专题三 流体流动阻力的认知（讲义）-《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（讲义）-《化工单元操作》化工社-专题复习讲练测 [考纲要求] 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。 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。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 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。 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和当量长度法。 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。 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。阀门的作用见图1-43。 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。 （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。 （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。 （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。 [真题练讲] 1.（2022年浙江省统一考试）在化工管路中，对于要求强度高、密封性能好、能拆卸的管路，通常采用( )。 A.法兰连接 B.承插连接 C.焊接 D.螺纹连接 【答案】A 【解析】法兰连接具有连接可靠、强度高、密封性好、便于拆卸和安装等优点，适合要求强度高、密封性能好且能拆卸的管路。 2.（2022年山东省统一考试）化工管路安装中，需要特别注意的是（ ）。 A. 美观度 B. 成本控制 C. 安全问题 D. 安装速度 【答案】C 【解析】化工管路安装中，安全问题是首要考虑的因素。 3.（2023年湖南省统一考试）焊接连接的特点是（ ）。 A. 可拆卸 B. 密封性差 C. 连接强度高 D. 安装方便 【答案】C 【解析】焊接连接连接强度高，密封性好，但不可拆卸。 4.（2020年浙江省统一考试）承插连接常用于（ ）。 A. 金属管 B. 非金属管 C. 大管径管路 D. 高压管路 【答案】B 【解析】承插连接常用于非金属管的连接。 5.（2019年浙江省统一考试）球阀的特点是（ ）。 A. 调节性能好 B. 密封性好 C. 阻力大 D. 结构复杂 【答案】B 【解析】球阀密封性好，开关迅速。 [限时练讲] 1.蝶阀适用于（ ）。 A. 高精度调节 B. 大流量控制 C. 高压环境 D. 小口径管路 【答案】B 【解析】蝶阀适用于大流量控制。 2.化工管路中用于防止介质倒流的是（ ）。 A. 截止阀 B. 止回阀 C. 安全阀 D. 减压阀 【答案】B 【解析】止回阀用于防止介质倒流。 3.下列不属于管件的是（ ）。 A. 阀门 B. 弯头 C. 三通 D. 法兰 【答案】A 【解析】弯头、三通、法兰属于管件，阀门是一种控制流体的装置，不属于管件。 4.减少流体阻力的措施中，控制流体流速是为了（ ）。 A. 降低压力损失 B. 提高流量 C. 增加阻力系数 D. 改变流体性质 【答案】A 【解析】控制流体流速可以降低压力损失，从而减少流体阻力。 5.公称压力和公称直径的单位分别是（ ）。 A. MPa 和 mm B. Pa 和 m C. kPa 和 cm D. bar 和 dm 【答案】A 【解析】公称压力的单位是 MPa，公称直径的单位是 mm。 6.金属管和非金属管相比，非金属管的优势在于（ ）。 A. 强度高 B. 耐高温 C. 耐腐蚀 D. 密封性好 【答案】C 【解析】非金属管耐腐蚀，而金属管通常强度高、耐高温、密封性好。 7.（ ）在管路上安装时，应特别注意介质出入阀口的方向，使其“低进高出”。 A.闸阀 B.截止阀 C.蝶阀 D.旋塞阀 【答案】B 【解析】截止阀在管路上安装时，应特别注意介质出入阀口的方向，使其“低进高出”。这样设计的目的是为了减小阀杆所受的流体压力，使阀门更容易操作和延长使用寿命。 8.螺旋连接适用于哪些场合？ 【答案】螺旋连接适用于低压、小直径管道的连接，如给排水管道、通风管道等。螺旋连接具有安装方便、成本低等优点。 9.列举一些常见的管件，并说明其作用。 【答案】常见的管件有弯头、三通、四通、异径管、管接头等。弯头用于改变管道的方向；三通和四通用于连接三根或四根管道；异径管用于连接不同直径的管道；管接头用于连接管道和设备。 10.球阀和蝶阀的主要特点分别是什么？ 【答案】球阀的主要特点：结构简单、密封性好、操作方便、流阻小。球阀适用于需要快速启闭的场合，如截断或调节流体流量。蝶阀的主要特点：结构紧凑、重量轻、操作力矩小、安装空间小。蝶阀适用于大口径管道的截断或调节流量。 11.焊接连接的主要特点是什么？ 【答案】焊接连接的主要特点是连接强度高、密封性好、成本低。但焊接连接需要专业的焊接设备和技术人员，且焊接后不易拆卸。 12.什么是直管阻力损失？什么是局部阻力损失？ 【答案】直管阻力损失是指流体在等径直管中流动时，由于流体的黏性以及与管壁的摩擦而产生的能量损失。局部阻力损失是指流体在管路中的局部管件（如弯头、阀门、三通等）、管径变化处等地方，由于流速的变化、流态的改变等原因而产生的能量损失。 [学法建议] 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。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$