粘弹性流体的流动和传热传质研究
推荐国家自然科学奖项目公示
项目名称粘弹性流体的流动和传热传质研究
推荐单位教育部
推荐单位意见：
我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。
该项目首次提出了根据本构关系计算多孔介质内粘弹性流体流动阻力的新方法，建立了粘弹性流体在多孔介质内非定常流动的新模型，丰富了非牛顿流体力学的新理论；发现了多物理场耦合效应下粘弹性流体在多孔介质内对流发生的新模态、新判据，揭示了粘弹性流体在多孔介质内自然对流的演化规律；将分数阶微积分引入到粘弹性流体力学的研究中，首次构建了粘弹性流体广义分数阶单元的网络表述模式，建立了粘弹性流体力学问题的新理论；建立了钙火花空间反常扩散的力学模型，成功解释了“钙火花峰宽”悖论，发现了钙离子在细胞内反常扩散的新机制，填补了空间次扩散的空白。
对照国家自然科学奖授奖条件，推荐该项目申报2017年度国家自然科学奖二等奖。
项目简介：
本项目属于流体力学领域的核心关键基础问题。现实中许多化学流体、生物流体、智能流体等都是典型的粘弹性流体，粘弹性流体的流动问题与石油开采、地下水污染修复、心血管疾病防治等工程应用密切相关，是我国能源、环保、健康领域重点关注的关键力学问题。同时，由于粘弹性流体的本构关系复杂且具有多样性，其流动特征更加具有复杂性、非线性、不稳定性，因此，粘弹性流体力学一直是流体力学的研究热点和难点之一。本项目对粘弹性流体的流动与传热传质进行了系统深入的研究，做出了一系列原创性贡献，获得了一批创新性成果：
1、首次提出了根据本构关系计算多孔介质内粘弹性流体流动阻力的新方法，克服了以往用Darcy定律估算流动阻力时没有考虑流体弹性特征的缺点，建立了粘弹性流体在多孔介质内非定常流动的新模型，发现了速度震荡、速度阶跃和速度超射等新现象；
2、发现了多物理场耦合效应下粘弹性流体在多孔介质内热对流发生的新模态和新判据，阐明了其发生的物理机制，得到了粘弹性流体在多孔介质内对流传热效率的标度律，揭示了粘弹性流体在多孔介质内自然对流的演化规律；
3、将分数阶微积分引入到粘弹性流体力学的研究中，首次构建了粘弹性流体广义分数阶单元的网络表述模式，提出了离散求分数阶拉普拉斯逆变换的方法，发现了粘弹性流体启动流的涡量函数依赖于速度剖面的时间历程, 而这种时间历程是可以用分数阶微积分来刻画的；
4、考虑了细胞液的粘弹性，建立了钙火花反常扩散的力学模型，成功解释了“钙火花峰宽”悖论，发现了钙离子在细胞内扩散的新机制；同时，首
次提出了空间次扩散的新概念，与Lévy飞行引起的空间超扩散形成了鲜明对照，填补了空间次扩散的研究空白。
本项目的科学价值在于：不仅创新建立了粘弹性流体力学的新理论、新方法和新判据，丰富了非牛顿流体力学的基础理论，而且，也促进了生物工程、石油化工、地下水污染修复等工程技术的应用。该项目的研究特点体现为：1）研究内容的创新性，多次发表了在国际范围内首次报道的研究成果，获得大量引用和好评；2）研究内容的学科交叉性，本项目的研究内容涉及流体力学、生物力学、传热传质学等多个学科分支；3）研究内容的系统性，本项目包含了粘弹性流体的分数阶本构关系表述、非定常流动、热对流、生物传质及其在实际工程中的应用。
项目执行期间，在流体力学国际一流期刊Physics of Fluids，Applied Physics Letters，International Journal of Non-Linear Mechanics等期刊上发表SCI论文70余篇，有多名国内外院士、ASME Fellow给出了高度评价，获得广泛关注和大量引用，8篇代表性论文SCI他引838次，单篇最高SCI他引222次，其中3篇论文入选ESI高被引用论文。课题组成员主持了国家杰出青年科学基金项目、教育部“长江学者”特聘教授奖励计划、教育部新世纪优秀人才计划等科研项目十几项。本项目2015年获得高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖。
客观评价：
本项目的研究成果具有原创性，不仅建立了粘弹性流体力学的新理论、新方法和新判据，推动了非牛顿流体力学基础理论的创新，而且，也促进了生物工程、石油化工、地下水污染等工程技术的应用。多次发表了在国际范围内首次报道的研究成果，获得广泛引用和好评，8 篇代表性论文SCI 他引838次，单篇最高SCI他引222次，第一完成人在国、内外重要学术会议上作大会邀请报告或Keynote报告共16次。
丹麦科学院院士Thomsen指出：“Tan等人给出了计算流动阻力最好的近似公式（the best approximation is given by Tan）”；Ouarzazi等人（Physics Letters A，2010）指出：“Tan等人的工作在非多孔介质粘弹性流体热对流和致密多孔介质中粘弹性流体热对流间架起了一座桥梁（bridges the gap between nonporous cases and densely packed porous cases）”；Bhadauria等人（Int. J. Non-Linear Mechanics，2011）指出：“Tan等人基于modified Darcy Maxwell模型发现了震荡对流发生的判别准则（found the criterion for onset of oscillatory convection）”。Swamy 等人（Fluid Dyn. Res.，2013）则评价我们给出了一个热对流稳定性的精彩分析（made an excellent analysis of linear and nonlinear thermal convection）。白俄罗斯著名学者Zhuravkov在综述长文中（Mathematics and Mechanics of Solids，2014）引用了我们的7篇论文，指出“中国力学学派在分数阶微积分应用领域发挥了积极作用（This research line is actively developed by，for example，the Chinese mechanics school）”。Leighton等人（J. Mol. Cell. Cardiol.，2013）指出：“Tan等人利用反常扩散方法解决了钙火花的半高宽问题，他们的工作不仅能够帮助人们深入理解细胞液内钙离子的扩散机制，而且对理解细胞内所有分子和离子的扩散机制都很重要”。Silva等人(Physical Review E，2011）评价我们的工作证实了（evidenced）细胞内的钙离子遵循反常扩散。美国生理学会Fellow、国际著名电生理专家Jederer在Physiological Review（2008）上撰写综述文章，回顾钙火花15年来的发展，利用近1/4页的篇幅介绍了我们提出的钙火花反常扩散机制，指出：“Tan等人创新地提出了钙火花的空间反常扩散模型”，评价我们的模型是与实验吻合最好的（The spark data are best depicted by a subdiffusion model in the milieu of thecytoplasm.）。
代表性论文专著目录：
1.The impulsive motion of flat plate in a general second grade fluid/ Mechanics Research
Communication/Tan Wenchang,Xu Mingyu / 影响因子：1.502 / 年卷页码：2002, 29(1):3-9/ 发表时间：2002-02-01 / 通讯作者：谭文长/ 第一作者：谭文长/ 国内作者：谭文长，徐明瑜/SCI他引次数：63 /国内完成
2. A note on unsteady flows of a viscoelastic fluid with the fractional Maxwell model
between two parallel plates/ International J. Non-Linear Mech./Tan Wenchang, Pan
Wenxiao, Xu Mingyu / 影响因子：1.977 / 年卷页码：2003, 38 (5):645-650/ 发表时间：2003-07-01 / 通讯作者：谭文长/ 第一作者：谭文长/ 国内作者：谭文长，潘文潇，徐明瑜/ SCI他引次数：135 /国内完成
3.Stokes’ first problem for an Oldroyd-B fluid in a porous half-space/ Physics of
