目錄緒論0.1復習筆記0.2名校考研真題詳解第1章流體流動1.1復習筆記1.2課后習題詳解1.3名?？佳姓骖}詳解第2章流體輸送機械2.1復習筆記2.2課后習題詳解2.3名校考研真題詳解第3章液體的攪拌3.1復習筆記3.2課后習題詳解3.3名?？佳姓骖}詳解第4章流體通過顆粒層的流動4.1復習筆記4.2課后習題詳解4.3名校考研真題詳解第5章顆粒的沉降和流態(tài)化5.1復習筆記5.2課后習題詳解5.3名?？佳姓骖}詳解第6章傳熱6.1復習筆記6.2課后習題詳解6.3名?？佳姓骖}詳解第7章蒸發(fā)7.1復習筆記7.2課后習題詳解7.3名?？佳姓骖}詳解第8章氣體吸收8.1復習筆記8.2課后習題詳解8.3名?？佳姓骖}詳解第9章液體精餾9.1復習筆記9.2課后習題詳解9.3名?？佳姓骖}詳解第10章氣液傳質(zhì)設備10.1復習筆記10.2課后習題詳解10.3名校考研真題詳解第11章液液萃取11.1復習筆記11.2課后習題詳解11.3名?？佳姓骖}詳解第12章其他傳質(zhì)分離方法12.1復習筆記12.2課后習題詳解12.3名?？佳姓骖}詳解第13章熱、質(zhì)同時傳遞的過程13.1復習筆記13.2課后習題詳解13.3名?？佳姓骖}詳解第14章固體干燥14.1復習筆記14.2課后習題詳解14.3名?？佳姓骖}詳解緒論0.1復習筆記一、化工生產(chǎn)過程1．化學工業(yè)的定義化學工業(yè)是對原料進行化學加工以獲得有用產(chǎn)品的工業(yè)，核心是化學反應過程及其設備——反應器。2．化工生產(chǎn)的要求為使反應器內(nèi)保持適宜的壓力、溫度和物料的組成等條件，原料需經(jīng)過前處理。前處理是指原料經(jīng)過的一系列預處理以除去雜質(zhì)，達到必要的純度、溫度和壓力的過程。反應產(chǎn)物同樣需要經(jīng)過各種后處理過程加以精制。二、單元操作1．單元操作的分類按操作的目的可分為：（1）物料的增壓、減壓和輸送；（2）物料的混合或分散；（3）物料的加熱或冷卻；（4）非均相混合物的分離；（5）均相混合物的分離。2．常用單元操作及內(nèi)容（1）常見單元操作單元操作是按物理過程的目的，兼顧過程的原理、相態(tài)，將各種前、后處理歸納成的系列操作，如表0-1所示。表0-1（2）單元操作的內(nèi)容各單元操作的內(nèi)容包括：過程和設備。三、“化工原理”課程的兩條主線1．傳遞過程（1）動量傳遞過程（單相或多相流動）；（2）熱量傳遞過程——傳熱；（3）物質(zhì)傳遞過程——傳質(zhì)。表0-1中各單元操作皆屬傳遞過程。傳遞過程成為統(tǒng)一的研究對象，也是聯(lián)系各單元操作的一條主線。2．研究工程問題的方法論（1）兩種基本的研究方法①實驗研究方法，即經(jīng)驗的方法；②數(shù)學模型方法，即半理論、半經(jīng)驗的方法。（2）方法論的必要性實驗研究方法避免了方程的建立，直接用實驗測取各變量之間的聯(lián)系。當實驗工作遍歷各種規(guī)格的設備和各種不同的物料時，實驗研究的方法論可使實驗結(jié)果在幾何尺寸上能“由小見大”，在物料品種上能“由此及彼”。0.2名?？佳姓骖}詳解一、簡答題什么是化工原理中的三傳？試論述三傳的可比擬性。[中山大學2010研]答：化工原理的三傳：質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞。三傳的類比：（1）傳遞本質(zhì)類比①動量傳遞是由于流體層之間速度不等，動量將從速度大處向速度小處傳遞。②熱量傳遞是流體內(nèi)部因溫度不同，有熱量從高溫處向低溫處傳遞。③質(zhì)量傳遞是因物質(zhì)在流體內(nèi)存在濃度差，物質(zhì)將從濃度高處向濃度低處傳遞。（2）基礎定律數(shù)學模型類比①動量傳遞的牛頓粘性定律。②熱量傳遞的傅立葉定律。③質(zhì)量傳遞的費克擴散定律。（3）物性系數(shù)類比①粘度系數(shù)。②導熱系數(shù)。③分子擴散系數(shù)。第1章流體流動1.1復習筆記一、概述1．流體流動的考察方法（1）運動的描述方法①拉格朗日法：選定一個流體質(zhì)點并跟蹤觀察，進而描述其運動參數(shù)（如位移、速度等）與時間的關系。②歐拉法：在固定空間位置上觀察流體質(zhì)點的運動情況，如空間各點的速度、壓強、密度等，進而直接描述各有關運動參數(shù)在空間各點的分布情況及變化。流體質(zhì)點不是真正幾何意義上的點，而是具有質(zhì)點尺寸的點。（2）定態(tài)流動定態(tài)流動是指運動空間各點的狀態(tài)不隨時間變化的流動。（3）流線與軌線軌線是指某一流體質(zhì)點的運動軌跡。它是由拉格朗日法考察流體運動所得。流線是采用歐拉法考察的結(jié)果。流線上各點的切線表示同一時刻各點的速度方向。同一點在指定的某一時刻只有一個速度，所以各流線不相交。軌線描述的是同一質(zhì)點在不同時間的位置，而流線描述的是同一瞬間不同質(zhì)點的速度方向聯(lián)線。在定態(tài)流動時流線與軌線重合。2．流體流動中的作用力（1）體積力體積力（質(zhì)量力）作用于流體的每一個質(zhì)點上，并與流體的質(zhì)量成正比。（2）表面力——壓力與剪力表面力與表面積成正比。若取流體中任一微小平面，作用于其上的表面力可分為垂直于表面的力和平行于表面的力。前者稱為壓力，后者稱為剪力（或切力）。單位面積上所受的壓力稱為壓強；單位面積上所受的剪力稱為剪應力。（3）剪應力單位面積的切向力（F/A）稱為剪應力τ。對大多數(shù)流體，剪應力τ服從牛頓黏性定律。式中du/dy——法向速度梯度，l/s，μ——流體的黏度，N·s/m2，即Pa·s；τ——剪應力，Pa。牛頓黏性定律指出，剪應力與法向速度梯度成正比，與法向壓力無關。（4）黏度①定義粘度是指流體抵抗變形的能力。通常液體的黏度隨溫度增加而減小，氣體的黏度遠小于液體的黏度，隨溫度上升而增大。②單位黏度的單位為Pa·s，較早的手冊也常用泊（達因·秒/厘米2）或厘泊（0.01泊）表示。1cP（厘泊）＝10－3Pa·s黏度μ和密度ρ常以比值的形式出現(xiàn)，定義ν稱為運動黏度，在SI單位中以m2/s表示。μ又稱為動力黏度。3．流體流動中的機械能流體所含的能量包括內(nèi)能和機械能。固體質(zhì)點運動時的機械能有兩種形式：位能和動能。而流動流體中除位能、動能外還存在另一種機械能——壓強能。二、流體靜力學1．靜壓強在空間的分布（1）靜壓強在靜止流體中，作用于某一點不同方向上的壓強在數(shù)值上是相等的。（2）流體微元的受力平衡設從靜止流體中取一立方體流體微元，中心點A的坐標為（x，y，z）。立方體各邊分別與坐標軸ox、oy、oz平行，邊長分別為δx、δy、δz，如圖1-1所示。作用于流體微元上的力有表面力與體積力兩種。圖1-1流體微元的受力平衡（3）歐拉平衡方程等式左方為單位質(zhì)量流體所受的體積力和壓力。（4）靜力學平衡方程對于靜止流體中任意兩點1和2，如圖1-2所示。上述三式僅適用于在重力場中靜止的不可壓縮流體，表明靜壓強僅與垂直位置有關，而與水平位置無關。圖1-2重力場中的靜壓強分布2．壓強能與位能位能與壓強能都是勢能。表明，靜止流體存在著兩種形式的勢能（位能和壓強能），在同一種靜止流體中處于不同位置的微元位能和壓強能各不相同，但總勢能保持不變。3．壓強的表示方法（1）壓強的表示方法可直接以Pa表示，在壓強不大時，工程上常間接地以流體柱高度表示，如用米水柱或毫米汞柱等。液柱高度h與壓強的關系為p＝ρgh注意：當以液柱高度h表示壓強時，必須同時指明為何種流體。（2）壓強的基準壓強的大小常以兩種不同的基準來表示：①絕對真空；②大氣壓強。以絕對真空為基準測得的壓強稱為絕對壓強，以大氣壓強為基準測得的壓強稱為表壓或真空度。表壓＝絕對壓－大氣壓真空度＝大氣壓－絕對壓4．壓強的靜力學測量方法（1）簡單測壓管最簡單的測壓管如圖1-3所示。儲液罐的A點為測壓口。測壓口與一玻璃管連接。玻璃管的另一端與大氣相通。由玻璃管中的液面高度獲得讀數(shù)R，用靜力學原理得PA＝Pa＋RρgA點的表壓為PA－Pa＝Rρg圖1-3簡單測壓管（2）U形測壓管圖1-4表示用U形測壓管測量容器中的A點壓強。在U形玻璃管內(nèi)放有某種液體作為指示液。指示液必須與被測流體不發(fā)生化學反應且不互溶，密度ρi大于被測流體的密度ρ。圖1-4U形測壓管由靜力學原理可知，在同一種靜止流體內(nèi)部等高面即是等壓面。圖1-4中1、2兩點的壓強相等，由此可求得A點的壓強為A點的表壓為若容器內(nèi)為氣體，則由氣柱h1造成的靜壓強可以忽略，得U形測壓管的指示液讀數(shù)R表示A點壓強與大氣壓之差，讀數(shù)R即為A點的表壓。