過(guò)程工業(yè)

1、過(guò)程工業(yè)過(guò)程工業(yè)過(guò)程工業(yè)是指如石化、電力、冶金、造紙、醫(yī)藥、食品等工業(yè).它們的特點(diǎn)是連續(xù)性.一般來(lái)說(shuō)特征可分為造型特征和面向過(guò)程的特征造型特征（又稱為形狀特征）是指那些實(shí)際構(gòu)造出零件的特征而面向過(guò)程的特征并不實(shí)際參與零件幾何形狀的構(gòu)造.過(guò)程工業(yè)是加工制造流程性物質(zhì)產(chǎn)品的現(xiàn)代制造業(yè)?！傲鞒绦晕镔|(zhì)”是指以流體（氣、液、粉體等）形態(tài)存在的物質(zhì)材料。涉及：力學(xué)、電工學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工業(yè)美術(shù)、造型設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工程材料、人機(jī)工程學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)輔

2、助設(shè)計(jì)、視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)。1)流體動(dòng)力過(guò)程2)熱量傳遞過(guò)程3)質(zhì)量傳遞過(guò)程4)動(dòng)量傳遞過(guò)程5)熱力過(guò)程6)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程7)生物過(guò)程流體動(dòng)力過(guò)程在化工生產(chǎn)中所處理的物料大部分都是處于液態(tài)和氣態(tài)狀況下，這種狀態(tài)下的物體通稱為流體。這些物料在靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)都遵循流體力學(xué)的規(guī)律。以流體力學(xué)規(guī)律為基礎(chǔ)規(guī)律的化工過(guò)程稱為流體動(dòng)力過(guò)程。一類以動(dòng)量傳遞為主要理論基礎(chǔ)的單元操作，主要有流體輸送、沉降、過(guò)濾和混合等，在工程上主要用于物料輸送、氣相或液相

3、懸浮系的分離以及液體的混合。流體動(dòng)力過(guò)程應(yīng)用于化工、石油、冶金、食品和環(huán)境保護(hù)等部門(mén)物料輸送化工生產(chǎn)中處理的物料大都是氣體、液體和粉粒狀固體。這些物料，根據(jù)生產(chǎn)要求，依次在一系列化工機(jī)器或設(shè)備中發(fā)生化學(xué)變化或物理變化，最終加工成所需要的產(chǎn)品。為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)化，物料在機(jī)器和設(shè)備間的輸送十分重要。流體（氣體與液體的總稱）的輸送借助于流體輸送機(jī)械；粉粒狀固體往往也借助于氣流（或液流）的能量，進(jìn)行像流體那樣的輸送，稱為氣力輸送（或水力輸送

4、）。氣相懸浮系的分離含有懸浮固體微粒或液滴的氣體稱為氣相懸浮系。從氣體中分離出這些懸浮物的過(guò)程稱為氣相懸浮系的分離。在不同場(chǎng)合，懸浮物顆粒直徑差別很大。例如空氣凈化要求除去的粉塵粒徑只有幾微米；而氣力輸送的顆粒直徑可達(dá)幾毫米至幾十毫米。細(xì)小的顆粒通稱灰塵，故從氣體中分離懸浮灰塵的操作又稱除塵或集塵。對(duì)氣相懸浮系進(jìn)行分離的目的是：①凈化氣體。例如在硫酸制造中，為防止催化劑中毒，必須除去原料氣中含有砷、硒等的塵粒；在藥品、感光材料和微電子產(chǎn)

5、品的生產(chǎn)中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須使空氣凈化。②回收有價(jià)值的懸浮物。如從干燥器出口氣體中回收產(chǎn)品，從流化床反應(yīng)器出口氣體中回收催化劑等氣相懸浮系的分離方法氣相懸浮系的分離方法有：①沉降，氣體和懸浮物因密度不同，可使之在重力或離心力場(chǎng)中產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)懸浮物的分離。這兩種方法相應(yīng)地稱為重力沉降和離心沉降，前者常用設(shè)備為降塵室，后者常用設(shè)備為旋風(fēng)分離器。②氣體過(guò)濾，使氣相懸浮系中的氣體通過(guò)多孔的過(guò)濾介質(zhì)，其中懸浮的固體顆粒則被截留而得以