Fluids/TanWenchang,TakashiMasuoka/ 影响因子：2.031 / 年卷页码：2005,
17,023101/ 发表时间：2005-02-01 / 通讯作者：谭文长/ 第一作者：谭文长/ 国内作者：谭文长/ SCI他引次数：198 /国内完成
4.Stokes’ first problem for a second grade fluid in porous half-space with a heated plate/
International J. Non-Linear Mechanics/TanWenchang,TakashiMasuoka/ 影响因子：
1.977 / 年卷页码：2005, 40, 515-522/ 发表时间：2005-05-01 / 通讯作者：谭文长/
第一作者：谭文长/ 国内作者：谭文长/ SCI他引次数：222/国内完成
5.Stability Analysis of a Maxwell fluid in a porous medium heated from below/Physics
Letter A/TanWenchang, Takashi Masuoka / 影响因子：1.683 / 年卷页码：2007,360
(3):454-460/ 发表时间：2007-01-01 / 通讯作者：谭文长/ 第一作者：谭文长/ 国
内作者：谭文长/ SCI他引次数：68/国内完成
6.An anomalous subdiffusion model for calcium spark in cardiac myocytes/ Applied
Physics Letters/TanWenchang, Fu Chaoqi, Fu Ceji, XieWenjun, Cheng Heping/ 影响因子：3.302 / 年卷页码：2007, 91, 183901 / 发表时间：2007-10-01 / 通讯作者：谭文长/ 第一作者：谭文长/ 国内作者：谭文长，付超奇，符策基，谢文俊，程和平/ SCI他引次数：37 /国内完成
7.Stability analysis of double-diffusive convection of Maxwell fluid in a porous medium
heated from below/Physics Letters A/Wang Shaowei, Tan Wenchang/ 影响因子：1.683 / 年卷页码：2008, 372, 3046-3050 / 发表时间：2008-04-01 / 通讯作者：谭文长/ 第一作者：王少伟/ 国内作者：王少伟，谭文长/ SCI他引次数：57 / 国内完成
8.Stability analysis of soret-driven double-diffusive convection of Maxwell fluid in a
porous medium/International Journal of Heat and Fluid Flow/ Wang Shaowei, Tan
Wenchang/ 影响因子：1.596 / 年卷页码：2011, 32,88-94 / 发表时间：2011-02-01 / 通讯作者：谭文长/ 第一作者：王少伟/ 国内作者：王少伟，谭文长/SCI他引次数：58/ 国内完成
主要完成人情况：
1、谭文长，排名1，教授，工作单位：北京大学，完成单位：北京大学，是该项目的负责人，对发现点1、
2、
3、4均有贡献，具体贡献为：提出了计算粘弹性流体在多孔介质内流动阻力的新方法，建立了研究粘弹性流体在多孔介质内非定常流动的新理论；系统研究了粘弹性流体在多孔介质内的热对流问题，揭示了粘弹性流体在多孔介质内自然对流的演化规律；将分数阶微积分引入到粘弹性流体力学的研究中，构建了分数阶微积分在粘弹性流体力学中应用的理论框架；提出了钙离子在细胞内遵循空间反常扩散的物理机制，开辟了钙火花生物力学研究的新方向。
2、符策基，排名2，副教授，工作单位：北京大学，完成单位：北京大学，是该项目的主要完成人，对发现点2、4均有贡献，具体贡献为：提出了Oldroyd-B流体在多孔介质内静态和震荡热对流的启动临界条件，给出了粘弹性流体在多孔介质内自然对流的传热效率随Rayleigh数变化的标度律；研究了Coriolis 效应对旋转多孔介质内粘弹性流体的热对流的影响，给出了静态和振荡热对流两种失稳模态随粘弹性参数和Coriolis 效应的演化规律；研究了纳米流体在微管中的流动和传热过程，给出了流体的非牛顿效应、壁面滑移对微管流体流动和传热的影响规律。
3、王少伟，排名3，副教授，工作单位：山东大学，完成单位：山东大学，是该项目的主要完成人，对发现点2、3均有贡献，具体贡献为：系统地研究了Maxwell流体在多孔介质中的Rayleigh-Bénard 热对流问题，分析了粘弹性流体的松弛时间及迟滞时间等物质参数对热对流演化过程的影响；研究了带分数阶导数的粘弹性流体的流动问题，发展了求解分数阶粘弹性流体非定常流动问题的几种数学方法（Laplace变换法，Green函数法等）。
完成人合作关系说明：
谭文长教授是北京大学非牛顿流体力学研究组的责任教授，符策基副教授是北京大学非牛顿流体力学研究组的年轻骨干教师，王少伟博士是谭文长教授的博士后。
知情同意证明：
项目完成人是代表论文的第一作者及通讯作者。
20072016：黏弹性流体在多孔介质中的新渗流模型
黏弹性流体在多孔介质中的新渗流模型 学号：20072016 姓名：刘超 摘要：对两种类别的常用聚合物：多糖类(黄原胶)和部分水解聚丙烯酰胺(pusher-700)在玻璃珠人造岩心和贝雷砂岩中稳态流动的实验数据进行了分析。用振荡流测量计算聚合物溶解的最长弛豫时间( θ),即本文所涉及的特征弛豫 1f 时间。两种聚合物的稳态流实验数据与所测得的聚合物自身的黏弹性数据一起被换算成在多孔介质中的平均剪切应力-剪切速率数据,因此就得到聚合物流在多孔介质中的平均幂律指数(n)。用 θ、n、岩石渗透率(k)、饱和度(φ)和渗流 1f 速度(μ)计算黏弹性数( N),结果发现黏弹性数V N与多孔介质中的压力梯度密 V 切相关。这种相关性是定义聚合物渗流黏弹性模型的基础,类似于达西定律。新的模型认为渗流速度和压力梯度呈非线性关系,这证实了聚合物的黏弹性变形,并且也证实孔隙的几何尺寸变化是聚合物的分子吸附和机械滞留所致。 关键词：多孔介质；黏弹性流体；人造岩心；贝雷砂岩；渗流模型；特征弛豫时间 一、概述 聚合物在石油工程方面已经得到广泛的应用。在提高采收率方面,将聚合物加到水中是为了增加水的黏度和减小水的相对流度。水相对流度的降低提高了水的体积波及系数和水驱效率。虽然对聚合物在多孔介质中的渗流机理已经研究了几十年,但是至今没有重大突破。 达西定律适用于渗流流体为线性流，且其黏度恒定、孔隙的几何尺寸也恒定的情况。聚合物在多孔介质中的渗流偏离这些假设是因为：①聚合物的黏度是和剪切速率相关的；②聚合物分子的长短是和孔喉尺寸相匹配的,这样才可提高弹性特性；③聚合物分子的吸附和机械滞留改变了孔隙介质的几何尺寸。因此,应用达西定律模拟聚合物在多孔介质中的流动是错误的。模拟聚合物渗流的传统方法是在应用达西定律的同时应用一个有效黏度,即用恒定剪切速率下的黏度代替牛顿黏度。这种方法校正了剪切速率与黏度的相关性,但却没有考虑到非线性流和弹性流的特性。 Van Poollen和Jargon、Willhite和Uhl给出了一个关于非牛顿流体渗流时压降(ΔP)和渗流速率(Q)之间呈非线性关系的简单的经验模型。这种关系可以表示为:
第三章粘弹性流体的本构方程
第三章非线性粘弹流体的本构方程 1．本构方程概念 本构方程（constitutive equation），又称状态方程——描述一大类材料所遵循的与材料结构属性相关的力学响应规律的方程。 不同材料以不同本构方程表现其最基本的物性，对高分子材料流变学来讲，寻求能够正确描述高分子液体非线性粘弹响应规律的本构方程无疑为其最重要的中心任务，这也是建立高分子材料流变学理论的基础。 两种。 唯象性方法，一般不追求材料的微观结构，而是强调实验事实，现象性地推广流体力学、弹性力学、高分子物理学中关于线性粘弹性本构方程的研究结果，直接给出描写非线性粘弹流体应力、应变、应变率间的关系。以本构方程中的参数，如粘度、模量、松弛时间等，表征材料的特性。 分子论方法，重在建立能够描述高分子材料大分子链流动的正确模型，研究微观结构对材料流动性的影响。采用热力学和统计力学方法，将宏观流变性质与分子结构参数（如分子量，分子量分布，链段结构参数等）联系起来。为此首先提出能够描述大分子链运动的正确模型是问题关键。 根据研究对象不同， 象性方法和分子论方法虽然出发点不同，逻辑推理的思路不尽相同，而最终的结论却十分接近，表明这是一个正确的科学的研究基础。