（3）U形壓差計如U形測壓管的兩端分別與兩個測壓口相連，則可以測得兩測壓點之間的壓差，故稱為壓差計。圖1-4表示u形壓差計測量均勻管內(nèi)作定態(tài)流動時A、B兩點的壓差。因U形管內(nèi)的指示液處于靜止狀態(tài)，故位于同一水平面1、2兩點的壓強相等，故有：當兩測壓口處于等高面上，zA＝zB（即被測管路水平放置）時，U形壓差計才能直接測得兩點的壓差。對一般情況，壓差由下式計算同樣的壓差，用U形壓差計測量的讀數(shù)R與密度差（ρi－ρ）有關，故應妥善選擇指示液的密度ρi使讀數(shù)R在適宜的范圍內(nèi)。，三、流體流動中的守恒原理1．質(zhì)量守恒（1）流量流量是指單位時間內(nèi)流過管路某一截面的物質(zhì)量。流過的量如以體積表示，稱為體積流量，以符號qV表示，常用的單位有m3/s或m3/h；如以質(zhì)量表示，則稱為質(zhì)量流量，以符號qm表示，常用的單位有kg/s或kg/h。體積流量qV與質(zhì)量流量qm間存在如下關系：qm＝qVρ式中，ρ為流體的密度，kg/m3。注意：流量是一種瞬時的特性。不是某段時間內(nèi)累計流過的量。當流體作定態(tài)流動時，流量不隨時間而變。（2）平均流速流速是指單位時間內(nèi)流體在流動方向上流經(jīng)的距離，以符號u表示，單位為m/s。平均流速與流量的關系為或式中，G稱為質(zhì)量流速，亦稱為質(zhì)量通量，其單位為kg/（m2·s）。圖1-5控制體中的質(zhì)量守恒（3）質(zhì)量守恒方程式中A1、A2——管段兩端的橫截面積，m2；ū1、ū2——管段兩端面處的平均流速，m/s；ρ1、ρ2——管段兩端面處的流體密度，kg/m。對不可壓縮流體，ρ為常數(shù)。上式表明，因受質(zhì)量守恒原理的約束，不可壓縮流體的平均流速只隨管截面的變化而變化，即截面增加，流速減?。唤孛鏈p小，流速增加。流體在均勻直管內(nèi)作定態(tài)流動時，平均流速ū沿流程保持定值，不因內(nèi)摩擦而減速。2．機械能守恒（1）柏努利方程（沿軌線的柏努利方程方程）僅適用于重力場不可壓縮的理想流體作定態(tài)流動的情況。表示在流動的流體中存在著三種形式的機械能，即位能、壓強能、動能。三種機械能可相互轉(zhuǎn)換，但總和保持不變。（2）柏努利方程的幾何意義柏努利方程以單位重量流體為基準的表達形式物理意義：左端各項為單位重量流體所具有的機械能，與高度單位一致，在SI制中為每牛頓重量流體具有的能量焦耳，即J/N＝m。描述了流體在管道流動時的壓力變化規(guī)律。3．動量守恒（1）管流中的動量守恒作用于控制體內(nèi)流體上的外力的合力＝單位時間內(nèi)流出控制體的動量－單位時間內(nèi)進入控制體的動量＋單位時間內(nèi)控制體中流體動量的累積量（2）動量守恒定律和機械能守恒定律的關系動量守恒定律和機械能守恒定律都從牛頓第二定律出發(fā)導出，兩者都反映了流動流體各運動參數(shù)的變化規(guī)律。流動流體必須同時遵循這兩個規(guī)律，但在實際應用的場合上卻有所不同。若問題本身要求的是流體對壁面的作用力，則必須使用動量守恒定律。四、流體流動的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1．流動的類型層流和湍流可以將雷諾數(shù)Re＝作為流型的判據(jù)：（1）當Re＜2000時，必定出現(xiàn)層流，為層流區(qū)；（2）當2000＜Re＜4000時，有時出現(xiàn)層流，有時出現(xiàn)湍流，依賴于環(huán)境，為過渡區(qū)；（3）當Re＞4000時，一般出現(xiàn)湍流，為湍流區(qū)。層流與湍流的實質(zhì)差別是有無徑向脈動。以Re為判據(jù)將流動劃分為三個區(qū)：層流區(qū)、過渡區(qū)、湍流區(qū)。過渡區(qū)并非表示一種過渡的流型，它表示在此區(qū)內(nèi)可能出現(xiàn)層流也可能出現(xiàn)湍流。2．雷諾數(shù)的物理意義雷諾數(shù)表征了流動流體慣性力與黏性力之比。3．邊界層及邊界層脫體（1）邊界層邊界層是指流速降為末受邊壁影響流速（來流速度u0）的99％以內(nèi)的區(qū)域。圖1-6平壁上的邊界層（2）邊界層的劃分邊界層按流型仍有層流邊界層和湍流邊界層之分。將湍流流動分為湍流核心和層流內(nèi)層兩個部分。層流內(nèi)層一般很薄，厚度隨Re的增大而減小。在湍流核心內(nèi)，徑向的傳遞過程因速度的脈動而大大強化。而在層流內(nèi)層中，徑向的傳遞只依賴于分子運動。因此，層流內(nèi)層成為傳遞過程主要阻力之所在。（3）邊界層的分離現(xiàn)象如果在流速均勻的流體中放置的不是平板，而是其他具有大曲率的物體，如球體或圓柱體，則邊界層的情況有顯著的不同。圖1-7流體對圓柱體的繞流如圖1-7中C-C′所示，該線與邊界層上緣之間的區(qū)域即成為脫離了物體的邊界層。該現(xiàn)象稱為邊界層的分離或脫體。在C-C′線以下，流體在逆壓強梯度推動下倒流。在柱體的后部產(chǎn)生大量旋渦，造成機械能耗損，表現(xiàn)為流體的阻力損失增大。由上述可知：①流道擴大時必造成逆壓強梯度；②逆壓強梯度容易造成邊界層的分離；③邊界層分離造成大量旋渦，大大增加機械能消耗。4．圓管內(nèi)流體運動的數(shù)學描述（1）剪應力分布剪應力分布與流動截面的幾何形狀有關，與流體種類、層流或湍流無關，即對層流和湍流皆適用。（2）層流時的速度分布層流時圓管截面上的速度呈拋物線分布，平均速度為管中心最大速度的一半。（3）圓管內(nèi)湍流的速度分布湍流時截面速度分布比層流時均勻得多。在發(fā)達的湍流情況下，平均速度約為最大流速的0.8倍。五、阻力損失1．直管阻力和局部阻力化工管路主要由兩部分組成：（1）直管；（2）彎頭、三通、閥門等各種管件。直管造成的機械能損失稱為直管阻力損失（沿程阻力損失）；管件造成的機械能損失稱為局部阻力損失。對于通常的管路，無論是直管阻力或局部阻力，也無論是層流或湍流，阻力損失均主要表現(xiàn)為流體勢能的降低。流體在直管中作層流流動時，因阻力損失造成的勢能差可用下式表示：上稱為泊謖葉方程。層流阻力損失為2．湍流時直管阻力損失的實驗研究方法（1）實驗研究的基本步驟①析因?qū)嶒灐獙ふ矣绊戇^程的主要因素；②規(guī)劃實驗——減少實驗工作量。（2）量綱分析法量綱分析法是通過將變量組合成無量綱數(shù)群，從而減少實驗自變量的個數(shù)，大幅度地減少實驗次數(shù)。（3）量綱一致性量綱一致性是指任何物理方程的等式兩邊或方程中的每一項均具有相同的量綱，它是量綱分析法的基礎。3．直管阻力損失的計算式（1）統(tǒng)一的表達方式式中摩擦系數(shù)λ為Re數(shù)和相對粗糙度的函數(shù)，即（2）摩擦系數(shù)λ對Re＜2000的層流直管流動，湍流時的摩擦系數(shù)λ可用下式計算在Re＝2000～4000的過渡區(qū)內(nèi)，管內(nèi)流型因環(huán)境而異，摩擦系數(shù)波動。工程上為安全計，常作湍流處理。當Re＞4000，流動進入湍流區(qū)，摩擦系數(shù)A隨雷諾數(shù)Re的增大而減小。至足夠大的Re后，λ不再隨Re而變，其值僅取決于相對粗糙度ε/d。（3）非圓形管的當量直徑4．局部阻力損失（1）原因局部阻力損失是由于流道的急劇變化使流動邊界層分離，所產(chǎn)生的大量旋渦消耗了機械能。（2）局部阻力損失的計算①近似地認為局部阻力損失服從平方定律式中，ζ為局部阻力系數(shù)，由實驗測定。②近似地認為局部阻力損失可以相當于某個長度的直管，即式中，le為管件的當量長度，由實驗測得。六、流體輸送管路的計算1．阻力對管內(nèi)流動的影響（1）簡單管路①任何局部阻力系數(shù)的增加將使管內(nèi)的流量下降；②下游阻力增大將使上游壓強上升；③上游阻力增大將使下游壓強下降；④阻力損失總是表現(xiàn)為流體機械能的降低，在等徑管中則為總勢能（以虛擬壓強表示）的降低。圖1-8簡單管路（2）分支管路①總管阻力可以忽略，支管阻力為主且接近為一常數(shù)。閥A關小僅使該支管的流量發(fā)生變化，但對支管B的流量幾乎沒有影響，即任一支管情況的改變不致影響其他支管的流量。②總管阻力為主，支管阻力可以忽略與下游出口端虛擬壓強或相近，總管中的總流量將不因支管情況而變。閥A的啟閉不影響總流量，僅改變了各支管間的流量的分配。