汽缚现象：泵内未充满液体，气体密度低，产生离心力小，在叶轮中心形成的低压不足以将液体吸上。

说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体。

汽蚀：流动着的流体由于局部压力的降低产生气泡的现象。

泵发生汽蚀，在汽蚀部位会引起机件的侵蚀，进一步发展则将造成扬程下降，产生振动噪声。

反应操作：利用化学或生物反应进行工业生产或污染物处理时，需要通过反应条件等的控制，使反应向有利的方向进行。

为达到这种目的而采取的一系列工程措施通称为反应操作。

A．边界层的概念：普兰德边界层理论要点：（1）当实际流体沿固体壁面流动时，紧贴壁面处存在非常薄的一层区域——边界层；（2）在边界层内，流体的流速很小，但速度梯度很大；（3）在边界层内，黏性力可以达到很高的数值，它所起的作用与惯性力同等重要，在边界层内不能全部忽略粘性；（4）在边界层外的整个流动区域，可将黏性力全部忽略，近似看成是理想流体的流动。

（5）流动分为两个区域B. 绕平板流动的边界层的形成C. 边界层内的流动状态：边界层的流动状态对于流动阻力和传热、传质阻力具有重要影响x c ：临界距离，与壁面粗糙度、平板前缘的形状、流体性质和流速有关，壁面越粗糙，前缘越钝，x c越短边界层流态的判别：临界雷诺数Re xc =ρx c u0/μ对于平板，临界雷诺数的范围为3×105～2×106，通常情况下取5×105D.边界层厚度：流体速度达到来流速度99％时的流体层厚度。

对于层流边界层：Δ=4.641x/Re x1/2对于湍流边界层：Δ=0.376x/Re x1/5Re x为以坐标x为特征长度的雷诺数，称为当地雷诺数。

Re x =ρxu0/μ边界层的厚度的影响因素：（1）流体的物性（ρ，μ等）（2）流道几何尺寸——距离前端的位置（3）流速在边界层内，黏性力和惯性力的数量级相当；流动边界层内特别是层流底层内，集中了绝大部分的传递阻力。

因此，尽管边界层厚度很小，但对于研究流体的流动阻力、传热速率和传质速率有着非常重要的意义。

E.圆直管内边界层的形成当u0较小时，进口段形成的边界层汇交时，边界层是层流，以后的充分发展段则保持层流流动，速度分布呈抛物线型。

当u0较大，汇交时边界层流动若已经发展为湍流，则其下游的流动也为湍流。

速度分布不是抛物线形状。

F.流态的判断判别流动形态的雷诺数定义为Re =ρdu0/μ当Re<2000时，管内流动维持层流。

G.流体沿平壁面流动时，同时发生传质过程。

当流速增加致使流动状态由层流变为湍流时，试分析流动边界层厚度的变化，以及对流动阻力和传质阻力产生的影响。

边界层厚度与流速有关，流速增加，边界层厚度减少。

流动由层流变成湍流，速度梯度变大，摩擦力增加，流动阻力增加；边界层厚度减少，而传质阻力主要集中在边界层，湍流加大了液体的对流，浓度梯度增大，传质阻力减少。

H.边界层分离流体流过表面曲率较大的曲面时，边界层外流体的速度和压强均沿流动方向发生变化，边界层内的流动会受到很大影响：流道断面变化→流速变化→压强变化。

粘性作用和存在逆压梯度是流动分离的两个必要条件。

（流体具有粘滞性，产生逆压梯度，将靠近界面的慢流体的速度阻滞为零，即可发生边界层分离。

）流态的影响：在相同的逆压梯度下，层流边界层和紊流边界层哪个更容易发生分离？（由于层流边界层中近壁处速度随y的增长缓慢，逆压梯度更容易阻滞靠近壁面的低速流体质点）层流边界层速度变化较湍流小，慢速流体更容易被阻滞。

所以，湍流边界层分离比层流延后。

由于湍流边界层分离延后，分离点下移，尾流区较小，所以其形体阻力小。

3.论述⑴传质阻力分析包括气膜阻力和液膜阻力两部分：（以气相分压差为推动力时）在通常的吸收操作条件下，kG和kL的数值大致相当，而不同溶质的亨利系数值却相差很大。

对于易溶气体：H值很大，液膜阻力相对很小……称为气膜控制用水吸收NH3、HCl等属于气膜阻力控制的传质过程。

对于难溶气体：H值很小, 液膜阻力相对很大……称为液膜控制比如，用水吸收CO2, O2就属于液膜阻力控制的传质过程。

如果气膜、液膜传质阻力相当：两者都不可忽略，总传质速率由双膜阻力联合控制，比如，用水吸收SO2就属于这种情况。

*双膜理论：①相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧分别有一层虚拟的气膜和液膜。

②在相界面处，气液两相在瞬间即可达到平衡，界面上没有传质阻力。

③在膜层以外，气液两相流体都充分湍动，不存在浓度梯度，组成均一，没有传质阻力。

⑵对流传热的影响因素①物性特征：a.流体的密度ρ或比热容Cp越大，流体与壁面间的传热速率越大；b.导热系数λ越大，热量传递越迅速；c.流体的粘度μ越大，越不利于流动，会削弱与壁面的传热。