目前关于高分子材料，特别浓厚体系本构方程的研究仍十分活跃。 同时，大量的实验积累着越来越多的数据，它们是检验本构方程优劣的最重要标志。 从形式上分， 速率型本构方程，方程中包含应力张量或形变速率张量的时间微商，或同时包含这两个微商。 积分型本构方程，利用迭加原理，把应力表示成应变历史上的积分，或者用一系列松弛时间连续分布的模型的迭加来描述材料的非线性粘弹性。积分又分为单重积分或多重积分。 判断一个本构方程的优劣主要考察： 1）方程的立论是否科学合理，论据是否充分，结论是否简单明了。 2）一个好的理论，不仅能正确描写已知的实验事实，还应能预言至今未知，但可能发生的事实。 3）有承前启后的功能。例如我们提出一个描写非线性粘弹流体的本构方程，当条件简化时，它应能还原为描写线性粘弹流体的本构关系。 4）最后也是最重要的一条，即实验事实（实验数据）是判断一个本构方程优劣的出发点和归宿。实践是检验真理的唯一标准。 本章重点介绍用唯象论方法对一般非线性粘弹流体建立的本构方程。分子论方法在第四章介绍。
流体输送与传热技术-[二]项目3测试题
项目3 离心泵的安装及选用测试题 班级姓名学号成绩___________一、选择 1．离心泵的安装高度有一定限制的原因主要是（）。 A、防止产生“气缚”现象； B、防止产生汽蚀； C、受泵的扬程的限制； D、受泵的功率的限制。 2．泵将液体由低处送到高处的高度差叫做泵的（）。 A、安装高度； B、扬程； C、吸上高度； D、升扬高度。3．对离心泵错误的安装或操作方法是（）。 A、吸入管直径大于泵的吸入口直径； B、启动前先向泵内灌满液体； C、启动时先将出口阀关闭； D、停车时先停电机,再关闭出口阀。4．下列说法正确的是（）。 A、在离心泵的吸入管末端安装单向底阀是为了防止汽蚀； B、汽蚀与气缚的现象相同，发生原因不同； C、调节离心泵的流量可用改变出口阀门或入口阀门开度的方法来进行； D、允许安装高度可能比吸入液面低。 5．离心泵气蚀余量Δh与流量Q的关系为（）。 A、Q增大Δh增大； B、Q增大Δh 减小； C、Q增大Δh不变； D、Q增大Δh先增大后减小。 6．离心泵的实际安装高度（）允许安装高度，就可防止气蚀现象发生。 A、大于； B、小于； C、等于； D、近似于。7．选离心泵是根据泵的（）。 A、扬程和流量选择； B、轴功率和流量选择； C、扬程和轴功率选择； D、转速和轴功率选择。 二、判断 （）1．输送液体的密度越大，泵的扬程越小。 （）2．若某离心泵的叶轮转速足够快，且设泵的强度足够大，则理论上泵的吸上高度H g可达无限大。 （）3．扬程为20m的离心泵，不能把水输送到20m的高度。 （）4．离心泵的Δh数值是实验测定的，从泵的样本中查取。 （）5. Δh越大，离心泵抗气蚀能力越强。 三、问答 什么是气蚀现象？产生的原因是什么？有什么危害？如何防止气蚀现象的发生？
广义Oldroyd-B粘弹性流体Stokes第一问题
Stokes' first problem for a viscoelastic fluid with the generalized Oldroyd-B model1 Haitao Qi Department of Applied Mathematics and Statistics, Shandong University at Weihai Weihai, P. R. China 264209 htqi@https://www.360docs.net/doc/a08203486.html, Mingyu Xu School of Mathematics and Systematical Science, Shandong University Jinan, P.R. China, 250100 Abstract The flow near a wall suddenly set in motion for a viscoelastic fluid with the generalized Oldroyd-B model is studied. The fractional calculus approach has been taken into account in the constitutive relationship of fluid model. Exact analytical solutions of velocity and stress are obtained by using the discrete Laplace transform of the sequential fractional derivative and the Fox-H function. The obtained results indicate that some well known solutions for the Newtonian fluid, the generalized second grade fluid as well as for the ordinary Oldroyd-B fluid, as limiting cases, are included in our solutions. Keywords: Generalized Oldroyd-B fluid, Stokes' first problem, Fractional calculus, Exact solution, Fox- H function. 1Introduction Navier-Stokes equations are the most fundamental motion equations in fluid dynamics. However, there are few cases in which their exact analytical solutions can be obtained. Exact solutions are very important not only because they are solutions of some fundamental flows, but also because they serve as accuracy checks for experimental, numerical, and asymptotic methods. The inadequacy of the classical Navier-Stokes theory to describe rheologically complex fluids such as polymer solutions, blood and heavy oils, has led to the development of several theories of non-Newtonian fluids. In order to describe the non-linear relationship between the stress and the rate of strain, numerous models or constitutive equations have been proposed. The model of differential type and those of rate type have received much attention [1]. In recent years, the Oldroyd-B fluid has acquired a special status amongst the many fluids of the rate type, as it includes as special cases the 1 Supported by the National Natural Science Foundation of China (10272067), the Doctoral Program Foundation of the Education Ministry of China (20030422046) and the Natural Science Foundation of Shandong University at Weihai.