圖1-9分支管路（3）匯合管路圖1-10為最簡單的匯合管路，設下游閥門全開時兩高位槽中的流體流下在0點匯合。將閥門關小，qV3下降，交匯點0虛擬壓強升高。qV1、qV2同時降低，但因，qV2下降更快。當閥門關小至一定程度，因，致使qV2＝0；繼續(xù)關小閥門則qV2將作反向流動。圖1-10匯合管路2．管路計算（1）簡單管路的數(shù)學描述①質(zhì)量守恒式②機械能衡算式③摩擦系數(shù)計算式（2）管路計算的類型①分支與匯合管路的計算在如圖1-11所示的管路中，根據(jù)管段2-0內(nèi)的流向，可能是分支管路，也可能是匯合管路。不論是分支還是匯合，在交點0都會產(chǎn)生動量交換。在動量交換過程中，一方面造成局部能量損失，同時在各流股之間還有能量轉(zhuǎn)移。圖1-11分支與匯合管路的計算②并聯(lián)管路的計算并聯(lián)管路任一支管，阻力損失是相等的，即若忽略分流點與合流點的局部阻力損失，各管段的阻力損失可按下式計算。式中，li為支管長度，包括了各局部阻力的當量長度。并聯(lián)管路各支管的流量分配：如只有三個支管，則由質(zhì)量守恒知總流量圖1-12并聯(lián)管路七、流速和流量的測定1．皮托管（1）皮托管的測速原理測速裝置如圖1－13所示。考察圖1-13中從A點到B點的流線，由于B點速度為零，所以B點的總勢能應等于A點的勢能與動能之和。B點稱為駐點。利用駐點與A點的勢能差可以測得管中的流速。式中，ρi為U形壓差計中指示液的密度。皮托管測得的是點速度。圖1-13皮托管測速示意圖（2）皮托管的安裝注意事項：①必須保證測量點位于速度分布穩(wěn)定段。要求測量點的上、下游最好各有50d以上長度（d為管徑）的直管距離，至少也應在（8～12）d以上。②必須保證皮托管口截面嚴格垂直于流動方向。否則，任何偏離都將造成負的偏差。③皮托管直徑d。應小于管徑d的1/50，即d0＜d/50。2．孔板流量計（1）孔板流量計的測量原理孔板流量見圖1-14。當流體通過孔板時，因流道縮小使流速增加，降低了勢能。流體流過孔板后，由于慣性，實際流道將繼續(xù)縮小至截面2（縮脈）為止。圖1-14孔板流量計示意圖孔板的流量計算式為（2）孔板流量計的安裝和阻力損失孔板流量計安裝時，在上游和下游必須分別有（15～40）d和5d的直管距離?？装辶髁坑嫷娜秉c是阻力損失大。這一阻力損失是由于流體與孔板的摩擦阻力，尤其是縮脈后流道突然擴大形成大量旋渦造成的。3．文丘里流量計如圖1-15所示的漸縮漸擴管，避免了突然的縮小和突然的擴大，可以大大地降低阻力損失。這種管稱為文丘里管，用于測量流量時，亦稱為文丘里流量計（或文氏流量計）。圖1-15文丘里流量計文丘里管的主要優(yōu)點是能耗少，大多用于低壓氣體的輸送。4．轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計的結(jié)構(gòu)如圖1-16所示。圖1-16轉(zhuǎn)子流量計1－錐形硬玻璃管；2－刻度；3－突緣填函蓋板；4－轉(zhuǎn)子圖1-16中將轉(zhuǎn)子簡化為一圓柱體。當轉(zhuǎn)子處于平衡位置時，流體作用于轉(zhuǎn)子的力應與轉(zhuǎn)子重力相等。轉(zhuǎn)子流量計的流速計算公式：轉(zhuǎn)子流量計的體積流量為轉(zhuǎn)子流量計的特點——恒流速、恒壓差八、非牛頓流體的流動1．非牛頓流體的基本特性在層流流動時并不服從牛頓黏性定律的流體統(tǒng)稱非牛頓流體。（1）假塑性在剪切率很低的范圍內(nèi)，黏度為一常數(shù)，其值相對較大；而后隨剪切率增高，黏度下降，稱為剪切稀化現(xiàn)象，或假塑性。當剪切率很大時，黏度又趨于一常數(shù)，其值較低。（2）漲塑性多數(shù)非牛頓流體表現(xiàn)為剪切稀化的假塑性行為，但少數(shù)濃懸浮體（如淀粉水漿）在某剪切率范圍內(nèi)表現(xiàn)出剪切增稠的漲塑性，即黏度隨剪切率增大而升高。（3）屈服應力含固體量較多的懸浮體常表現(xiàn)出塑性的力學特征，即只有當施加的剪應力大于某一臨界值之后才開始流動，此臨界值稱為屈服應力。（4）依時性不少非牛頓流體受力產(chǎn)生的du/dy還與剪應力τ的作用時間有關。隨τ作用時間的延續(xù)，du/dy增大，黏度變小。①觸變性：當一定的剪應力τ所作用的時間足夠長后，黏度達到定態(tài)的平衡值。②震凝性：黏度隨剪切力作用時間延長而增大的行為則稱為震凝性。2．非牛頓流體的層流流動廣義地說，描述剪應力與剪切率之間關系方程稱為流體的本構(gòu)方程，牛頓流體的本構(gòu)方程就是牛頓黏性定律。3．非牛頓流體的湍流流動與減阻現(xiàn)象（1）冪律流體管內(nèi)湍流的流動阻力冪律流體在光滑管中作湍流流動時范寧摩擦因子為（2）湍流減阻湍流減阻是指在水或有機液中加入微量高分子物而成為稀溶液時，可明顯降低其湍流流動阻力的現(xiàn)象。減阻效果常與管徑、高分子物的種類、濃度等因素有關，且當Re超過某一臨界值后才有明顯效果。當溶液流經(jīng)泵、閥門時遭受高剪切后，由于高分子鏈的斷裂，減阻效果下降。1.2課后習題詳解（一）習題靜壓強及其應用1-1用如圖1-1所示的u形壓差計測量管路A點的壓強，u形壓差計與管路的連接導管中充滿水。指示劑為汞，讀數(shù)R＝120mm，當?shù)卮髿鈮篜a為101.3kPa，試求：（1）A點的絕對壓強，Pa；（2）A點的表壓，Pa。圖l-1解：已知：求：PA（絕）（Pa），PA（表）（Pa）。以1-2-3為等壓面，列靜力學方程：1-2為測量腐蝕性液體貯槽中的存液量，采用圖1-2所示的裝置。測量時通入壓縮空氣，控制調(diào)節(jié)閥使空氣緩慢地鼓泡通過觀察瓶。今測得U形壓差計讀數(shù)為R＝130mm，通氣管距貯槽底面h＝20cm，貯槽直徑為2m，液體密度為980kg/m3。試求貯槽內(nèi)液體的儲存量為多少噸？圖1-2解：已知：管道中空氣緩慢流動。求：儲槽內(nèi)液體的儲存量W。（1）管道內(nèi)空氣緩慢鼓泡u＝0，可用靜力學原理求解。（2）空氣的ρ很小，忽略空氣柱的影響?！唷?-3一敞口貯槽內(nèi)盛20℃的苯，苯的密度為880kg/m3。液面距槽底9m，槽底側(cè)面有一直徑為500mm的入孔，其中心距槽底600mm，入孔覆以孔蓋，試求：（1）入孔蓋共受多少液柱靜壓力，以N表示；（2）槽底面所受的壓強是多少Pa？解：已知：T＝20℃（苯），求：（1）入孔蓋受力F（N）；（2）槽底壓強P（Pa）。（1）由于入孔蓋對中心水平線有對稱性，且靜壓強隨深度作線性變化，所以能夠以孔蓋中心處的壓強對全面積求積得F。（2）P=ρgH=880×9.81×9=7.77×104（Pa）1-4如圖1-3所示為一油水分離器。油與水的混合物連續(xù)進入該器，利用密度不同使油和水分層。油由上部溢出，水由底部經(jīng)一倒置的U形管連續(xù)排出。該管頂部用一管道與分離器上方相通，使兩處壓強相等。已知觀察鏡的中心離溢油口的垂直距離Hs＝500mm，油的密度為780kg/m3，水的密度為1000kg/m3。今欲使油水分界面維持在觀察鏡中心處，問倒置U形出口管頂部距分界面的垂直距離H應為多少？因液體在器內(nèi)及管內(nèi)的流動緩慢，本題可作靜力學處理。圖1-3解：已知：求：H（m）。假定：由于液體流動速度緩慢，可作靜力學處理1-5如圖1-4所示復式U形壓差計測定水管A、B兩點的壓差。指示液為汞，其間充滿水。今測得h1＝1.20m，h2＝0.3m，h3＝1.30m，h4＝0.25m。試以Pa為單位表示A、B兩點的壓差△p。圖1-4解：已知：求：又ZA＝ZB1-6如圖1-5所示為一氣柜，其內(nèi)徑9m，鐘罩及其附件共重10t，忽略其浸在水中部分所受之浮力，進入氣柜的氣速很低，動能及阻力可忽略。求鐘罩上浮時，氣柜內(nèi)氣體的壓強和鐘罩內(nèi)外水位差△h（即“水封高”）為多少？圖1-5解：已知：D＝9m，m＝10t求：設大氣壓為P0，由題設條件知可用靜力學求解。1-7如圖1-6所示的氣液直接接觸混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，凝液與水沿大氣腿流至地溝排出，現(xiàn)已知器內(nèi)真空度為82kPa，當?shù)卮髿鈮簽?00kPa，問器內(nèi)絕對壓為多少Pa？并估計大氣腿內(nèi)的水柱高度H為多少米？圖1-6解：已知：P（真）＝82kPa，Pa＝100kPa，求：P（絕），HP（絕）＝Pa－P（真）＝100－82＝18kPaP（絕）＋ρgH＝Pa1-8如圖1-7所示，在A、B兩容器的上、下各接一壓差計，兩壓差計的指示液相同，其密度均為ρi。