收集和导向流体。离心泵可能遇到的问题包括气缚现象(泵内气体导致无法抽液)和气蚀现象(液体在泵内局部蒸发,产生气泡破裂,损坏设备)。
**二、离心泵特性曲线**:H-Q曲线(扬程与流量的关系),N-Q曲线(功率与流量的关系),η-Q曲线(效率与流量的关系)。离心泵的工作点是这些曲线的交点,可以通过调整阀门开度、泵转速或叶轮尺寸来改变工作点和流量。
**三、离心泵的安装高度**:离心泵的吸上真空高度和气蚀余量是确保泵正常运行的关键参数,防止气蚀发生。泵的安装高度应根据最大流量计算,以确保安全。
**四、流量调节**:离心泵的流量可通过调整管路特性曲线(如阀门开度)或泵特性曲线(如改变转速、切割叶轮)来控制。并联和串联使用离心泵可以实现流量的增减。
这些基本知识点构成了化工原理的基础,理解和掌握它们对于理解和解决化工过程中的问题至关重要。