流体输送与传热技术(王壮坤)教案[二]项目5单元设计
《化工单元操作技术》教案 （2009～ 2010学年第一学期） 学院辽宁石化职业技术学院 系（部）石油化工系 教研室应用化工教研室 教师王壮坤
辽宁石化职业技术学院教案10 本次课标题项目5 往复泵、齿轮泵及旋涡泵的操作 5.1 往复泵的操作 5.2 齿轮泵的操作 授 课 班级石化0831 上 课 时 间 学时：4 时间： 上 课 地 点 一体化教室 教学目标 能力目标知识目标素质目标 1．能认识往复泵，熟悉其操 作 2．能认识齿轮泵，熟悉其操 作 1．掌握往复泵的结构、特点、性能、 操作要点 2．了解齿轮泵的结构、特点、性能 及操作维护要点、操作要点 培养规范操作、经济意识；提 高职业素养；培养团结协作的 精神 任务 与案例任务：5.1 往复泵的操作任务：5.2 齿轮泵的操作 重点 难点及解决方法重点：往复泵的操作 难点：往复泵正位移特性、旁路调节 解决方法： 通过观看录像，使结构直观，通过启发式教学讲授往复泵正位移特性、旁路调节，化解难点
参 考 资 料 1．流体流动与传热技术 序号步骤名称教学内容教师活动学生活动时间分配(分) 1 布置任务 5.1 案例引入主讲听课 5 2 观看录像往复泵结构观看观看10 3 分组学习学习往复泵结构、 特点、性能、操作 要点 指导 分组讨论，活 动，完成任务单 50 4 启发式教 学往复泵正位移特 性、旁路调节方法 主讲听课20 5 汇报、总结往复泵点评、总结小组代表发言30 6 布置任务 5.2 案例引入主讲听课 5 7 观看录像齿轮泵结构观看观看10 8 分组学习学习齿轮泵结构、 特点、性能、操作 要点 指导 分组讨论，活 动，完成任务单 30 9 方案汇报、 总结各种类型泵比较点评、总结 小组代表发言、 相互提问 20 10 分组学习 为几种输送任务 选择合适的泵 点评代表发言15 11 布置下一 5
流体力学与传热学
1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的（热传导）和边界层外的（对流传热）合并考虑，并命名为给热。 2、在工程计算中，对两侧温度分别为 t1,t2 的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是或。答案；λ = 3、图 3-2 表示固定管板式换热器的两块管板。由图可知，此换热器为或。体的走向为 管程，管程流 1 1 4 2 2 3 3 5 图 3-2 3-18 附图答案：4；2 → 4 → 1 → 5 → 3；3 → 5 → 1 → 4 → 2 4、4.黑体的表面温度从 300℃升至 600℃，其辐射能力增大到原来的（5.39）倍. 答案: 5.39 分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的 4 次方成正比, ? 600 + 273 ? 摄氏温度,即 ? ? =5.39。 ? 300 + 273 ? 5、 3-24 用 0.1Mpa 的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内， 20℃升至 60℃，由则管内壁的温度约为（100℃） 6、热油和水在一套管换热器中换热，水由 20℃升至 75℃。若冷流体为最小值流体，传热效率 0.65，则油的入口温度为 (104℃)。 7、因次分析法基础是 (因次的一致性)，又称因次的和谐性。 8、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的(剪应力) 9、如果管内流体流量增大 1 倍以后，仍处于滞流状态，则流动阻力增大到原来的(2 倍) 10、在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时4 倍。 11、流体沿壁面流动时，在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的（速度梯度），即使（粘度）很小，（内摩擦应力）仍然很大，不容忽视。 12、雷诺数的物理意义实际上就是与阻力有关的两个作用力的比值，即流体流动时的（惯性力）与（粘性力）之比。 13、滞流与湍流的本质区别是（滞流无径向运动，湍流有径向运动） 二、问答题：问答题： 1、工业上常使用饱和蒸汽做为加热介质而不用过热蒸汽，为什么？答：使用饱和蒸汽做为加热介质的方法在工业上已得到广泛的应用。这是因为饱和蒸汽与低于其温度的壁面接触后，冷凝为液体，释放出大量的潜在热量。虽然蒸汽凝结后生成的凝液覆盖着壁面，使后续蒸汽放出的潜热只能通过先前形成的液膜传到壁面，但因气相不存在热阻，冷凝传热的全部热阻只集中在液膜，由于冷凝给热系数很大，加上其温度恒定的特点，所以在工业上得到日益广泛的应用。如要加热介质是过热蒸汽，特别是壁温高于蒸汽相应的饱和温度时，壁面上就不会发生冷凝现象，蒸汽和壁面之间发生的只是通常的对流传热。此时，热阻将集中在靠近壁面的滞流内层中，而蒸气的导热系数又很小，故过热蒸汽的对流传热系数远小于蒸汽的冷凝给热系数，这就大大限制了过热蒸汽的工业应用。 2、下图所示的两个 U 形管压差计中,同一水平面上的两点 A、或 C、的压强是否相等？ B D P1 A P2 p 水 B C 空气 C 水银图 1－1 D 水 P1 1－1 附图 P2 A B D p h1 。 答：在图 1—1 所示的倒 U 形管压差计顶部划出一微小空气柱。空气柱静止不动，说明两侧的压强相等，设为 P。由流体静力学基本方程式： p A = p + ρ空气 gh1 + ρ水 gh1 p B = p + ρ空气 gh1 + ρ空气 gh 1 Q ρ水 > ρ空气 p C = p + ρ空气 gh1 ∴ p A> pB 即 A、B 两点压强不等。而
流体输送与传热试题A卷