容器及測壓導管中均充滿水，試求：（1）讀數(shù)R與H之間的關系；（2）A點和B點靜壓強之間的關系。圖1-7解：已知：ρA＝ρB＝ρ求：（1）R與H之關系，（2）PA與PB之關系。（1）由靜力學可知：∴R＝H（2）∴PA＞PB1-9測量氣體的微小壓強差，可用如圖1-8所示的雙液杯式微差壓計。兩杯中放有密度為ρ1的液體，U形管下部指示液密度為ρ2，管與杯的直徑之比d/D。試證氣罐中的壓強PB可用下式計算：圖1-8證明：已知：如圖1-8所示，求證：作1-1等壓面，由靜力學方程得即1-10試利用流體平衡的一般表達式（1-9）推導大氣壓P與海拔高度h之間的關系。設海平面處的大氣壓強為Pa，大氣可視作等溫的理想氣體。解：已知：大氣為理想氣體。求：大氣壓與海拔高度h之間的關系大氣層僅考慮重力，所以又理想氣體其中M為氣體平均分子量，R為氣體通用常數(shù)。積分整理得質(zhì)量守恒1-11某廠用Φ114mm×4.5mm的鋼管輸送壓強（絕壓）P＝2MPa、溫度為20℃的空氣，流量（標準狀態(tài)：0℃，101.325kPa）為6300m3/h。試求空氣在管道中的流速、質(zhì)量流量和質(zhì)量流速。解：已知：鋼管φ114×4.5mm，P＝2MPa（絕），T＝20℃，空氣流量qvo＝6300m3/h（標準狀態(tài)）。求：（1）（2）＝11.0×23.81＝261.9（kg/m2·s）（3）機械能守恒1-12水以60m3/h的流量在一傾斜管中流過，此管的內(nèi)徑由100mm突然擴大到200mm，如圖1-9所示。A、B兩點的垂直距離為0.2m。在此兩點間連接一U形壓差計，指示液為四氯化碳，其密度為1630kg/m3。若忽略阻力損失，試求：（1）U形管兩側(cè)的指示液液面哪側(cè)高，相差多少mm？（2）若將上述擴大管路改為水平放置，壓差計的讀數(shù)有何變化？解：已知：。求：（1）指示劑哪側(cè)高，R＝？（2）擴大管道改為水平放置，壓差計的讀數(shù)有何變化？（1）取A、B兩個管截面列伯努利方程得∴PA＜PB因而指示液界左高右低（2）若改為水平放置后，由于UA、UB不變，則也不變，由，因此R值不變，即壓差計指示的總勢能差。圖1-91-13某鼓風機吸入管直徑為200mm，在喇叭形進口處測得U形壓差計讀數(shù)R＝25mm，指示劑為水，見圖1-10。若不計阻力損失，空氣的密度為1.2kg/m3，試求管路內(nèi)空氣的流量。圖1-10解：已知：d＝200mm，R＝25mm，。求：qv（m3/h）列1-2兩截面伯努利方程由U形壓差計，（忽略空氣柱）1-14如圖1-11所示為馬利奧特容器，其上部密封，液體由下部小孔流出。當液體流出時，容器上部形成負壓，外界空氣自中央細管吸入。試以如圖1-11所示尺寸計算容器內(nèi)液面下降0.5m所需的時間。小孔直徑為10mm。設小孔的孔流系數(shù)C0＝0.62。圖1-11解：已知：H＝0.8m，h＝0.6m，D＝0.6m，d＝10mm，Co＝0.62.列1-2截面伯努利方程，小孔中心處為基準面小孔實際流速∵液面下降0.5m＜h＝0.6m∴液體下降過程中小孔流速不變，則1-15水以3.77×10-3m3/s的流量流經(jīng)一擴大管段。細管直徑d＝40mm，粗管直徑D＝80mm，倒U形壓差計中水位差R＝170mm，見圖1-12。求水流經(jīng)該擴大管段的阻力損失Hf，以J/N表示。圖1-12解：已知：求：Hf（J/N）列1-2界面的伯努利方程1-16如圖1-13所示為30℃的水由高位槽流經(jīng)直徑不等的兩管段。上部細管直徑為20mm，下部粗管直徑為36mm。不計所有阻力損失，管路中何處壓強最低？該處的水是否會發(fā)生汽化現(xiàn)象？圖1-l3解：已知：30℃（水），d1＝20mm，d2＝36mm，不計h。求：Pmin位置，是否汽化？查30℃水，Pv＝4241N/m2從1截面到2截面列伯努利方程再從1截面到任一截面（在1-2之間）列伯努利方程，則：為定值，當為最大時，Px＝Pmin顯然細管中u最大，在細管最上端，可望達到最大。∴在該處將發(fā)生汽化現(xiàn)象1-17在一水平管路中流著密度為ρ的液體，收縮管前后的壓差為（P1-P2），管截面積為A1及A2，見圖1-14。忽略阻力損失，試列出流速u1和u2的計算式。圖1-l4解：已知：不計。求：u1，u2表達式由1至2截面列伯努利方程動量守恒1-18如圖1-15所示。水由噴嘴噴入大氣，流量QV＝0.025m3/s，d1＝80mm，d2＝40mm，P1（表壓）＝0.8MPa。求水流對噴嘴的作用力。圖1-15解：已知：P2＝Pa；qv＝0.025m3/s，d1＝80mm，d2＝40mm，P1（表）＝0.8MPa，ρ＝1000kg/m3。求：水流對噴嘴的作用力（N）設F為噴嘴對控制體的作用力，則由動量守恒得1-19流體流經(jīng)突然擴大管路時伴有機械能損失，見圖1-16。試用動量守恒定律證明其中A1、A2分別為1、2截面面積，U1為小管中的流速。提示：可假定Fn＝P1（A2-A1），并忽略管壁對流體的摩擦阻力Ff。圖1-16證明：已知：流體突然擴大，有阻力損失，求證：假定Fn＝P1（A2－A1），忽略管壁摩擦阻力定態(tài)流動下有動量守恒方程代入Fn＝P1（A2－A1）及質(zhì)量守恒方程ρu1A1＝ρu2A2整理得P2-P1＝ρu2（u1－u2）取1-1截面至2-2截面列伯努利方程∵z1＝z2，代入得：又∴1-20水由直徑為0.04m的噴口流出，流速為uj＝20m/s。另一股水流以us＝0.5m/s的流速在噴嘴外的導管環(huán)隙中流動，導管直徑為d＝0.10m。設圖1-17中截面l各點虛擬壓強p1相同，截面2處流速分布均勻，并忽略截面1至2間管壁對流體的摩擦力，求：（1）截面2處的水流速度u2；（2）如圖1-17所示U形壓差計的讀數(shù)R。圖1-17解：已知：截面1各點相同，截面2處速度分布均勻，忽略1，2間管壁對流體的摩擦力，求：（1）u2；（2）U形壓差計讀數(shù)R（1）（質(zhì)量守恒）（2）由1截面至2截面列動量守恒方程，則∴流體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1-21如圖1-18所示為活塞在汽缸中以0.8m/s的速度運動，活塞與汽缸間的縫隙中充滿潤滑油。已知汽缸內(nèi)徑D＝100mm，活塞外徑d＝99.96mm，寬度L＝120mm，潤滑油黏度為100mPa·s。油在汽缸壁與活塞側(cè)面之間的流動為層流，求作用于活塞側(cè)面的黏性力。圖1-18解：已知：（潤滑油），流動為層流。求：粘性力F。層流∴隙縫∵即剪切力變化極小，∵即速度分布可視作線性。得1-22如圖1-19所示為一毛細管黏度計，刻度a至b間的體積為3.5mL，毛細管直徑為1mm。若液體由液面a降至b需要時間80s，求此液體的運動黏度。圖1-19提示：毛細管兩端b和c的壓強都是0.1MPa，a與b間的壓強差別及毛細管表面張力的影響均忽略不計。解：已知：求：運動粘度ν設毛細管中為層流，則從b截面到c截面列伯努利方程：∵，忽略液柱∴滿足假定，計算成立。1-23湍流時圓管的速度分布經(jīng)驗式為試計算（1）之值；（2）動能校正系數(shù)α之值。解：已知：湍流時求：（1）的值；（2）動能校正系數(shù)；積分變換1-24如圖1-20所示。黏度為μ、密度為ρ的液膜沿垂直平壁自上而下做均速層流流動，平壁的寬度為B，高度為H。現(xiàn)將坐標原點放在液面處，取液層厚度為y的一層流體作力平衡。該層流體所受重力為（yBH）ρg。此層流體流下時受相鄰液層的阻力為τBH。求剪應力τ與y的關系。并用牛頓黏性定律代入，以推導液層的速度分布。并證明單位平壁寬度液體的體積流量為式中δ為液膜厚度。圖1-20證明：已知：粘度μ，密度ρ，液膜厚δ，平壁寬度B，高度為H，均速層流流動。求證：。取一高為H，寬為B，厚為y的控制體在垂直方向上均速運動。層流流動，即。管路計算1-25如圖1-21所示。某水泵的吸入口與水池液面的垂直距離為3m，吸入管直徑為50mm的水煤氣管（ε＝0.2mm）。管下端裝有一帶濾水網(wǎng)的底閥，泵吸入口附近裝一真空表。底閥至真空表間的直管長8m，其間有一個90°標準彎頭。試估計當泵的吸水量為20m3/h、操作溫度為20℃時真空表的讀數(shù)為多少kPa？又問當泵的吸水量增加時，該真空表的讀數(shù)是增大還是減少？圖1-21解：已知：彎頭一只，底閥一只，。求：（1）P（真）；（2）qv增加，P（真）如何變化？