マインドマップギャラリー 化学原料流体の流れの知識ポイントのマインドマップ
圧力、流体特性、流体配管内の流れ、局所抵抗係数の測定など、化学原料の流体の流れに関する知識をマインドマップにまとめたものです。
2023-11-05 20:46:48 に編集されました流体の流れ
プレッシャー
1. プレッシャーを表現する 3 つの方法
ゲージ圧=絶対圧-大気圧
真空度=大気圧-絶対圧力
絶対圧力=ゲージ圧大気圧
測定流体の絶対圧力>外部大気圧の場合、使用する圧力測定器は圧力計となります。
2. 圧力の計算式
固体: P=F/S (応力領域)
液体: P=ρgh
3. 液柱問題
ρ(水)=1000kg/m3
ρ(水銀)=13600kg/m3
ρ(空気)=1.29kg/m3
ρ(アルコール)=789kg/m3=0.789g/立方センチメートル
4.単位換算
1標準大気圧 = 1atm = 101325pa(パスカル) = 101.325KPa = 0.101325MPa = 10.33m水柱 = 760mm水銀柱
プロジェクトの気圧 =1at =98066.5Pa =1000kgf/㎡=10m水柱
5. 流体圧力測定装置
U字型差圧計
測定された圧力差は、U 字型チューブの厚さに依存しません。 p=ρgh
スプリング圧力計
流体の性質
1. 継続性
2. 圧縮率 (β=-(dV/V)/dp) (β=(dp/ρ)/dp)
圧縮性流体はβ値が大きいほど圧縮されやすくなります。安定流の連続式 u1A1/ρ1=u2A2/ρ2 となります。
非圧縮性流体 dp/dp=0 (圧力が変化しても流体の密度は変化しない)
3.アモルファス
チューブ内の流体の流れ
層流(よどみ) Re≦2000 uaverage=0.5umax 乱流 Re≧4000 相対粗さが一定の場合、レイノルズ数が大きいほど摩擦係数は小さくなります。 uaverage=0.8umax 完全に乱流ゾーン (正方形の抵抗ゾーン) の摩擦係数は、相対的な粗さにのみ関係します。
乱流と層流の本質的な違い(乱流には放射状の流れがあり、層流には放射状の流れがありません)
乱層流に関わらず、流速は管の中心で最大となり、管壁に近づくほど流速は小さくなり、管壁での流速はゼロになります。
定常的な流れは時間が経っても変化しません。場所により異なります。
パイプライン
120mm×20mm。外径×肉厚。次に、半径 = (120-20*2)/2 相当直径 = 4×断面積/周長 (通常は長方形)
等価長とは何ですか?
局所的な摩擦抵抗が発生する直管長さ
丸管の場合: u1/u2=(d2/d1)^2
直列および並列パイプライン
並列接続(どの分岐の抵抗損失も等しい)
管径比 1:2:3 体積流量比 1:5.7:15.6
直列接続
機械エネルギー会計とベルヌーイの方程式
1. ベルヌーイの方程式: 本質は流体の力学的エネルギーの保存です。つまり、 運動エネルギー 重力 位置エネルギー 圧力 位置エネルギー = J/Kg で表される定数: Z1g P1/ρ U1²/2=Z2g P2/ρ U2²/2 hf J/m3 で表される: ρZ1g P1 U1²/2ρ=ρZ2g P2 U2² /2ρ hfg パイプライン バルブ開度はパイプラインの全抵抗損失に影響を与えません
流量測定
ピトー管(パイプ断面の流速分布)
ピットチューブ
オリフィス流量計(断面積、可変差圧)
流量が増加すると圧力差が増加します
ロータメータ(差圧一定、断面積可変)
流量が増加し、圧力差が変わらない場合、まず水を基準としてアルコール流量を測定すると、実際のアルコール流量値はスケール値 v2/v1 = ルート ( ρ1 (ρf-ρ2)/ρ2 (ρf-ρ1))
ベンチュリ流量計
局所抗力係数の測定
1. 計算方法:等価長法 hf=λ (l/d) u^2、抗力係数法 hf=u^2/2
2. パイプ出口の局所抵抗係数は ξ=1、パイプ入口の局所抵抗係数は ξ=0.5 です。
3. 傾斜管における局所抵抗係数ξと差圧計指示値Rの関係:2Rg(ρ0-ρ)/ρu^2
4. 抵抗損失を減らすにはどうすればよいですか?
① 配管はできるだけ短く直線にしてください。 ② 無駄な配管継手やバルブは設置しないようにしてください。 ③ 配管径は適度に大きくしてください。
コンセプトに関する質問
1. 円管内の流体の管断面に沿ったせん断応力分布は、流れ界面の形状にのみ関係します。
2. 流体の粘度はどれくらいですか?