《流体输送与传热》试卷A 一、单项选择（30分，每小题2分） 1. 某地大气压强为100kPa，离心泵入口处真空表读数为0.05MPa，出口处的压力表读数为0.1Mpa，则 该泵进出口处的绝对压强分别为（）。 A、50 kPa，0 kPa B、150kPa，200kPa C、150kPa，0kPa D、50kPa，200kPa 2. 水连续的从直径为30mm的细管流到直径为90mm的粗管，问细管中水流速是粗管中的（）倍。 A、2 B、3 C、6 D、9 3. 以下对于流量计说法正确的是（） A、转子流量计能直接读出流量，孔板流量计需要计算得到； B、孔板流量计和转子流量计安装时都需要一定长度的水平直管段； C、转子流量计的转子阻碍流体流动，因此能量损失比孔板流量计大； D、孔板流量计能适用于气体、液体，而转子流量计只适用于液体。 4. 下列对气蚀产生的原因说法不正确的是（） A、进口管路阻力过大或者管路过细 B、输送介质温度过高 C、安装高度过高，影响泵的吸液量 D、离心泵启动前没有灌泵 5. 需要经常检修的管路上，要安装（）。 A、三通 B、法兰或活接头 C、弯头 D、丝堵 6. 起自动泄压和过压保护作用的阀门是（）。 A、安全阀 B、截止阀 C、闸阀 D、节流阀 7. 下列为间歇式操作设备的是（） A、转筒真空过滤机 B、三足式离心机 C、卧式刮刀卸料离心机 D、活塞往复式卸料离心机 8. 下列液体中（）的导热率最大 A、水 B、甘油 C、苯 D、汽油 9. U形管式换热器一般让高温、高压的介质走管内，是因为（）。 A、高压的空间较小，容易密封 B、克服温差应力 C、管内易清洗 D、结构简单、造价较低 10. 反应器常采用（）换热器与夹套式换热器一起对反应介质加热或冷却。 A、套管式 B、热管式 C、沉浸蛇管式 D、喷淋蛇管式 11. 离心泵流量下降的原因不包括（）。 A、泵的出口管路有漏点 B、叶轮的转速下降 C、泵的吸入管路部分堵塞 D、叶轮腐蚀或磨损 12. 以下选项中（）不属列管换热器的振动故障产生的原因。 A、壳程介质流动过快 B、列管结垢 C、管路振动所致 D、机座刚度不够 13. 蒸汽压缩制冷流程中，（）设备可以使周围环境的温度降低。 A、压缩机 B、冷凝器 C、节流阀 D、蒸发器 14. 双筒式吸收制冷装置中，蒸发器与（）在低压筒内。 A、蒸发器 B、吸收器 C、冷凝器 D、节流装置 15. 固定管板式换热器最大的缺点是（） A、管内不易清洗 B、结构复杂 C、产生温差应力 D、制作、安装困难 二、判断（15分，每小题1分） 1.某离心泵的扬程为20米，就表示该离心泵能把液体输送到20米的高度。 2.高位槽的液体溢流，造成能量的浪费，应控制溢流量为零。 3.有缝钢管的公称直径就是其内径。
流体输送与传热习题答案
《流体输送与传热》习题答案 1. 燃烧重油的燃烧气，经分析测知其中含8.5%CO 2、7.5%O 2、76%N 2、8%H 2O （体积分数），试求温度为500o C 、压强为1atm 时，该气体的密度。 解：根据气体的状态方程pM RT ρ=，因此只需求出混合气体的平均分子量即可。 0.085440.075320.76280.0818 3.74 2.421.28 1.4428.86i i M M x ==?+?+?+?=+++=∑ 128.86/0.455/0.082/773pM atm g mol g L RT L atm mol K K ρ?= ==??? 2. 在大气压为0.101MPa 的地区，某真空精馏塔顶真空表的读数为0.095MPa ，若在大气压为0.088MPa 的地区使该塔内绝对压力维持相同的数值，则真空表的读数应为多少？ 解：真空度＝大气压－绝对压力 即，精馏塔内绝对压力＝0.101－0.095＝0.006MPa 故，在大气压为0.088MPa 的地区，保持塔内压力不变， 真空表读数＝0.088－0.006＝0.082MPa 3. 如图所示的储油罐中盛有密度为960kg/m 3的油，油面距罐底9.6m ，油面上方为常压，在罐侧壁的下部有一直径为760mm 的圆孔，其中心距罐底800mm ，孔盖用M14钢制的螺钉固定，该螺钉材料的工作应力取为3.93×107N/m 2。问至少需要几个螺钉？ 解：根据流体静力学原理，圆孔处的压力为： 32960/9.8/8.882790.4/p gh kg m N kg m N m ρ==??= 因此，对圆盖的力为： M14六角螺钉的尺寸为22mm （相间顶点间距），则其面积为： '422211 4.1910S m -=?=? 则每个螺钉可承受的力为：7242'' 3.9310/ 4.191016466.7F pS N m m N -==???= 故需要的螺钉数目为：37538.5 2.28'16466.7 F n F = == 即：最少需要3个螺钉才可。 2222 1182790.4/ 3.140.764437538.5F pS p D N m m N π===??=
流体力学与传热200612A(附参考标准答案)
,考试作弊将带来严重后果! 华南理工大学期末考试 《 流体力学与传热 》试卷 1. 考前请将密封线内填写清楚; ２. 所有答案请直接答在试卷上（或答题纸上)； 3.考试形式:闭卷； 、 流体在圆形管道中作完全湍流流动，如果只将流速增加一倍,阻力损失为原来的 4 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/２ 倍。 、离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 N －Q 和 η－Ｑ 曲线 、气体的粘度随温度升高而 增加 ,水的粘度随温度升高而 降低 。 ４、测量流体体积流量的流量计有 转子流量计 、 孔板流量计 和 涡轮流量计。 、(１)离心泵最常用的调节方法是 Ｂ （A ） 改变吸入管路中阀门开度 （B ） 改变压出管路中阀门的开度 （C ） 安置回流支路，改变循环时的大小 （D ） 车削离心泵的叶轮 ）漩涡泵常用的调节方法是 B （A ） 改变吸入管路中阀门开度 （B ） 安置回流支流，改变循环量的大小 （C ） 改变压出管路中阀门的开度 （D ） 改变电源的电压。 6、沉降操作是指在某种 力场 中利用分散相和连续相之间的 密度 ,使之发生相对运动而实现分离的操作过程。 、最常见的间歇式过滤机有 板框过滤机和叶滤机 连续式过滤机有 真空转筒过滤机 。 、在一卧式加热器中，利用水蒸汽冷凝来加热某种液体,应让加热蒸汽在 壳程流动,加热器顶部设 排放不凝气，防止壳程α值大辐度下降。 、(1)为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是 Ａ (A ）表面光滑,颜色较浅; （B)表面粗糙,颜色较深 （C ）表面粗糙,颜色较浅 (2）某一套管换热器用管间饱和蒸汽加热管内空气,设饱和蒸汽温度为C ?100，空气进口温度为C ?,出口温度为C ?80，问此套管换热器内管壁温应是＿Ｃ__。 （A)接近空气平均温度 (B ）接近饱和蒸汽和空气的平均温度 （C ）接近饱和蒸汽温度 、举出三种间壁式换热器 套管 、 夹套换热器 、 蛇管换热器 。
