专题三 流体流动阻力的认知（课件）-《化工单元操作》（化工社）专题复习讲练测

专题三 流体流动阻力的认知 《化工单元操作》（第1版）化工社 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 CONTENTS 01 一.考纲解读 02 二.知识点梳理和重点概念复习 03 三.常考习题练习与讲解 04 四.课内练习与讲解 05 五.课堂小结 目录 考纲解读 01 流动阻力的概念及产生原因，直管阻力和局部阻力损失的计算。 公称压力和公称直径的概念理解，以及它们在化工管路选型中的作用。 常见管件的作用，球阀、蝶阀等阀门的特点。 化工管路布置的具体原则内容。 常见考点： 01 1.准确阐述流体流动阻力的概念。详细说明流动阻力产生的原因。 02 03 考纲解读 01 2.理解公称压力和公称直径的定义及在化工管路中的重要性。比较金属管和非金属管的优缺点，能够根据具体情况选择合适的管材。 3.牢记化工管路布置的各项原则，能够分析给定的管路布置案例是否符合原则，并提出合理的改进建议。 考试要求： 考纲解读 01 选择题 流体流动阻力产生的原因主要有、局部阻力损失主要是由于什么因素引起的 判断题 根据流动边界条件不同，可将流体阻力分为直管阻力和局部阻力 简答题 简述流动阻力的概念、列举减少流体阻力的三种措施、说明化工管路的布置原则 易考题型： 考纲解读 01 知识点思维导图： 知识点梳理和重点概念复习 02 一、流体阻力 实际流体流动时，会因为流体自身不同质点之间以及流体与管壁之间的相互摩擦而产生阻力，造成能量损失，这种在流体流动过程中因为克服阻力而消耗的能量称为流动阻力。 黏性是流动阻力产生的根本原因。因为理想流体没有黏性，流动时不会产生流动阻力；实际流体存在黏性，流动时会产生流动阻力，且黏度越大，流体流动阻力越大。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 二、局部阻力损失 局部阻力损失是流体流经管路中的管件、阀门及截面的突然扩大和突然缩小等局部地方所引起的阻力。 由于各元件结构不同，因此造成阻力的状况也不完全相同，目前只能通过经验方法计算局部阻力，主要有 局部阻力系数法 当量长度法 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 三、减少流体阻力的措施 在满足工艺要求的前提下，应尽可能缩短管路； 在管路长度基本确定的前提下，应尽可能减少管件、阀件，尽量避免管路直径的突变； 在可能的情况下，可以适当放大管径，使流速减小，降低流体阻力； 在被输送的物料中加入某些药物，例如聚氧乙烯氧化物、丙烯酰胺等，以减少介质对管壁的腐蚀和杂物沉积，从而减少旋涡，使流体阻力减小。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 四、阀门 阀门是流体管路的控制装置。其基本功能是接通或切断管路介质的流通、改变介质的流向、调节介质的压力和流量。还有一些阀门具有特殊的功能，比如通过卸压保护管路和设备的安全、排放蒸汽中的凝液、阻止流体倒流等。阀门的作用见右图。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 五、化工管路的连接方式 化工管路是由上述介绍的管子、管件和阀门以及一些仪表等组成。它们之间的连接方式一般以下有四种。 （1）法兰连接 法兰连接是最常用的连接方法，其主要特点是已标准化，装拆方便，密封可靠，适应管径、温度及压力范围均很大，但费用较高。连接时，为了保证接头处的密封，需在两法兰盘间加垫片，并用螺栓将其拧紧。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 （2）螺纹连接 螺纹连接是依靠螺纹把管子与管路附件连接在一起，连接方式主要有内牙管、长外牙管及活接头等。通常用于小直径管路、水煤气管路、压缩空气管路、低压蒸汽管路等的连接。安装时，为了保证连接处的密封，常在螺纹上涂上胶黏剂或包上填料。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 （3）焊接 焊接连接是一种方便、价廉而且不漏但却难以拆卸的连接方法，广泛使用于钢管、有色金属管及塑料管的连接。主要用在长管路和高压管路中，但当管路需要经常拆卸时，或在不允许动火的车间，不宜采用焊接方法连接管路。焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 （4）承插连接 承插式连接是将管子的一端插入另一管子的钟形插套内，并在形成的空隙中装填料以密封的一种连接方法。主要用于连接带承插接头的铸铁管、混凝土管、陶瓷管、塑料管等。承插管分为刚性承插连接和柔性承插连接两种。 刚性承插连接是用管道的插口插入管道的承口内，对位后先用嵌缝材料嵌缝，然后用密封材料密封，使之成为一个牢固的封闭的整体。 柔性承插连接接头在管道承插口的止封口上放入富有弹性的橡胶圈，然后施力将管子插端插入，形成一个能适应一定范围内的位移和振动的封闭管。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 重点概念复习： 1：流体阻力：实际流体流动时，会因为流体自身不同质点之间以及流体与管壁之间的相互摩擦而产生阻力，造成能量损失，这种在流体流动过程中因为克服阻力而消耗的能量称为流动阻力。 2.化工管路标准化：就是统一规定管路的公称压力和公称直径，使具有相同公称压力和公称直径的管路都可以互相配合或互相使用。 3.管件：是用来连接管子、改变管路方向或直径、接出支路和封闭管路的管路附件的总称。 常考题练习与讲解 03 选择题 1.流体阻力的外部表现是( )。 A.流速降低 B.流量降低 C.压力降低 D.压力增大 答案：C。 解析：流体阻力会使流体在流动过程中能量逐渐损失，其外部表现主要是压力降低。 常考习题练习与讲解 03 选择题 2.不能减少流体阻力的措施是( )。 A.放大管径 B.减短管路，减少管件、阀门 C.增大流速 D.加入某些药物，以减少旋涡 答案：C。 解析：增大流速会使流体阻力增大。 常考习题练习与讲解 03 选择题 3.疏水阀用于蒸汽管道上自动排除( )。 A.蒸汽 B.冷凝水 C.空气 D.以上均不是 答案：B。 解析：疏水阀用于蒸汽管道上自动排除冷凝水，阻止蒸汽泄漏，以提高蒸汽的热利用效率和保证系统的正常运行。 常考习题练习与讲解 03 选择题 4.用于泄压起保护作用的阀门是( )。 A.截止阀 B.减压阀 C.安全阀 D.止逆阀 答案：C。 解析：安全阀在系统中起安全保护作用。当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。 常考习题练习与讲解 03 选择题 5.化工企业中压力容器泄放压力的安全装置有：安全阀与( )等。 A.疏水阀 B.止回阀 C.防爆膜 D.节流阀 答案：C。 解析：防爆膜是压力容器泄放压力的安全装置之一，当容器内压力超过一定限度时，防爆膜破裂，释放压力，保护容器安全。 常考习题练习与讲解 03 选择题 6.化工管件中，管件的作用是( )。 A.连接管子 B.改变管路方向 C.接出支管和封闭管路 D.以上都是 答案：D。 解析：管件在化工管路中起到多种作用：连接管子、改变管路方向、接出支管、封闭管路。 常考习题练习与讲解 03 选择题 7.阀门的主要作用是( )。 A.启闭作用 B.调节作用 C.安全保护作用 D.前三种作用均具备 答案：D。 解析：阀门的主要作用有启闭作用、调节作用、安全保护作用。 常考习题练习与讲解 03 选择题 8.化工管路的连接方法，常用的有( )。 A.螺纹连接 B.法兰连接 C.轴承连接和焊接 D.以上均可 答案：D。 解析：化工管路的连接方法主要有：螺纹连接、法兰连接、焊接、承插连接。 常考习题练习与讲解 03 判断题 1.根据流动边界条件不同，可将流体阻力分为直管阻力和局部阻力。 ( ) 答案：正确。 解析：根据流动边界条件的不同，流体在流动过程中受到的阻力可以分为直管阻力和局部阻力。 常考习题练习与讲解 03 判断题 2.流体的黏度是表示流体流动性能的一个物理量，黏度越大的流体，同样的流速下阻力损失越大。 ( ) 答案：正确。 解析：流体的黏度是衡量流体黏性大小的物理量。黏度越大，流体内部的内摩擦力就越大。在相同流速下，流体流动时克服内摩擦力所做的功就越多，阻力损失也就越大。 常考习题练习与讲解 03 判断题 3.流体阻力越大，输送流体的动力消耗将越小。 ( ) 答案：错误。 解析：流体阻力越大，为了使流体能够在管路中流动，就需要更大的动力来克服阻力。所以流体阻力越大，输送流体的动力消耗将越大。 常考习题练习与讲解 03 判断题 4.在化工生产中为了减小流体阻力，在满足工艺要求的前提下，应尽可能减短管路。 ( ) 答案：正确。 解析：在满足工艺要求的前提下，尽可能减短管路是一种有效的降低流体阻力的方法。 常考习题练习与讲解 03 判断题 5.