（1）列1-2截面伯努利方程查莫迪圖得λ＝0.029并查得底閥ζ＝10，90°彎頭ζ＝0.75，∑ζ＝10.75∴P（真）（2）由當qv↑，u↑，hf↑∴P（真）↑1-26如圖1-22所示。一高位槽向用水處輸水，上游用管徑為50mm水煤氣管，長80m，途中設90°彎頭5個。然后突然收縮成管徑為40mm的水煤氣管，長20m，設有1/2開啟的閘閥一個。水溫20℃，為使輸水量達3×10-3m3/s，求高位槽的液位高度z。圖1-22解：已知：彎頭5個，開啟閘閥，求：Z列1-2截面伯努利方程20℃水，，選ε＝0.2mm查莫迪圖得查得：90°彎頭，ζ＝0.75，閘閥1/2開，ζ＝4.5突然縮小1-27如圖1-23所示。用壓縮空氣將密閉容器（酸蛋）中的硫酸壓送至敞口高位槽。輸送流量為0.10m3/min，輸送管路為Φ38mm×3mm無縫鋼管。酸蛋中的液面離壓出管口的位差為10m，在壓送過程中設為不變。管路總長20m，設有一個閘閥（全開），8個標準90°彎頭。求壓縮空氣所需的壓強（表壓）為多少MPa？操作溫度下硫酸的物性為ρ＝1830kg/m3，μ＝12mPa·s。圖1-23解：已知：無縫鋼管一個閘閥（全開），8個標準90°彎頭，。求：壓縮空氣P（表）（MPa）列1-2截面伯努利方程無縫鋼管取查莫迪圖λ＝0.037查90°彎頭ζ＝0.75閘閥全開ζ＝0.17，縮小ζ＝0.5∴P（表）1-28如圖1-24所示。黏度為30mPa·s、密度為900kg/m3的液體自容器A流過內(nèi)徑40mm的管路進入容器B。兩容器均為敞口，液面視作不變。管路中有一閥門，閥前管長50m，閥后管長20m（均包括局部阻力的當量長度）。當閥全關時，閥前、后的壓強計讀數(shù)分別為0.09MPa和0.045MPa。現(xiàn)將閥門打開至1/4開度。閥門阻力的當量長度為30m。試求：（1）管路的流量；（2）閥前、閥后壓強計的讀數(shù)有何變化？圖1-24解：已知：閥全關，閥打開至1/4開度，le＝30m，求：（1）qv；（2）閥打開時P1，P2如何變化？（1）取閥的高度Z＝0閥關閉時流體靜止，由靜力學方程可知閥1/4開度時，列A-B截面伯努利方程現(xiàn)設管內(nèi)為層流，則得驗假設成立（2）閥打開u↑由不變，∴P1變小由∵l2且包括突然擴大損失即u↑∴P2變大。1-29在20℃下苯由高位槽流入某容器中，其間液位差5m且視作不變，兩容器均為敞口。輸送管為Φ32mm×3mm無縫鋼管（ε＝0.05mm），長100m（包括局部阻力的當量長度），求流量。解：已知：T＝20℃（苯），求：qv列兩槽液面間伯努利方程假設流動已進入阻力平房區(qū)，查莫迪圖λ＝0.023∴T＝20℃，苯查莫迪圖λ＝0.028與假設λ有差距，重新計算查莫迪圖λ＝0.028計算正確1-30如圖1-25所示為某工業(yè)燃燒爐產(chǎn)生的煙氣由煙囪排入大氣。煙囪的直徑為2m，ε/d＝0.0004。煙氣在煙囪內(nèi)的平均溫度為200℃，在此溫度下煙氣的密度為0.67kg/m3，黏度為0.026mPa·s，煙氣流量為80000m3/h。在煙囪高度范圍內(nèi)，外界大氣的平均密度為1.15kg/m3，設煙囪內(nèi)底部的壓強低于地面大氣壓0.2kPa，求此煙囪應有多少高度？圖1-25試討論用煙囪排氣的必要條件是什么？增高煙囪對煙囪內(nèi)底部壓強有何影響？解：已知：，求：H列煙囪底部（1截面）與頂部（2截面）伯努利方程煙囪ε/d＝0.0004，查表得λ＝0.017∴1-2截面間伯努利方程為煙囪得以排氣的必要條件是若時，即無法起到抽吸作用。H增加，P1降低（即真空度增加），抽吸量增加。1-31如圖1-26所示為某水槽的截面積A＝3m2，水深2m。底部接一管子Φ32mm×3mm，管長10m（包括所有局部阻力當量長度），管路摩擦系數(shù)λ＝0.022。開始放水時，槽中水面與出口高度差H為4m，試求水面下降1m所需的時間。圖1-26解：已知：，求：列1-1和2-2截面間伯努利方程對水槽作質(zhì)量衡算：1-32如圖1-27所示，管路用一臺泵將液體從低位槽送往高位槽。輸送流量要求為2.5×10-3m3/s。高位槽上方氣體壓強（表壓）為0.2MPa，兩槽液面高差為6m，液體密度為1100kg/m3。管路Φ40mm×3mm，總長（包括局部阻力）為50m，摩擦系數(shù)λ為0.024。求泵給每牛頓液體提供的能量為多少？圖1-27解：已知：，求：He（J/N）兩槽面間列伯努利方程1-33如圖1-28所示。兩敞口容器其間液面差6m，底部用管路相連。A槽底部出口有一直徑600mm、長3000m的管路BC，然后用兩根支管分別與下槽相通。支管CD與CE的長度皆為2500m，直徑均為250mm。若已知摩擦系數(shù)均為0.04，試求A槽向下槽的流量。設所有的局部阻力均可略去。圖1-28解：已知：求：qv由連續(xù)性方程因而由A、A′兩截面列伯努利方程∴1-34如圖1-29所示，水位恒定的高位槽從C、D兩支管同時放水。AB段管長6m，內(nèi)徑41mm。BC段長15m，內(nèi)徑25mm。BD段長24m，內(nèi)徑25mm。上述管長均包括閥門及其他局部阻力的當量長度，但不包括出口動能項，分支點B的能量損失可忽略，試求：（1）D、C兩支管的流量及水槽的總排水量；（2）當D閥關閉，求水槽由C支管流出的出水量。設全部管路的摩擦系數(shù)均可取0.03，且不變化，出口損失應另作考慮。圖1-29解：已知：求：（1）qv1、qv2、qv3；（2）D閥關閉，qv3′（1）從B點至兩管口列伯努利方程即：由連續(xù)性方程：qv1＝qv2＋qv3由槽內(nèi)液面至C閥出口處截面列伯努利方程：因而有：（2）D閥關閉時：連續(xù)性方程：qv1′＝qv3′由槽內(nèi)液面至C閥出口處截面列伯努利方程：1-35如圖1-30所示，某水槽的液位維持恒定，水由總管A流出，然后由B、C兩支管流入大氣。已知B、C兩支管的內(nèi)徑均為20mm，管長lB＝2m，lC＝4m。閥門以外的局部阻力可以略去。（1）B、C兩閥門全開（ζ＝0.17）時，求兩支管流量之比；（2）提高位差H，同時關小兩閥門至1/4開（ζ＝24），使總流量保持不變，求B、C兩支管流量之比；（3）說明流量均布的條件是什么？圖1-30設流動已進入阻力平方區(qū)，兩種情況下的λ＝0.028，交點O的阻力可忽略。解：已知：求：（1）時，qVB/qVC；（2）H增加，時，；（3）均布條件（1）由交點O至兩管口截面列伯努利方程：（2）時qVB與qVC的比值與H的變化無關。（3）以上計算說明流量均布是以能量損失為條件的。1-36欲將5000kg/h的煤氣輸送100km，管內(nèi)徑為300mm，管路末端壓強（絕壓）為0.15MPa，試求管路起點需要多大的壓強？（設整個管路中煤氣的溫度為20℃，λ＝0.016，標準狀態(tài)下煤氣的密度為0.85kg/m3）解：已知：（標準狀態(tài)）。求：P1對等溫流動試差求得P1（絕）流量測量1-37在一內(nèi)徑為300mm的管道中，用皮托管來測定平均相對分子質(zhì)量為60的氣體流速。管內(nèi)氣體的溫度為40℃，壓強為101.3kPa，黏度0.02mPa·s。已知在管路同一橫截面上測得皮托管水柱最大讀數(shù)為30mm。問此時管路內(nèi)氣體的平均速度為多少？解：已知：用皮托管測流速，求：由皮托管流速計算式查圖，得1-38在一直徑為5cm的管路上裝一標準的孔板流量計，孔徑為25mm，U形管壓差計（以汞為指示液）讀數(shù)為220mm。若管內(nèi)液體的密度為1050kg/m3，黏度為0.6mPa·s，試計算液體的流量。解：已知：孔板流量計測流量，求：qV面積比設由教材圖1-52，查得C0＝0.625驗證：因而假設成立1-39有一測空氣的轉(zhuǎn)子流量計，其流量刻度范圍為400～4000L/h，轉(zhuǎn)子材料用鋁制成（ρ鋁＝2670kg/m3），今用其測定常壓、20℃的二氧化碳，試問能測得的最大流量為多少L/h？解：已知：轉(zhuǎn)子流量計求：上限由轉(zhuǎn)子流量計非牛頓流體流動1-40如圖1-31所示為鋼板表面涂塑過程，鋼板寬度為1m，以0.5m/s的速度移動。板與?？诘拈g隙為0.001m。在加工溫度下，塑料糊的流動特性服從冪律式。求?？谥兴芰虾募羟新省⒗瓌釉摪逅璧牧凸β?。圖1-31解：已知：B=1m，l=0.01m，u=0.5m/s，δ=0.001m，τ=2500（du/dy）0.4，求：剪切率du/dy，拉力F，功率P，近似認為?？谥兴俣确植紴榫€性剪切率剪應力拉力F功率P1-41如圖1-32所示。