有限容积法求解-方腔流动与传热
利用有限体积算法三阶迎风型QUICK 离散格式求解 二维不可压缩黏性流体方腔流动问题 1.二维不可压缩黏性流体方腔流动问题 二维不可压缩黏性流体方腔流动（cavity flow ）：有一正方形腔室，其量纲为一的宽度为1.0，里面充满静止的不可压缩黏性流体，方腔内初始时刻压力和密度为=1.0=1.0p ρ、它周围壁面（左右壁面和底面）固定不动，上壁面以量纲为一的速度1.0沿着上壁面方向自左向右运动（图F.1）。 2. 基本方程组、初始条件和边界条件 设流体是黏性流体。二维方腔流动问题在数学上可以由二维不可压缩黏性流动 N - S ()()u v x y x x φρφρφμ?????? += ????????? ） 其中u 为变量φ在水平x 方向的流速，v 为φ在垂直y 方向的流速，μ为黏度，S φ为源项。源项中不仅包含压力梯度项，也包含时间导数项。 初始条件：方腔上壁面以量纲为一的速度1.0沿着上壁面方向自左向右运动。 边界条件： 流动速度u v 、均可采用无滑移边界条件，压力p 采用自由输出边界条件。 3.计算网格划分和控制体单元与节点定义 采用交错网格，图F.2和图F.3是计算网格、控制体单元和节点示意图。 图F.1二维不可压缩黏性 方腔流问题示意图
节点P 所在主控制单元如图F.2中有阴影部分所示。在x 方向与节点P 相邻的节点为W 和E ，在y 方向与节点P 相邻的节点为S 和N ，主控制单元界面分 别为w s e n 、、、 。压力p 和速度u v 、分别在三套不同网格中如图F.3中有阴影部分所示。 4.有限体积算法三阶迎风型QUICK 离散格式 对方程（F.1）在图F.2所示节点P 所在控制体单元内积分，有： ()()V V V V V u dV v dV dV dV S dV x y x x y y φφφρφρφμμ??????? ????????+=++ ? ????????????????（F.2） 由于二维不可压缩黏性流体方腔流动是二维问题，因此控制体单元体积V ?仅是面积，而它的边界是长度。设 ,w e s n A A y A A x ==?==?，利用Gauss 定理，可将方程（F.2）改写成如下有限体积算法离散格式： ()()()()e w n s e w n s u A u A v A v A A A A A S x y x x y y φρφρφρφρφφφφφμμμμ????-+-???? ????????? ???=-+-+?? ? ? ? ?????? ??????? （F.3） 对上式中e w n s x x y y φφφφ???? ???????? ? ? ? ?????????????、、 、采用一阶向前差分近似，则有： 图F.2方腔流动计算网格、 控制体单元和节点示意图 图F.3计算采用的交错网格示意图
流体传热复习题
1. 与牛顿内摩擦定律有关的因素是( ): A 压强,速度和粘度 B 流体的粘度切应力与角变形率 C 切应力,温度,粘度和速度 D 压强,粘度和角变形2．流体是( )一种物质。 A、不断膨胀直到充满容器的； B、实际上是不可压缩的； C、不能承受剪切力的； D、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。 3. 水力学中，单位质量力是指作用在单位( )液体上的质量力。 A 面积 B 体积 C 质量 D 重量 4.液体黏度随温度的升高而( )，气体黏度随温度的升高而( )。 A.减小 B.增大 C. 不一定 D. 不变 5重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是( ) A 同一种液体； B 相互连通； C 不连通； D 同一种液体，相互连通。 6．压力表的读值是 A 绝对压强； B 绝对压强与当地大气压的差值； C绝对压强加当地大气压； D 当地大气压与绝对压强的差值。
7. 一密闭容器内下部为水,上部为空气，液面下4.2米处 的测压管高度为2.2m，设当地压强为9800Pa，则容器内液面的绝对压强为( )水柱。 1.B 2.D 3.C 4. A B 5.D 6. B 7-1m 8、矩形闸门宽b=1.5, 长h =2m米（垂直于图面），闸门上端与液面间的距离为3m, A端为铰链，B端连在一条倾斜角为45o的铁链上，求开启闸门的升力T（单位KN）？矩形闸门的惯性力矩Jc＝bh3/12
解：由已知条件得 闸门面积 A ＝b×h=2×1.5=3m y c ＝h c =3+2/2=4m P=γh c A=9800 ×4×3=117600N 压力作用点到转轴A 的距离： 45 1.52x ??＝2sin ＝ 117600 1.08119.741.52 Pl Pl Tx T x KN =?=?=≈? 应用伯努利方程时需注意的问题： （1）有效断面的选取 所选取的截面应与流体的流动方向相垂直，并且两截面间流体应是定态连续流动。截面宜选在已知量多、计算 32112243 1.08412c D c c c c bh J l y H y H y H y A y h b m =-=+-=+-??=+-=?