焊接连接不需要考虑管道的材质。 （ ） 答案：错误。 解析：焊接连接需要根据管道的材质选择合适的焊接方法和焊接材料。 常考习题练习与讲解 03 填空题 1.局部阻力系数与 、 等因素有关。 答案：流体的流速、管道的形状。 解析：局部阻力系数受到流体流速和管道形状等因素的影响。 常考习题练习与讲解 03 填空题 2.承插连接适用于 等管道的连接。 答案：铸铁管。 解析：承插连接常用于铸铁管等材质的管道连接。 常考习题练习与讲解 03 填空题 3.阀门中的球阀主要通过 来控制流体的通断。 答案：球体旋转。 解析：球阀的工作原理是通过旋转球体来实现阀门的开启和关闭。 常考习题练习与讲解 03 填空题 4.公称直径是小于管道 并大于内径的某个尺寸。 答案：外径。 解析：公称直径是为了便于管道及管件的设计、制造和选用而规定的一个标准直径。 常考习题练习与讲解 03 填空题 5.直观阻力又称为 。 答案：沿程阻力。 解析：直观阻力即沿程阻力，是由于流体在等直径的直管中流动时，由于流体的黏性和流体与管壁之间的摩擦而产生的阻力。 课内练习与讲解 04 简答题 1.承插连接的优缺点分别是什么？ 答案：承插连接的优点——安装方便、成本低、适用于不同材质的管道连接。缺点——密封性相对较差、承受压力较低。 课内练习与讲解 04 简答题 2.化工管路的布置原则有哪些？ 答案：化工管路的布置原则有以下几点 （1）是满足工艺要求，保证流体的正常输送和处理； （2）是合理规划管路走向，尽量缩短管路长度，减少阻力损失； （3）是便于操作和维修，阀门、管件等应布置在便于操作和维修的位置；（4）是考虑安全因素，避免管路布置在高温、高压、易燃易爆等危险区域； （5）是整齐美观，管路布置应整齐有序，便于管理和维护。 课内练习与讲解 04 简答题 3.金属管和非金属管各有哪些特点？ 答案：金属管的特点——强度高、耐高温、耐腐蚀性能较好，但重量较大、成本较高。常见的金属管有钢管、铸铁管、铜管等。 非金属管的特点——重量轻、耐腐蚀性能好、成本较低，但强度相对较低、耐高温性能较差。常见的非金属管有塑料管、玻璃钢管、橡胶管等。 课内练习与讲解 04 简答题 4.列举一些减少流体阻力的措施。 答案：减少流体阻力的措施有以下几点 一是选择合适的管材，减小管壁粗糙度； 二是合理设计管路，尽量减少管径变化、弯头、阀门等局部管件的数量； 三是控制流体流速，在满足工艺要求的前提下，降低流速可以减小阻力损失； 四是采用流线型的管件设计，减少局部阻力； 五是对于高黏度流体，可以通过加热等方式降低黏度，从而减小阻力。 课内练习与讲解 04 简答题 5.什么是流体流动阻力？其产生的原因有哪些？ 答案：流体流动阻力是指流体在管道中流动时受到的阻碍其流动的力。产生原因主要有以下几点 一是流体具有黏性，流体层之间以及流体与管壁之间存在摩擦力； 二是流体流动过程中，由于流道形状的变化、管径的改变等会引起流速的变化，从而产生附加的阻力； 三是流体流动过程中可能存在漩涡、湍流等不稳定流动现象，也会增加流动阻力。 课堂小结 05 在本次课程中，我们深入学习了流体流动阻力的认知和化工管路的相关知识。 我们了解了流体流动阻力的概念及其产生原因，包括流体的黏性、流道形状变化等因素导致的直管阻力和局部阻力损失。通过局部阻力系数法和当量长度法，我们能够计算局部阻力和等效的直管阻力。同时，我们还掌握了减少流体阻力的措施，如选择合适管材、优化管路设计等。在化工管路方面，我们认识了公称压力和公称直径的重要性，以及金属管和非金属管各自的特点。管件、阀门如球阀、蝶阀等在管路系统中起着关键作用。我们学习了化工管路的布置原则，确保管路系统安全、高效运行。此外，还了解了法兰连接、螺旋连接、焊接和承插连接等不同的连接方式。 通过本次课程的学习，希望同学们能够对流体流动阻力和化工管路有更深入的理解，为今后的专业学习和实际工作打下坚实的基础。 课堂小结 05 重点复习知识点 1.公称压力：是为了设计、制造和使用方便而规定的一种标准压力，即在一定的温度范围内的最大允许压力。管路的公称压力通常以PN表示，单位MPa。 2.化工管路的连接方式一般有四种：法兰连接、螺纹连接、焊接以及承插连接。 3.局部阻力损失：局部阻力损失是流体流经管路中的管件、阀门及截面的突然扩大和突然缩小等局部地方所引起的阻力。 4.阀门是流体管路的控制装置。其基本功能是接通或切断管路介质的流通、改变介质的流向、调节介质的压力和流量。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 感谢观看 $$