用泵將容器中的蜂蜜以6.28×10-3m3/s的流量送往高位槽中，管路長（包括局部阻力的當量長度）為20m，管徑為0.1m，蜂蜜流動特性服從冪律密度ρ＝1250kg/m3，求泵需提供的能量J/kg。圖1-32解：已知：求：查得兩截面間列伯努利方程得1-42已知融熔態(tài)巧克力漿的流動服從如下的卡森（Casson）方程：式中μ∞為du/dy很大的黏度，Pa·s。今由儀器測得40℃下巧克力漿的剪應力τ與剪切率du/dy的關系如下。表1-1試用最小二乘法求出式中的屈服應力τy及黏度μ∞。解：求：與（最小二乘法）令有最小二乘法原理得其中1-43如圖1-33所示。容器中盛有密度為ρ＝1200kg/m3的芥末醬，容器底部有一直徑d＝10mm、長1m的直管。當容器中液面不斷下降至H＝0.35m時，管壁處剪應力τw等于流體屈服應力τy，芥末醬在管內(nèi)不再流動。對管徑為d、管長為L的管內(nèi)流體作力平衡可得（a）式中△P為直管上下兩端的壓強差，試求該芥末醬的屈服應力τy。圖1-33解：時芥末醬不再流動，求：對管徑為d，管長為L的管內(nèi)流體作力平衡：由靜力學方程得1-44如圖1-34所示。已導出圓管內(nèi)流動時的剪應力分布為τ＝（Δp/2l）r（a），若為冪律流體作層流流動，則有（b）聯(lián)立（a）、（b）兩式積分，取邊界條件r＝R處，u＝0。試證管內(nèi)流體的速度分布為（c）流量為（d）試證管內(nèi)平均流速為（e）圖1-34證明：已知：圓管內(nèi)層流時求證：（1）；（2）兩式聯(lián)立得積分得得證得證（二）思考題1-1什么是連續(xù)性假定？質(zhì)點的含義是什么？答：連續(xù)性假定：假定流體由大量質(zhì)點組成的、彼此間沒有間隙、完全充滿所占空間的連續(xù)介質(zhì)。質(zhì)點是含有大量分子的流體微圖，其尺寸遠小于設備尺寸，但比起分子自由程卻要大得多。1-2描述流體運動的拉格朗日法和歐拉法有什么不同點？答：前者描述同一質(zhì)點在不同時刻的狀態(tài)；后者描述空間任意定點的狀態(tài)。1-3黏性的物理本質(zhì)是什么？為什么溫度上升，氣體黏度上升，而液體黏度下降？答：（1）黏性的物理本質(zhì)：分子間的引力和分子的熱運動。（2）通常氣體的粘度隨溫度上升而增大，因為氣體分子間距離較大，以分子的熱運動為主；溫度上升，熱運動加劇，粘度上升，液體的粘度隨溫度增加而減小，因為液體分子間距離較小，以分子間的引力為主，溫度上升，分子間的引力下降，粘度下降。1-4靜壓強有什么特性？答：靜壓強的特性：（1）靜止流體中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的壓力；（2）作用于任意點所不同方位的靜壓強在數(shù)值上相等；（3）壓強各項傳遞。1-5圖1-35所示一玻璃容器內(nèi)裝有水，容器底面積為8×10-3m2，水和容器總重10N。（1）試畫出容器內(nèi)部受力示意圖（用箭頭的長短和方向表示受力大小和方向）；（2）試估計容器底部內(nèi)側(cè)、外側(cè)所受的壓強分別為多少？哪一側(cè)的壓強大？為什么？圖1-35答：（1）圖略，受力箭頭垂直于壁面、上小下大。（2）內(nèi)部壓強P=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa；外部壓強P=F/A=10/0.008=1.25kPa＜內(nèi)部壓強4.91kPa。因為容器內(nèi)壁給了流體向下的力，使內(nèi)部壓強大于外部壓強。1-6圖1-36所示兩密閉容器內(nèi)盛有同種液體，各接一U形壓差計，讀數(shù)分別為R1、R2，兩壓差計間用一橡皮管相連接，現(xiàn)將容器A連同U形壓差計一起向下移動一段距離，試問讀數(shù)R1與R2有何變化？（說明理由）圖1-36答：容器A的液體勢能下降，使它與容器B的液體勢能差減小，從而R2減小，R1不變，因為該U形管兩邊同時降低，勢能差不變。1-7為什么高煙囪比低煙囪排煙效果好？答：由靜力學方程可以導出△P=H（ρ-ρ）g，所以H增加，壓差增加，拔風量大。冷熱1-8什么叫均勻分布？什么叫均勻流段？答：前者指速度分布大小均勻；后者指速度方向平行、無遷移加速度。1-9柏努利方程的應用條件有哪些？答：重力場下、不可壓縮、理想流體作定態(tài)流動，流體微元其它微元或環(huán)境沒有能量交換時，同一流線上的流體間能量的關系。1-10如圖1-37所示。水從小管流至大管，當流量qV、管徑D、d及指示劑均相同時，試問水平放置時壓差計讀數(shù)R與垂直放置時讀數(shù)R′的大小關系如何？為什么？（可忽略黏性阻力損失）圖1-37答：R=R＇，因為U形管指示的是總勢能差，與水平放還是垂直放沒有關系。1-11如圖1-38所示。理想液體從高位槽經(jīng)過等直徑管流出?？紤]A點與B點壓強的關系，在下列三個關系中選擇出正確的。（1）PB＜PA；（2）PB＝PA＋ρgH；（3）PB＞PA圖1-38答：選（1）PB＜PA：因為管道出口通大氣，出口壓力等于PA，而B處的位置比出口高，所以，壓力較低。1-12層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是什么？答：是否存在流體速度u，壓強P的脈動性，即是否存在流體質(zhì)點的脈動性。1-13雷諾數(shù)的物理意義是什么？答：慣性力與粘性力之比。1-14何謂泊謖葉方程？其應用條件有哪些？答：△P=32μuL/d2。不可壓縮流體在直圓管中作定態(tài)層流流動時的阻力損失計算。1-15何謂水力光滑管？何謂完全湍流粗糙管？答：當壁面凸出物低于層流內(nèi)層厚度，體現(xiàn)不粗糙度過對阻力損失的影響時，稱為水力光滑管。在Re很大，λ與Re無關的區(qū)域，稱為完全湍流粗燥管。1-16非圓形管的水力當量直徑是如何定義的？能否按uπde2/4計算流量？答：定義為4A/II。不能按該式計算流量。1-17在滿流的條件下，水在垂直直管中向下流動，對同一瞬時沿管長不同位子的速度而言，是否會因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度？答：因為質(zhì)量守恒，直管內(nèi)不同軸向位子的速度是一樣的，不會因為重力而加快，重力只體現(xiàn)在壓強的變化上。1-18如圖1-39所示管路，試問：圖1-39（1）B閥不動（半開著），A閥由全開逐漸關小，則h1，h2，（h1-h2）如何變化？（2）A閥不動（半開著），B閥由全開逐漸關小，則h1，h2，（h1-h2）如何變化？答：（1）h1下降，h2下降，（h1-h2）下降；（2）h1上升，h2上升，（h1-h2）下降。1-19圖1-40所示的管路系統(tǒng)中，原1，2，3閥全部全開，現(xiàn)關小1閥開度，則總流量qV和各支管流量qV1，qV2，qV3將如何變化？圖1-40答：qv、qv1下降，qv2qv、3上升。1-20是否在任何管路中，流量增大則阻力損失就增大；流量減小則阻力損失就減小？為什么？答：不一定，具體要看管路狀況是否變化。1.3名?？佳姓骖}詳解一、選擇題1．計算管路系統(tǒng)突然擴大的局部阻力時，速度值應?。ǎ嬎阃蝗豢s小的局部阻力時，速度值應?。ǎ?。[華南理工大學2011研]A．小管的流速B．大管的流速C．上游管道的流速D．大管與小管的流速平均值【答案】A；A查看答案【解析】計算系統(tǒng)突然擴大或縮小的局部阻力時，速度值都應取小管流速。2．層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（）。[中南大學2012研]A．湍流流速＞層流流速B．流道截面大的為湍流，截面小的為層流C．層流的雷諾數(shù)＜湍流的雷諾數(shù)D．層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動【答案】D查看答案【解析】流體作層流流動時,其質(zhì)點有無規(guī)則的平行運動,各質(zhì)點互不碰撞,互不混合。流體作湍流流動時，其質(zhì)點作不規(guī)則的雜亂運動并相互碰撞，產(chǎn)生大大小小的漩渦。既湍流向前運動的同時，還有徑向脈動。二、填空題1．某流體在直管中作層流流動，在流速不變的情況下，管長、管徑同時增加一倍，并保持層流流動狀態(tài)不變，則其阻力損失為原來的______倍。[浙江大學2011研]【答案】1/2查看答案【解析】,，可得出流速相同時，，因此管長管徑都增加一倍時，hf變?yōu)樵瓉淼?.5倍。2．