粘弹性流体的流动和传热传质研究
推荐国家自然科学奖项目公示 项目名称粘弹性流体的流动和传热传质研究 推荐单位教育部 推荐单位意见： 我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。 该项目首次提出了根据本构关系计算多孔介质内粘弹性流体流动阻力的新方法，建立了粘弹性流体在多孔介质内非定常流动的新模型，丰富了非牛顿流体力学的新理论；发现了多物理场耦合效应下粘弹性流体在多孔介质内对流发生的新模态、新判据，揭示了粘弹性流体在多孔介质内自然对流的演化规律；将分数阶微积分引入到粘弹性流体力学的研究中，首次构建了粘弹性流体广义分数阶单元的网络表述模式，建立了粘弹性流体力学问题的新理论；建立了钙火花空间反常扩散的力学模型，成功解释了“钙火花峰宽”悖论，发现了钙离子在细胞内反常扩散的新机制，填补了空间次扩散的空白。 对照国家自然科学奖授奖条件，推荐该项目申报2017年度国家自然科学奖二等奖。
项目简介： 本项目属于流体力学领域的核心关键基础问题。现实中许多化学流体、生物流体、智能流体等都是典型的粘弹性流体，粘弹性流体的流动问题与石油开采、地下水污染修复、心血管疾病防治等工程应用密切相关，是我国能源、环保、健康领域重点关注的关键力学问题。同时，由于粘弹性流体的本构关系复杂且具有多样性，其流动特征更加具有复杂性、非线性、不稳定性，因此，粘弹性流体力学一直是流体力学的研究热点和难点之一。本项目对粘弹性流体的流动与传热传质进行了系统深入的研究，做出了一系列原创性贡献，获得了一批创新性成果： 1、首次提出了根据本构关系计算多孔介质内粘弹性流体流动阻力的新方法，克服了以往用Darcy定律估算流动阻力时没有考虑流体弹性特征的缺点，建立了粘弹性流体在多孔介质内非定常流动的新模型，发现了速度震荡、速度阶跃和速度超射等新现象； 2、发现了多物理场耦合效应下粘弹性流体在多孔介质内热对流发生的新模态和新判据，阐明了其发生的物理机制，得到了粘弹性流体在多孔介质内对流传热效率的标度律，揭示了粘弹性流体在多孔介质内自然对流的演化规律； 3、将分数阶微积分引入到粘弹性流体力学的研究中，首次构建了粘弹性流体广义分数阶单元的网络表述模式，提出了离散求分数阶拉普拉斯逆变换的方法，发现了粘弹性流体启动流的涡量函数依赖于速度剖面的时间历程, 而这种时间历程是可以用分数阶微积分来刻画的； 4、考虑了细胞液的粘弹性，建立了钙火花反常扩散的力学模型，成功解释了“钙火花峰宽”悖论，发现了钙离子在细胞内扩散的新机制；同时，首
(完整版)流体力学与传热学试题及答案
流体力学与传热学试题及参考答案 一、填空题：（每空1分） 1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的 和边界层外的 合并考虑，并命名为给热。 答案：热传导；对流传热 2、在工程计算中，对两侧温度分别为t1,t2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是 或 。 答案；2 2 1λλλ+= - ；2 2 1t t += - λ 3、图3-2表示固定管板式换热器的两块管板。由图可知，此换热器为 管程，管程流体的走向为 或 。 1 2 3 图3-2 3-18 附图 答案：4；2→4 →1→5→3；3→5→1→4→2 4、黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的 倍. 答案: 5.39 分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比, 而非 摄氏温度,即4 273300273600?? ? ??++=5.39。 5、3-24 用0.1Mpa 的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内，由20℃升至60℃，则管内壁的温度约为 。 答案：100℃ 6、热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。若冷流体为最小值流体，传热效率0.65，则油的入口温度为 。 答案：104℃ 分析：Θε= 20 20 751--T =0.65 ∴1T =104℃ 1 2 3
7、因次分析法的基础是 ，又称因次的和谐性。 答案：因次的一致性 8、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的_____________。 答案：剪应力 9、如果管内流体流量增大1倍以后，仍处于滞流状态，则流动阻力增大到原来的 倍。 答案：2 10、在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。 答案：4 11、流体沿壁面流动时，在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的_______________，即使____________很小，____________仍然很大，不容忽视。 答案：速度梯度；粘度；内摩擦应力 12、雷诺数的物理意义实际上就是与阻力有关的两个作用力的比值，即流体流动时的______ 与__ ____ 之比。 答案：惯性力；粘性力 13、滞流与湍流的本质区别是 。 答案：滞流无径向运动，湍流有径向运动； 二、问答题：（每小题8分） 1、工业上常使用饱和蒸汽做为加热介质而不用过热蒸汽，为什么？ 答：使用饱和蒸汽做为加热介质的方法在工业上已得到广泛的应用。这是因为饱和蒸汽与低于其温度的壁面接触后，冷凝为液体，释放出大量的潜在热量。虽然蒸汽凝结后生成的凝液覆盖着壁面，使后续蒸汽放出的潜热只能通过先前形成的液膜传到壁面，但因气相不存在热阻，冷凝传热的全部热阻只集中在液膜，由于冷凝给热系数很大，加上其温度恒定的特点，所以在工业上得到日益广泛的应用。 如要加热介质是过热蒸汽，特别是壁温高于蒸汽相应的饱和温度时，壁面上就不会发生冷凝现象，蒸汽和壁面之间发生的只是通常的对流传热。此时，热阻将集中在靠近壁面的滞流内层中，而蒸气的导热系数又很小，故过热蒸汽的对流传热系数远小于蒸汽的冷凝给热系数，这就大大限制了过热蒸汽的工业应用。 2、下图所示的两个U 形管压差计中,同一水平面上的两点A 、B 或C 、D 的压强是否相等？ 水银 图1－1 1－1附图 12
一类粘弹性流体模型与数值分析的分析
一类粘弹性流体模型与数值分析的分析
摘要 粘弹性流体问题一直是流体力学和理论数学研究的一个重要问题．本文主 要研究一类粘弹性流体的数学模型．耳POldroyd—B型流体的数学模型．这类数 学模型一直以来都是众多科学家感兴趣的研究内容，均归结为偏微分方程(组)的求解，因此，研究具有高效率高精度的算法是很有必要的．在本文 中我们提供了几种解决两类偏方程的数学方法．文章主要内容如下j 本文第一章介绍了非牛顿流体力学及相关数值分析综述．第二章着重讨论 了基于Oldroyd随体时间导数的01droyd-B型流体的数学模型的本构方程的 建立、求解，并最终给出了此类方程l级、2级变分一解析解，同时，我们还在 两个特殊情形(常压力梯度和周期性压力梯度)下，讨论了该变分一解析解具体表 达形式． 第三章主要工作是应用混合有限元、最小二乘混合有限元和V循环多重网格 法去解决Oldroyd B型流体流动问题．一方面，我们将混合有限元方法应用于求 解非定常型的服从Oldroyd B型本构律的黏弹性流体流动问题．另一方面，我们将 运用混合有限元方法、最小二乘混合有限元方法和Y循环多重网格法去逼近 Oldroyd B型流体流动问题，并讨论了逼近解与真解的误差估计和收敛性．其主要 内容如下：讨论用混合有限元方法去研究01droyd B型流体流动问题的解的存在 唯一性，并给出了逼近解的误差估计；介绍应用混合有限元的最小二乘法去逼近01droyd B型流体流动问题，并讨论了逼近解的收敛性；讨论01droyd B型流体 流动问题的V循环多重网格格式，并给出了迭代解的存在唯一性和误差估计．本文第四章的主要目的就是研究一类非对称椭圆问题的最小二乘混合有限 元方法的超收敛现象．特别是对一般的非自共扼二阶椭圆边值问题，我们讨论了其最小二乘混合元解的存在唯一性及超收敛性．在第五章中，我们分别对半线性反应扩散问题和非线性反应扩散问题的扩张混合有限元方法给出了几个两层网格方法，并对它们的收敛性进行了分析．关键词：Oldroyd—B型流体，反应扩散方程，有限元，混合有限元，超收敛，误差估计