流体が流れるとき、ユニット接触面の隣り合う流体層間に生じる内部摩擦力は1です。
液体:温度が上昇すると粘度は低下します。固体:温度が上昇すると粘度は増加します。
3. 容積式ポンプ(容積式ポンプ)とは何ですか? (体積変化を利用して流体を圧縮)
レシプロポンプ、ギヤポンプ、スクリューポンプ
4. 往復ポンプおよび渦巻ポンプ
往復ポンプ: 流量が小さく、ヘッド圧力が高いため、腐食性の液体や固体粒子を含む懸濁液の輸送には適していません。遠心ポンプには自吸機能がありません。 どちらも始動前に液体で満たす必要があります (往復ポンプは始動時に水を充填する必要はありません)。
5.往復ポンプの流量調整(qv=ASnr)
① バイパス調整; ② ピストンの往復数の変更; 往復ポンプの流量はポンプ自体の幾何学的サイズとポンプの往復数にのみ関係します。ポンプの圧力ヘッドと管理特性を考慮してください。
6. 遠心ポンプの流量調整
①出口バルブを調整する ②ポンプ速度を変更する ③羽根車の外径を回す
短い答えの質問
1. 空気結合現象とは何ですか?
理由: 遠心ポンプを起動する前に、ポンプが液体で満たされていない場合、遠心ポンプには自吸能力がありません。空気の密度が液体の密度よりも小さいため、発生する遠心力は非常に小さく、吸引ポートによって形成される真空では液体を吸い込むことができません。 解決策: ポンプを始動する前に、ポンプに呼び水をし、吸引フィルターを備えた一方向底部バルブを吸引パイプに取り付けます。 (フィルタは、ポンプ内に固形物が侵入し、羽根車の羽根を損傷したり、ポンプの正常な動作を妨げたりするのを防ぐためのものです。) A: 入口および出口配管に漏れがないか確認してください。ポンプを停止してポンプに注入します。 A: 開始後、液体はポンプ内の圧力をどのように増加させますか? 始動後、ポンプシャフトの駆動により羽根車が回転し、羽根車と羽根の間の液体も回転します。遠心力の作用により、液体は羽根車の中央入口位置からブレード間のチャネルに沿って羽根車の周囲に投げ込まれ、流体は非常に高い流量でスクロールチャネルに流れ込みます。断面が徐々に拡大するため、運動エネルギーは静圧エネルギーに変換されます。
遠心ポンプが始動後に液体を吸収しない主な原因は、①ポンプの充填不足、または底部バルブの締まりが悪く液体が漏れてポンプ内にエアが発生すること、②底部バルブの詰まりによるもの、などが考えられます。または吸引パイプライン。 ③取り付け高さが高すぎる。 ④モーターの配線が間違っており、羽根車が逆回転する。
2. キャビテーション現象とは何ですか?
遠心ポンプのインペラ入口の圧力は、運転温度で輸送される液体の飽和蒸気圧以下になります。液体の一部が蒸発するか、液体中に溶解していたガスが沈殿して気泡を形成します。気泡を含む液体がインペラの高圧領域に入ると、気泡は急激に収縮して破裂し、周囲の液体が占有された空間に向かって押し寄せます。非常に高い流量で元の気泡によって衝撃や振動が発生します。 金属表面が高圧・高周波の衝撃にさらされると、気泡に混入した微量の酸素やその他の活性ガスにより金属表面が電気化学的に腐食し、インペラ表面にスポンジ状や魚鱗状の損傷を与えます。ポンプが正常に動作しなくなる可能性があります。この現象をキャビテーションといい、その危険性としては、①ポンプ本体に振動や騒音が発生する、②ポンプの性能が低下する、③ポンプのケーシングや羽根車が侵食され、機器が損傷する、などがあります。 予防策: ポンプの設置高さを制限します。キャビテーションがある場合は、入口パイプラインに漏れがないか確認してください。
渦巻ポンプの許容設置高さは何によって決まりますか?
①輸送される液体の温度、②遠心ポンプの流量、④高度。
3. 遠心分離機はどのように機能するのですか?
インペラの高速回転により発生する遠心力を利用して液体を吸引、吐出します。機械を始動するときは、モーターの焼損を避けるために遠心ポンプの始動電力を最小限に抑えるために出口バルブを閉じる必要があります。機械を停止する前に、出口バルブを閉じてから電源を切ってください。
4. 流れ境界層の分離の欠点は何ですか?メリットは?
欠点は流れ抵抗の損失が増加することですが、利点は乱流が増加することです。
5. レイノルズ数の物理的意味は何ですか?
流体流動時の慣性力と粘性力の比較関係
6. エレベーターとは何ですか?
液体の単位質量に対してポンプによって提供される有効機械エネルギー
7. 遠心ポンプ換気扇の風圧はどれくらいですか?
①気体の単位体積から得られる力学エネルギー、②静風圧と動風圧の和。
ファン特性曲線
8..遠心ポンプの銘板に記載されている流量はいくらですか?
最も効率的な流量
9. 遠心ポンプ調整バルブを開きます。
流量が増加すると、ポンプ出口の圧力が減少します。
10. 遠心ポンプの性能曲線は何ですか?
20℃の浄水を一定の回転速度で輸送した場合の性能曲線。
11. 遠心ポンプの動作点は何ですか?デザインポイントは?
ポンプ特性曲線とパイプライン特性曲線の交点。遠心ポンプの流量調整により、実際にはポンプの動作点が変化します。設計点とは、最高効率点を指します。
12. 渦巻きポンプの構成と羽根車の形状は何ですか?
ポンプケーシング、ポンプシャフト、インペラで構成されています。インペラには密閉型、半密閉型、開放型があります。
流体搬送機械