第一章、流体流动
一、 二、 三、 四、
流体静力学 流体动力学 流体流动现象
流动阻力、复杂管路、流量计
一、流体静力学：
压力的表征： 静止流体中，在某一点 单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。
表压强（力）＝绝对压强（力）
- 大气压强（力）
真空度＝大气压强 - 绝对压
大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系
流体静力学方程式及应用：
压力形式
p2 p1
g( z1 z2 ) 备注： 1) 在静止的、连续的同一液体内，处于同一能量形式
p1
zp1 g 2
z2 g
水平面上各点压力都相等。
此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计
p1 p2 ( 0
) gR
倾斜液柱压差计 微差压差计
二、流体动力学
质量流量流量
m S kg/s
m=V
SS ρ
体积流量 S
mS=GA= π /4d2G V m
3
/s
质量流速 G kg/m 2s VS=uA= π /4d2u
(平均)流速
u m/s
G=uρ
连续性方程及重要引论：
u2 ( d1 ) 2
u1
d2
一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题）
以单位质量流体为基准：
1
2
p1
1
2
p2
J/kg
z1 g 2 u1
We z2 g p1
2 u2
1
2
Wf
p2 g
以单位重量流体为基准：
1
2
J/N=m z1 2g u1
g H e z2 2g u2
h f
输送机械的有效功率：
Ne msWe N
N e
输送机械的轴功率：
（运算效率进行简单数学变换）
应用解题要点：
1、 作图与确定衡算范围 : 指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、 截面的选取：两截面均应与流动方向垂直；
3、 基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、 两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、 单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。
三、流体流动现象：
流体流动类型及雷诺准数： （ 1）层流区 （ 3）湍流区
Re<2000 （ 2）过渡区2000< Re<4000
Re>4000
本质区别 ：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的
的是两种流型的质点运动方式有本质区别。
流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不
Re 值，更重要
混合
流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。 由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多， 加大。
所以碰撞将使流体前进阻力急剧
管截面速度大小分布：
无论是层流或揣流， 在管道任意截面上， 流体质点的速度均沿管径而变化， 管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。
层流： 1、呈抛物线分布； 2、管中心最大速度为平均速度的 湍流： 1、层流内层； 2、过渡区或缓冲区；
3、湍流主体
2倍。
湍流时管壁处的速度也等于零， 靠近管壁的流体仍作层流流动， 这－作层流流动的流体薄层称为层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非 完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流内层的厚度随 Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布
1 u
2
u
max
湍流时的速度分布
u 0.8u max 四、流动阻力、复杂管路、流量计：
计算管道阻力的通式： （伯努利方程损失能）
范宁公式的几种形式：
圆直管道
hf
l u 2 d 2
p fW f l
非圆直管道
u 2
d 2
运算时，关键是找出 值，一般题目会告诉，仅用于期末考试，考研需扩充非圆
管当量直径：
当量直径： de
水力半径： r H =
de =4 r H （ 4 倍水力半径）
A
Π
A 与润湿周边长Π之比
）
（流体在通道里的流通截面积
流量计概述： （节流原理）
孔板流量计 是利用流体流经孔板前后产生的压力差来实现流量测量。
孔板流量计的特点：恒截面、变压差，为差压式流量计。 文丘里流量计的能量损失远小于孔板流量计。
转子流量计 的特点：恒压差、恒环隙流速而变流通面积，属截面式流量计。
复杂管路：（了解）
并联管路各支路的能量损失相等，主管的流量必等于各支管流量之和。 第二章、流体输送机械
一、离心泵的结构和工作原理 二、特性参数与特性曲线 三、气蚀现象与安装高度 四、工作点及流量调节
转化
离心泵：电动机
流体（动能）
静压能
一、离心泵的结构和工作原理：
离心泵的主要部件： 叶轮
泵壳 液体的汇集与能量的转换泵轴
密封 填料密封
机械密封（高级）
离心泵的的启动流程 ：
吸液（管泵，无自吸能力）
转能 排放
以提高液体的静压能与动能 （主要为静压能） 。
叶轮 其作用为将原动机的能量直接传给液体， 泵壳 具有汇集液体和能量转化双重功能。
轴封装置 其作用是防止泵壳内高压液体沿轴漏出或外界空气吸入泵的低压区。常用的轴封
装置有填料密封和机械密封两种。
气缚现象：离心泵启动前泵壳和吸入管路中没有充满液体，则泵壳内存有空气，而空气的密
度又远小于液体的密度， 故产生的离心力很小， 因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内液 体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，此种现象称为 能力。因此，离心泵在启动前必须
灌泵 。
气缚现象 ，表明离心泵无自吸
汽蚀现象 ：汽蚀现象是指当泵入口处压
力等于或小于同温度下液体的饱和蒸汽压 时，液体发生汽化，气泡在高压作用下，迅 速凝聚或破裂产生压力极大、频率极高的冲 击，泵体强烈振动并发出噪音，液体流量、 压头（出口压力）及效率明显下降。这种现 象称为离心泵的 汽蚀 。
二、特性参数与特性曲线 ： 流量 Q：离心泵在单位时间内排送到管路系
统的液体体积。
压头（扬程） H：离心泵对单位重量（ 1N）的
液体所提供的有效能量。 效率 ： 总效率 = v
m
h
轴功率 N： 泵轴所需的功率 N
Ne
-Q 曲线对应的最高效率点为设计点，对 应的 Q、H、N值称为最佳工况参数，铭牌所 标出的参数就是此点的性能参数。 IS 水泵特性曲线表，书
P117）
（会使用
三、气蚀现象与安装高度 :
气蚀现象的危害：
①离心泵的性能下降， 泵的流量、 压头和效率均降低。 若生成大量的气泡， 则可能出现气缚现象，且使离心泵停止工作。
②产生噪声和振动，影响离心泵的正常运行和工作环境。 ③泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低了泵的使用寿命。
解决方案：为避免发生气蚀， 就应设法使叶片入口附近的压强高于输送温度下的液体饱和蒸气压。 通常，根据泵的抗气蚀性能，合理地确定泵的安装高度，是防止发生气蚀现象
离心泵的汽蚀余量：
2
的有效措施。
（ p 1/p g ） 与动压头（ u 1 /2 g ） 之和必 为防止气蚀现象发生，在离心泵人口处液体的静压头
（ p v/p g）某一数值，此数值即为离心泵的气蚀余量。 须大于操作温度下液体的饱和蒸气压头
NPSH
p1 g
u1 2 2g
pv g
NPSH HS
Hg抗气蚀性能好
必须汽蚀余量： (NPSH)r
离心泵的允许吸上真空度：
离心泵的允许安装高度 Hg （低于此高度 0.5-1m ）：
关离心泵先关阀门，后关电机，开离心泵先关出口阀，再启动电机。
四、工作点及流量调节：
管路特性与离心泵的工作点：
由两截面的伯努利方程所得
全程化简。
联解既得工作点。
离心泵的流量调节：
1、 改变阀门的开度（改变管路特性曲线）；
2、 改变泵的转速（改变泵的特性曲线）；减小叶轮直径也可以改变泵的特性曲线，但一般不
用。
3、 泵串联（压头大）或并联（流速大）
往复泵的流量调节： 1、 旁路调节；
2、 改变活塞冲程和往复次数。
化工原理知识点总结复习重点(完美版).doc