化工流体流动与传热柴诚敬第二版课后答案
17．如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7m ，水从φ108mm ×4mm 的管道中流出，管路出口高于地面1.5m 。已知水流经系统的能量损失可按∑h f =5.5u 2计算，其中u 为水在管内的平均流速（m/s ）。设流动为稳态，试计算（1）A -A '截面处水的平均流速；（2）水的流 量（m 3/h ）。 解：（1）A -A '截面处水的平均流速 在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得 2212 1b12b2f 1122p p gz u gz u h ρρ++=+++∑（1） 式中 z 1=7m ，u b1～0，p 1=0（表压）z 2=1.5m ，p 2=0（表压），u b2=5.5u 2 代入式（1）得 22 b2b2 19.8179.811.5 5.52 u u ?=?++s m 0.3b =u （2）水的流量（以m 3/h 计） ()h m 78.84s m 02355.0004.02018.04 14.30.3332 b2s ==?-?? ==A u V 18.20℃水以2.5m/s的流速流经φ38×2.5mm的水平管，此管以锥形管和另一φ53×3m的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A 、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A ﹑B两截面的能量损失为1.5J/㎏，求两玻璃管的水面差（以ｍｍ计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。 分析:根据水流过A、B两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解解：设水流经Ａ﹑Ｂ两截面处的流速分别为u A 、u B u A A A =u B A B
∴u B =（A A /A B ）u A =（33/47）2 ×2.5= 1.23m/s 在Ａ﹑Ｂ两截面处列柏努力方程 Z 1ｇ+ｕ12 ／2+Ｐ1/ρ=Z 2ｇ+ｕ22 ／2+Ｐ2/ρ+Σｈf ∵Z 1=Z 2 ∴（Ｐ1-Ｐ2）/ρ=Σｈf +（ｕ12 -ｕ22 ）／2g（h 1-h 2）= 1.5+(1.232 -2.52 )/2h 1-h 2=0.0882m =88.2mm 19.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa,水流经吸入管与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按Σｈf,1=2u2，Σh f,2=10u 2 计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速ｍ/s。排水管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa（表压）。试求泵的有效功率。 分析：此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。解：总能量损失Σhf=Σhf+，1Σhf ，2 u 1=u 2=u=2u 2 +10u2=12u2 在截面与真空表处取截面作方程：z 0g+u 02 /2+P 0/ρ=z 1g+u 2 /2+P 1/ρ+Σhf ，1（P 0-P 1）/ρ=z 1g+u 2 /2+Σhf ，1∴u=2m/s ∴w s =uAρ=7.9kg/s 在真空表与排水管-喷头连接处取截面z 1g+u 2 /2+P 1/ρ+W e =z 2g+u 2 /2+P 2/ρ+Σhf ，2 ∴W e =z 2g+u 2 /2+P 2/ρ+Σhf ，2—（z 1g+u 2 /2+P 1/ρ）=12.5×9.81+（98.07+24.66）/998.2×103+10×22 =285.97J/kg N e =W e w s =285.97×7.9=2.26kw 21．用压缩空气将密度为1100kg/m 3 的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液位恒定。管路直径均为ф60×3.5mm，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为Σｈf，AB =Σｈf，CD =u 2 ，Σｈf，BC =1.18u 2 。两压差计中的指示液均为水银。试求当R 1=45mm，h=200mm时：（1）压缩空
流体输送传热流程实训报告
化 工 流 体 实 训 指 导 组别：第五组
班级：安技1001 组员: XXX 齿轮泵流体输送实训步骤 1、开机前准备 1)检查公用工程如水、电是否处于正常供应状态（水压、水位是否正常、电压、 指示灯是否正常）； 2)检查总电源的电压情况是否良好； 3)检查控制柜及现场仪表显示是否正常。 2、正常开机 1）开启电源 （1）在电器柜里面，开启总电源开关； （2）开启电器柜面板上运行总开关，面板上触摸屏亮。 2）开启计算机启动监控软件 （1）打开计算机电源开关，启动计算机（注意应该插入加密狗）； （2）在桌面上点击“工程运行”，进入DCS控制界面，如图5所示：
图5 流体输送实训装置DCS控制界面 3)确定实训项目 （1）对于齿轮泵等容积泵输送应该按以下步骤： 开机前准备 1）打开高位槽V102罐顶进口阀，开相应放空阀，溢流阀。 2）打开低位槽V101的出口阀及放空阀，溢流阀。 3）检查并调整至高位槽液位低于10cm时。 4）选择其中一种流量计，打开计后阀（针对有计后阀的情况），再全开计前阀。5）全开旁路阀 6）开泵前阀 7）开管路上其他阀 开机 1）启动泵开关 2）逐渐关小旁路阀调节流量到流量计显示设定值。 3）等高位槽V102罐顶开始出现溢流时开始停车。 停机 1）逐渐开打旁路调节阀和关闭计前阀至主路上没有流量为止 2）关泵出口阀。
3）关泵 4）关泵前阀。 5）关低位槽V101的出口阀、放空阀以及溢流阀。 6）关高位槽V102顶顶部进口阀、溢流阀以及放空阀。 7）关闭管线上其它阀门。 离心泵流体输送实训步骤 1、开机前准备 1）检查公用工程如水、电是否处于正常供应状态（水压、水位是否正常、电压、指示灯是否正常）； 2）检查总电源的电压情况是否良好； 3）检查控制柜及现场仪表显示是否正常。 2、正常开机 1）开启电源 2）在电器柜里面，开启总电源开关； 3）开启电器柜面板上运行总开关，面板上触摸屏亮。 4）开启计算机启动监控软件 5）打开计算机电源开关，启动计算机（注意应该插入加密狗）； 6）在桌面上点击“工程运行”，进入DCS控制界面。 离心泵A泵实训流程 开机前准备 1)检查电源指示是否正常，观察高位槽和低位槽液位状况。 2)打开高位槽放空阀，出口阀，低位槽放空阀，溢流阀。 3)待高位槽液位降到10cm以下时，关闭高位槽出口阀。 4)打开高位槽V102罐顶进口阀，溢流阀。 5)打开低位槽V101的出口阀,选择2500m3/h流量计，全开流量计旁路阀。 6)打开A泵泵前阀和泵后阀。 开机 1）启动A泵，打开A泵出口阀。 2）启动泵开关。 3）逐渐打开泵后阀，一起调节流量计旁路和流量计的泵前阀，调节流量到流量计显示1400m3/h时，记录压力表数值。 4）继续调节示数为2200m3/h时，再次记录压力表示数。 5）注意高位槽水位，等高位槽V102罐顶开始出现溢流时开始停车。 停机