②几何特征：固体壁面的形状、尺度、方位、粗糙度、是否处于管道进口段以及是弯管还是直管等。

③流动特征：a.流动起因（自然对流＜强制对流）b.流动状态（层流＜＜湍流）c.有无相变化（液体沸腾、蒸汽冷凝，有＞无）d.流体对流方式（并流、逆流、错流）。

3.2 常压、20℃的空气稳定流过平板壁面，在边界层厚度为 1.8mm处的雷诺数为6.7×104。

求空气的外流速度。

解：设边界层厚度为δ；空气密度为ρ，空气流速为u。

由题，因为湍流的临界雷诺数一般取5×105＞6.7×104，所以此流动为层流。

对于层流层有同时又有两式合并有即有4.641×（6.7×104）0.5＝u×1×103kg/m3×1.8mm /（1.81×10－5Pa·s）u＝0.012m/s3.3 污水处理厂中，将污水从调节池提升至沉淀池。

两池水面差最大为10m，管路摩擦损失为4J/kg，流量为34 m3/h。

求提升水所需要的功率。

设水的温度为25℃。

解：设所需得功率为N e，污水密度为ρN e＝W e q vρ＝（gΔz＋∑h f）q vρ=(9.81m/s2×10m+4J/kg)×1×103kg/m3×34/3600m3/s= 964.3W3.4 如图所示，有一水平通风管道，某处直径由400mm减缩至200mm。

为了粗略估计管道中的空气流量，在锥形接头两端各装一个U管压差计，现测得粗管端的表压为100mm 水柱，细管端的表压为40mm水柱，空气流过锥形管的能量损失可以忽略，管道中空气的密度为1.2kg/m3，试求管道中的空气流量。

图3-2 习题3.4图示解：在截面1-1′和2-2′之间列伯努利方程：u12/2＋p1/ρ＝u22/2＋p2/ρ由题有u2＝4u1所以有u12/2＋p1/ρ＝16u12/2＋p2/ρ即15 u12＝2×(p1- p2)/ρ=2×(ρ0-ρ)g(R1-R2)/ρ=2×（1000-1.2）kg/m3×9.81m/s2×（0.1m－0.04m）/（1.2kg/m3）解之得u1＝8.09m/s所以有u2＝32.35m/sq v＝u1A＝8.09m/s×π×（200mm）2＝1.02m3/s3.6 水在圆形直管中呈层流流动。

若流量不变，说明在下列情况下，因流动阻力而产生的能量损失的变化情况：（1）管长增加一倍；（2）管径增加一倍。

解：因为对于圆管层流流动的摩擦阻力，有（1）当管长增加一倍时，流量不变，则阻力损失引起的压降增加1倍（2）当管径增加一倍时，流量不变，则u m,2＝u m,1/4d2=2d1即压降变为原来的十六分之一。

3.7 水在20℃下层流流过内径为13mm、长为3m的管道。

若流经该管段的压降为21N/m2。

求距管中心5mm处的流速为多少？又当管中心速度为0.1m/s时，压降为多少？解：设水的黏度μ=1.0×10-3Pa.s，管道中水流平均流速为u m根据平均流速的定义得：所以代入数值得21N/m2＝8×1.0×10-3Pa·s×u m×3m/（13mm/2）2解之得u m＝3.7×10－2m/s又有u max＝2 u m所以u＝2u m[1－（r/r0）2]（1）当r＝5mm，且r0＝6.5mm，代入上式得u＝0.03m/s（2）u max＝2 u mΔp f’＝u max’/ u max·Δp f＝0.1/0.074×21N/m＝28.38N/m3.8 温度为20℃的水，以2kg/h的质量流量流过内径为10mm的水平圆管，试求算流动充分发展以后：（1）流体在管截面中心处的流速和剪应力；（2）流体在壁面距中心一半距离处的流速和剪应力（3）壁面处的剪应力解：（1）由题有u m＝q m/ρA＝2/3600kg/s/（1×103kg/m3×π×0.012m2/4）＝7.07×10－3m/s管内流动为层流，故管截面中心处的流速u max＝2 u m＝1.415×10－2m/s管截面中心处的剪应力为0（2）流体在壁面距中心一半距离处的流速：u＝u max（1－r2/r02）u1/2＝1.415×10－2m/s×3/4＝1.06×10－2m/s由剪应力的定义得流体在壁面距中心一半距离处的剪应力：τ1/2＝2μu m/r0＝2.83×10－3N/m2（3）壁面处的剪应力：τ0＝2τ1/2＝5.66×10－3N/m23.9 一锅炉通过内径为3.5m的烟囱排除烟气，排放量为3.5×105m3/h，在烟气平均温度为260℃时，其平均密度为0.6 kg/m3，平均粘度为2.8×10－4Pa·s。

大气温度为20℃，在烟囱高度范围内平均密度为1.15 kg/m3。

为克服煤灰阻力，烟囱底部压力较地面大气压低245 Pa。

问此烟囱需要多高？假设粗糙度为5mm。

解：设烟囱的高度为h，由题可得u＝q v/A＝10.11m/sRe＝duρ/μ＝7.58×104相对粗糙度为ε/d＝5mm/3.5m＝1.429×10－3查表得λ＝0.028所以摩擦阻力建立伯努利方程有u12/2＋p1/ρ＋gz1＝u22/2＋p2/ρ＋gz2＋Σh f由题有u1＝u2，p1＝p0－245Pa，p2＝p0－ρ空gh即（h×1.15 kg/m3×9.8m/s2－245Pa）/（0.6kg/m3）＝h×9.8m/s2＋h×0.028/3.5m×（10.11m/s）2/2 解之得h＝47.64m3.10用泵将水从一蓄水池送至水塔中，如图3-4所示。