化工原理考研真题及习题精解.doc

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1、第一章流体流动及流体输送机械1.1教学基本要求1.1.1流体流动本章应掌握的内容：（1）流体及相应的基本概念；（2）流体静力学的基本原理及应用；（3）流体动力学的基本原理及应用；（4）流体流动阻力的相关概念、基本原理及应用；（5）流体流量的测量原理及设备。1.1.2流体输送机械本章应掌握的内容：（1）液体输送机械的结构特点、工作原理、性能参数、操作、选型及典型设备间的区别，重点掌握离心泵及往复泵；（2）典型气体输送机械的结构特点、工作原理和操作性能。1.2重点内容概要1.2.1流体流动1.2.1.1流体及其主要物理性质一、连续介

2、质假定气体和液体具有易变形的特征，表现出流动性。气体和液体统称为流体。液体可视为不可压缩性流体；气体可视为可压缩性流体。在流体流动的研究中，常将流体视为由无数流体微团（或流体质点）组成的连续介质。这些质点一个紧挨着一个，质点间无空隙，即可认为流体充满其占据的空间，从而可以摆脱复杂的分子运动，从宏观的角度来研究流体在外力作用下的机械运动规律。二、流体的物理性质（1）流体的密度①定义：kg/m3（1-1）②影响因素：　　ρ=f(T,P）对液体：密度随压力变化很小，可忽略；温度影响较明显。对气体：温度、压力均影响显著，不可忽略。③气体

3、的密度：当压力不太高、温度不太低时，ρ可按理想气体考虑，即：　　　　　　　（1-2）也可以按下式计算：（1-3）式中：ρ0——标准状态（P0=101.3kPa，T0=273K）下气体的密度，kg/m3。气体混合物：以1m3混合气体为基准（1-4）式中：xv,i——混合物中i组分的体积分率。理想气体混合物：，其中Mm为平均分子量：（1-5）式中：yi——混合物中i组分的摩尔分率，在低压下，yi=xv,i。④液体的密度：液体混合物，以1kg混合液体为基准（1-6）式中：xw,I——混合物中i组分的质量分率。（2）流体的重度和比重重度

4、：单位体积的流体所具有的重量，单位为N/m3（SI单位制），kgf/m3（工程单位制）。（1-7）重度是工程制的物理量，在同一单位制中，γ和ρ在数值和单位上是不等的，但是工程单位制中的γ和SI制中的ρ数值相等。比重：液体的比重通常指其密度与水在4℃时的密度之比，即（无因次）（1-8）（3）流体的比体积（比容）v：（1-9）（4）流体的粘度①流体的粘性流体流动时，相邻两层流体间存在着相互作用力，两种力大小相等，方向相反，称为内摩擦力。流体在流动时产生内摩擦力的这种性质，称为流体粘性。粘性是流体固有的属性之一，只不过流体的粘性只有在

5、其流动时才会表现出来。粘性越大时，其流动性就越小。流体在流动时的内摩擦力，是流动阻力产生的根源。②牛顿粘性定律（1-10）式中：τ——剪应力，单位面积上的内摩擦力，N/m2；du/dy——速度梯度，与流动方向垂直的方向（径向）上的速度变化率，1/s；μ——比例系数，即动力粘度，绝对粘度，简称粘度。③粘度的单位及换算1Pa·s=1N·s/m2=10P=1000cP（厘泊）1P（泊）=1dyn·s/cm2④运动粘度ν：（1-11）1St=100cSt（厘沲）=1×10-4m2/s⑤粘度的影响因素温度对流体粘度的影响很大，气体的粘度远

6、小于液体的粘度。液体的粘度随温度的升高而减小，而气体的粘度却随温度的升高而增大。压力对液体的粘度基本没有影响，对气体粘度的影响也很小，在工程计算中可忽略，只有在极高或极低的压力下，才需要考虑压力对气体粘度的影响。（5）理想流体与粘性流体自然界中的所有流体都具有粘性，具有粘性的流体统称为粘性流体或实际流体。完全没有粘性的流体，即μ=0，称为理想流体。理想流体并不存在。（6）牛顿流体与非牛顿流体剪应力与速度梯度的关系遵循牛顿粘性定律的流体叫做牛顿型流体；不遵循这一规律的流体为非牛顿型流体。对非牛顿流体而言，粘度不再是纯粹的物性，而是

7、随着速度梯度而改变，称为表观粘度。1.2.1.2流体静力学一、流体的压力（1）定义：流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，简称压强，习惯上称为压力，常用P表示。流体的压力具有垂直性、各方向上的均等性、连续性。（2）压力的单位及换算1atm=1.013×105Pa=10.33mH2O=760mmHg=1atm=1.033at1at=1kgf/cm2=9.087×104Pa=10mH2O=735.6mmHg（3）压力的表示方法以绝对真空（0atm）为基准计量的压力称为绝对压力，是流体的真实压力，以当地大气压为基准计量的压力

8、称为表压或真空度。　　　　　　　表压力=绝对压力-大气压力真空度=大气压力-绝对压力二、流体静力学基本方程式　　　　　　（1-12）也可写成：（1-13）应用注意事项：①方程适用于静力场中静止的单一连续流体。对于气体，可认为容器内气体压力均相等。②静止液体内部任