轉(zhuǎn)子流量計應安裝在______段的管路上，已知某流量計的轉(zhuǎn)子為不銹鋼，在測量密度為1.2kg/m3的空氣流量時的最大量程為400m3/h。若測量密度為0.8kg/m3的氨氣流量，則在流量計校正系數(shù)假設不變的前提下，該流量計的最大量程近似為______m3/h。[華南理工大學2011研]【答案】介質(zhì)流向自下而上、無振動的垂直；500查看答案【解析】根據(jù)《壓力管道設計審批人員培訓教材》里面的規(guī)定，轉(zhuǎn)子流量計必須安裝在介質(zhì)流向自下而上、無振動的垂直管道上。安裝時要保證流量計前應有不小于5倍管子內(nèi)徑的直管段，且不小于300mm。在流量計校正系數(shù)假設不變的前提下，。3．流體在管內(nèi)作層流流動，如流量不變，若僅增大管徑，則摩擦系數(shù)變______，直管阻力變______。[重慶大學2010研]【答案】大；小查看答案【解析】若流量不變，管徑增大，則雷諾數(shù)變小，在層流時變大。直管阻力，因為流速的變化較管徑大得多，管徑增大，流速變小，所以hf變小。4．某長方形截面的通風管道，其截面尺寸為60mm×40mm，其當量直徑de為______。[中山大學2011研]【答案】0.048m查看答案【解析】當量直徑二、簡答題化工原理實驗中使用了哪些測試流量、壓強的方法？它們各有什么特點？[中南大學2012研]答：測流量用轉(zhuǎn)子流量計、測壓強用U型管壓差計、壓差變送器。轉(zhuǎn)子流量計隨流量的大小，轉(zhuǎn)子可以上、下浮動。U形管壓差計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、經(jīng)濟。壓差變送器將壓差轉(zhuǎn)換成直流電流，直流電流由毫安表讀得，再由已知的壓差，電流回歸式計算出相應的壓差，可測大流量下的壓強差。三、計算題1．在如圖1-1管路系統(tǒng)中，用離心泵將40℃的油品（ρ＝800kg/m3）由容器A送往罐B，全部管線的直徑均為φ57×3.5mm，今測得泵前后壓力表讀數(shù)分別為81kPa及486kPa（兩壓力表之間的垂直距離很小，可忽略）。容器A液面上方表壓為64.8kPa，罐B則與大氣相通，孔板處U管壓差計的讀數(shù)R為200mm（指示劑為汞，ρ，＝13600kg/m3），孔流系數(shù)C0＝0.62，孔內(nèi)徑為25mm。在操作過程中，A、B液面及其上方的壓強均保持不變，油品在管內(nèi)的流動處于阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)為0.03。試求：（1）管路中流體的流量（m3/h）；（2）自A至B全部管線的總當量長度（包括局部阻力的當量長度）。[浙江大學2011研]圖1-1解：已知：，，d＝0.05m，do＝0.025m，λ＝0.03，P1＝81kPa，P2＝486kPa，PA＝64.8kPa，PB＝0，R＝0.2m，Co＝0.62，hA＝3m，hB＝25m（1）孔板流量計孔處流速：將數(shù)據(jù)代入得：uo＝4.9m/s，得出u＝1.23m/s管路中流量Q＝uA＝8.76m3/h（2）在1、2之間列機械能恒算式有，代入數(shù)據(jù)he＝51.6mA、B之間機械能衡算代入數(shù)據(jù)解得：得：l＝819m2．用離心泵向水洗塔送水，在泵出口閥全開時，管路特性曲線方程為：H＝20＋1.1×105V2式中：V——管路中的流量，m2/s在V＝0.013m3/s流量下，泵提供的揚程為45m，為適應泵的特性，將泵出口閥關小以增加管路阻力。試求：因增加阻力而多消耗的功率，并寫出關小閥門后管路的特性曲線方程。[中南大學2012研]解：當V＝0.013m3/s時，代入管路特性方程H＝20＋1.1×105×0.0132＝38.59m而泵提供的揚程為45m，則因關小閥門而損失的壓頭為：45－38.59＝6.41mN’＝1000×9.81×6.41×0.013＝817.5W關小閥門口管路的特性曲線，關小閥門后A沒有變化。所以有：45＝20＋B×0.0132B＝1.479×105即H＝20＋1.479×105Q23．用水泵將水從池中同時送入A、B兩水槽，數(shù)據(jù)如圖1-2所示。操作為穩(wěn)定過程。水池與兩水槽均為敞口，已知各管路均為粗糙管，內(nèi)徑相等，水在各管道中的流動均屬于阻力平方區(qū)，且摩擦系數(shù)λ值均相等，并且0至A、A至B、A至C三段管路的長度與局部阻力當量長度（l+le）都相等，操作時泵提供的揚程為14m，問V2/V1為多少？[中山大學2010研]圖1-2解：依題意，從0-0界面到C-C界面列出伯努利方程：①其中同理O-O到B-B：②其中又根據(jù)分支管路總管流量等于各支管流量之和得：③代入數(shù)據(jù)，由①②③得出：第2章流體輸送機械2.1復習筆記一、概述離心泵：用以輸送液體的機械。用以輸送氣體的機械按不同的情況分別稱為通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵等。1．管路特性方程式中系數(shù)K為K由管路特性決定。當管內(nèi)流動已進入阻力平方區(qū)，系數(shù)K是一個與管內(nèi)流量無關的常數(shù)。表明管路中流體的流量與所需補加能量的關系。管路特性方程如圖2-1所示。圖2-1中曲線稱為管路特性曲線。圖2-1管路特性曲線低阻管路系統(tǒng)的特性曲線較為平坦（曲線1），高阻管路的特性曲線較為陡峭（曲線2）。2．揚程定義壓頭或揚程是指輸送機械向單位重量流體提供的能量。3．輸送機械的分類（1）動力式（葉輪式）：包括離心式、軸流式等；（2）容積式（正位移式）：包括往復式、旋轉(zhuǎn)式等；（3）其他類型：指不屬于上述兩類的其他型式，如噴射式等。二、離心泵1．離心泵的工作原理（1）離心泵的主要構(gòu)件——葉輪和蝸殼離心泵的主要工作部件是旋轉(zhuǎn)葉輪和固定的泵殼（如圖2-2所示）。葉輪是離心泵直接對液體做功的部件。（2）工作原理離心泵在工作時，葉輪由電機驅(qū)動作高速旋轉(zhuǎn)運動（1000～3000r/min），迫使葉片間的液體作近于等角速度的旋轉(zhuǎn)運動，同時因離心力的作用，在葉輪中心處吸入低勢能、低動能的液體，液體在流經(jīng)葉輪的運動過程中獲得能量，在葉輪外緣可獲得高勢能、高動能的液體。液體進入蝸殼后，又將部分動能轉(zhuǎn)化為勢能，最后沿切向流入壓出管道。在液體受迫由葉輪中心流向外緣的同時，在葉輪中心形成低壓。液體在吸液口和葉輪中心處的勢能差的作用下源源不斷地吸入葉輪。圖2-2離心泵裝置簡圖1－葉輪；2－泵殼；3－泵軸；4－吸入管；5－底闊；6－壓出管（3）離心力場中的機械能守恒葉輪進、出口截面列出機械能守恒式如下。（4）離心泵的理論壓頭泵的理論壓頭HT和泵的流量之間的關系為上式表示不同形狀的葉片在葉輪尺寸和轉(zhuǎn)速一定時，泵的理論壓頭和流量的關系。（5）葉片形狀對理論壓頭的影響①葉片形狀分類根據(jù)葉片出口端傾角β2的大小，葉片形狀可分為三種：徑向葉片（β2＝90°）；后彎葉片（β2＜90°）和前彎葉片（β2＞90°）。葉片形狀不同，離心泵的理論壓頭HT與流量qV的關系也不同（見圖2-3）。圖2-3離心泵的HT-qV關系②不同類型葉片流量與理論壓頭的關系對徑向葉片，ctgβ2＝0，泵的理論壓頭HT與流量qV無關；對于前彎葉片，ctgβ2＜0，泵的理論壓頭HT隨流量qV增加而增大；對于后彎葉片，ctgβ2＞0，泵的理論壓頭HT隨流量qV增加而減小。③葉片類型的選擇在所有三種形式的葉片中，前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最高。但是，理論壓頭包括勢能的提高和動能的提高兩部分。相同流量下，前彎葉片的動能c22/2g較大，而后彎葉片的動能c22/2g較小。液體動能雖可經(jīng)蝸殼部分地轉(zhuǎn)化為勢能，但在此轉(zhuǎn)化過程中導致較多的能量損失。因此，為獲得較高的能量利用率，離心泵總是采用后彎葉片。（6）液體密度的影響理論壓頭與液體密度無關。因此，同一臺泵不論輸送何種液體，所能提供的理論壓頭是相同的。灌泵是指離心泵啟動時須先使泵內(nèi)充滿液體。如果泵的位置處于吸入液面之下，液體可借位差自動進入泵內(nèi)，則毋須人工灌泵。（7）氣縛現(xiàn)象泵在運轉(zhuǎn)時吸入管路和泵的軸心處常處于負壓狀態(tài)，若管路及軸封密封不良，則因漏入空氣而使泵內(nèi)流體的平均密度下降。若平均密度下降嚴重，泵將無法吸上液體。此稱為“氣縛”現(xiàn)象。2．離心泵的特性曲線（1）泵的有效功率及軸功率泵的有效功率可由下式表示。式中He——泵的有效壓頭，即單位重量流體自泵處凈獲得的能量，m；qV——泵的實際流量，m3/s；ρ——液體密度，kg/m3；Pe——泵的有效功率，即單位時間內(nèi)液體從泵處獲得的機械能，W。由電機輸入離心泵的功率稱為泵的軸功率。以Pa表示。有效功率與軸功率之比值定義為泵的（總）效率η，即（2）離心泵的主要能量損失：①容積損失是指葉輪出1:3處高壓液體因機械泄漏返回葉輪入口所造成的能量損失；②水力損失是由于實際流體在泵內(nèi)有限葉片作用下各種摩擦阻力損失，包括液體與葉片和殼體的沖擊而形成旋渦，由此造成的機械能損失；③機械損失則包括旋轉(zhuǎn)葉輪盤面與液體間的摩擦以及軸承機械摩擦所造成的能量損失。圖2-4離心泵的特性曲線（3）離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線與離心泵的有效壓頭He（揚程）、效率η、軸功率Pa均與輸液量qV有關，其間關系可用泵的特性曲線表示，分為H-Q，η-Q，N-Q三種。圖2-4為離心泵的特性曲線。（4）液體黏度對特性曲線的影響泵制造廠所提供的特性曲線是用常溫清水進行測定的，若用于輸送黏度較大的實際工作介質(zhì)，特性曲線將有所變化。（5）轉(zhuǎn)速對特性曲線的影響離心泵的比例定律：流量之比揚程之比軸功率之比3．離心泵的流量調(diào)節(jié)和組合操作離心泵的實際工作情況（流量、壓頭）是由泵特性和管路特性共同決定的。離心泵的工作點若管路內(nèi)的流動處于阻力平方區(qū)，安裝在管路中的離心泵其工作點（揚程和流量）必同時滿足：管路特性方程H＝f（qV）泵的特性方程He＝Ф（qV）聯(lián)立求解即得管路特性曲線和泵特性曲線的交點，見圖2-5。此交點為泵的工作點。圖2-5離心泵的工作點如果工作點的流量大于或小于所需要的輸送量，應設法改變工作點的位置，即進行流量調(diào)節(jié)。（1）改變管路特性曲線：在離心泵出口處的管路上安裝調(diào)節(jié)閥。改變閥門的開度即改變管路阻力系數(shù)可改變管路特性曲線的位置，使調(diào)節(jié)后管路特性曲線與泵特性曲線的交點移至適當位置，滿足流量調(diào)節(jié)的要求。（2）改變離心泵特性曲線：如改變轉(zhuǎn)速等。用這種方法調(diào)節(jié)流量不額外增加管路阻力，而且在一定范圍內(nèi)可保持泵在高效率區(qū)工作，能量利用較為經(jīng)濟。這對大功率泵是重要的。當需較大幅度增加流量或壓頭時可將幾臺泵加以組合。離心泵的組合方式原則上有兩種：并聯(lián)和串聯(lián)。①并聯(lián)泵的合成特性曲線設有兩臺型號相同的離心泵并聯(lián)工作（圖2-7），而且各自的吸入管路相同，則兩泵的流量和壓頭必相同。因此，在同樣的壓頭下，并聯(lián)泵的流量為單臺泵的兩倍。圖2-6改變泵特性曲線的調(diào)節(jié)圖2-7離心泵的并聯(lián)操作由圖2-7可見，由于管路阻力損失的增加，兩臺泵并聯(lián)的總輸送量qV必小于原單泵輸送量并qV的兩倍。②串聯(lián)泵的合成特性曲線兩臺相同型號的泵串聯(lián)工作時，每臺泵的壓頭和流量也是相同的。因此，在同樣的流量下，串聯(lián)泵的壓頭為單臺泵的兩倍。同理，串聯(lián)泵的總流量和總壓頭也是由工作點a所決定。由于串聯(lián)后的總輸液量qV即是組串合中的單泵輸液量qV，故總效率也為qV時的單泵效率。串圖2-8離心泵的串聯(lián)操作③組合方式的選擇對于低阻輸送管路，并聯(lián)組合輸送的流量大于串聯(lián)組合；而在高阻輸送管路中，則串聯(lián)組合的流量大于并聯(lián)組合。對于壓頭也有類似的情況。因此，對于低阻輸送管路，并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)組合；對于高阻輸送管路，則采用串聯(lián)組合更為適合。4．離心泵的安裝高度（1）汽蝕現(xiàn)象圖2-9離心泵的安裝高度泵的安裝位置高至離液面0-0一定距離，首先在該處發(fā)生汽化現(xiàn)象。含氣泡的液體進入葉輪后，因壓強升高，氣泡立即凝聚。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。另外氣泡中還可能帶有些氧氣等對金屬材料發(fā)生化學腐蝕作用。泵在這種狀態(tài)下長期運轉(zhuǎn)，將導致葉片的過早損壞。這種現(xiàn)象稱為泵的汽蝕。為避免汽蝕現(xiàn)象，泵的安裝位置不能太高，以保證葉輪中各處壓強高于液體的飽和蒸氣壓。（2）汽蝕余量離心泵的臨界汽蝕余量，以符號（NPSH）c表示：實際汽蝕余量NPSH必須大于臨界汽蝕余量（NPSH）c一定的量。當流量一定而且流動已進入阻力平方區(qū)（在通常情況下此條件可基本得到滿足）時，臨界汽蝕余量（NPSH）c只與泵的結(jié)構(gòu)尺寸有關。為確保離心泵工作正常，規(guī)定實際汽蝕余量NPSH要比（NPSH）r大0.5m以上。（3）最大安裝高度在一定流量下，泵的安裝位置越高，泵的入口處壓強p1越低，葉輪入口處的壓強pK更低。當泵的安裝位置達到某一極限高度時，則P1＝p1，min，PK＝PV，汽蝕現(xiàn)象遂將發(fā)生。最大允許安裝高度[Hg]：式中（NPSH）r即是泵產(chǎn)品樣本提供的必需汽蝕余量。5．離心泵的類型與選用（1）常用離心泵①清水泵；②耐腐蝕泵；③油泵；④液下泵；⑤屏蔽泵。（2）離心泵的選用①根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型；②根據(jù)具體管路對泵提出的流量和壓頭要求確定泵的型號。三、往復泵1．往復泵的作用原理往復泵是通過活柱的往復運動直接以壓強能的形式向液體提供能量的。2．往復泵的類型（1）按照往復泵的動力來源分類①電動往復泵：電動往復泵由電動機驅(qū)動，是往復泵中最常見的一種。電動機通過減速箱和曲柄連桿機構(gòu)與泵相連。把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑瓦\動。②汽動往復泵：汽動往復泵直接由蒸汽機驅(qū)動，泵的活塞和蒸汽機的活塞共同連在一根活塞桿上，構(gòu)成一個總的機組。（2）按照往復泵的作用方式分類①單動往復泵：活柱往復一次只吸液一次和排液一次。②雙動往復泵：活柱兩邊都在工作，每個行程均在吸液和排液。3．往復泵的流量調(diào)節(jié)（1）正位移特性往復泵的理論流量是由活塞所掃過的體積所決定，而與管路特性無關。而往復泵提供的壓頭則只決定于管路情況。這種特性稱為正位移特性，具有這種特性的泵稱為正位移泵。離心泵可用出口閥門來調(diào)節(jié)流量，但對往復泵此法卻不能采用。因為往復泵屬于正位移泵，其流量與管路特性無關，安裝調(diào)節(jié)閥非但不能改變流量，而且還會造成危險，一旦出口閥門完全關閉，泵缸內(nèi)的壓強將急劇上升，導致機件破損或電機燒毀。（2）往復泵的流量調(diào)節(jié)方法①旁路調(diào)節(jié)：因往復泵的流量一定，通過閥門調(diào)節(jié)旁路流量，使一部分壓出流體返回吸入管路，便可以達到調(diào)節(jié)主管流量的目的。圖2-10往復泵旁路調(diào)節(jié)流量示意圖1－旁路閥；2－安全閥這種調(diào)節(jié)方法很不經(jīng)濟，只適用于變化幅度較小的經(jīng)常性調(diào)節(jié)。②改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行程：因電動機是通過減速裝置與往復泵相連接的，所以改變減速裝置的傳動比可以更方便地改變曲柄轉(zhuǎn)速，達到流量調(diào)節(jié)的目的。因此，改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法是最常用的經(jīng)濟方法。四、其他化工用泵1．非正位移泵（1）軸流泵：軸流泵提供的壓頭一般較小，但輸液量卻很大，特別適用于大流量、低壓頭的流體輸送。（2）旋渦泵：旋渦泵的主要工作部分是葉輪及葉輪與泵體組成的流道。流道用隔舌將吸入口和壓出口分開。葉輪旋轉(zhuǎn)時，在邊緣區(qū)形成高壓強，因而構(gòu)成一個與葉輪周圍垂直的徑向環(huán)流。在徑向環(huán)流的作用下，液體自吸入至排出的過程中可多次進入葉輪并獲得能量。旋渦泵