6、分離。常用設(shè)備為袋濾器。③濕法除塵，使氣相懸浮系與水（或其他液體）密切接觸，懸浮物由氣相而被除去。3、流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)及其性能的研究。研究水力機(jī)械過(guò)流部件對(duì)流動(dòng)的影響；研究污水泵內(nèi)固體顆粒、纖維的流動(dòng)規(guī)律，提高水力機(jī)械過(guò)流部件的水力性能，抗空蝕、耐磨蝕性能；研究不同磁流體配方的特性及其在流體機(jī)械中的應(yīng)用；對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、葉片泵進(jìn)行優(yōu)化水力設(shè)計(jì)，研制出高性能的新水力模型；泵站與水電站機(jī)組的經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化運(yùn)行。4、渦輪與壓氣機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究方

7、向：主要從事渦輪與壓氣機(jī)內(nèi)部三維粘性流動(dòng)的數(shù)值模擬；渦輪與壓氣機(jī)的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究；渦輪增壓器系統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究；渦輪與徑流式壓氣機(jī)匹配關(guān)系的研究。5、特殊泵的理論及設(shè)計(jì)。研究泵內(nèi)流動(dòng)理論；研究特殊用途泵的設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)方法；研究過(guò)流部件對(duì)泵性能的影響及性能預(yù)測(cè)的理論；流場(chǎng)的數(shù)值模擬；特種設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)發(fā)流體機(jī)械的內(nèi)流原理：流體機(jī)械內(nèi)部的流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及運(yùn)動(dòng)著的流體與壁面間的相互作用和實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換的原理。流體機(jī)械是將流體

8、的動(dòng)能、勢(shì)能或熱能轉(zhuǎn)化為輸出功或?qū)⑤斎牍D(zhuǎn)化為流體的動(dòng)能、勢(shì)能或壓力能以及通過(guò)流體傳遞能量的機(jī)械。人們很早就已運(yùn)用流體的流動(dòng)創(chuàng)造流體機(jī)械。古埃及神廟中就有類似反噴式汽輪機(jī)的裝置。公元1150年，中國(guó)已有可算是燃?xì)廨啓C(jī)雛型的走馬燈出現(xiàn)。隨著力學(xué)的發(fā)展，人們開(kāi)始有效地利用流體力學(xué)原理研制出各種流體機(jī)械。例如，以流動(dòng)的耗功增壓過(guò)程為特征的泵、通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓氣機(jī)等和以流動(dòng)的降壓或膨脹作功過(guò)程為特征的水輪機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、各種高低溫氣體透

9、平膨脹機(jī)等。還有同時(shí)利用上述兩種過(guò)程實(shí)現(xiàn)能量傳遞的液力變扭器、液力離合器和氣波換能器等。以上這些都是有外殼的流體機(jī)械。另一方面，也根據(jù)用途設(shè)計(jì)出無(wú)外殼的旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械，如螺旋槳、風(fēng)扇等。流體機(jī)械大體可以分為位移式和旋轉(zhuǎn)式兩大類。位移式流體機(jī)械中的流體流動(dòng)原理較簡(jiǎn)單。流體在特定的腔室內(nèi)由容積的縮小實(shí)現(xiàn)壓縮，從而將外功變成流體的動(dòng)能或勢(shì)能，反之，則實(shí)現(xiàn)膨脹作功。對(duì)這類機(jī)械中的流體進(jìn)行內(nèi)部流動(dòng)分析時(shí)，常把流動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)化為準(zhǔn)定常的一維流或者作為非

10、定常的二維流來(lái)處理和求解。旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械有時(shí)也稱為葉輪機(jī)械，應(yīng)用廣泛，原理比較復(fù)雜，它通常是由固定的靜葉片（也稱導(dǎo)向葉片或噴嘴葉片）和裝在旋轉(zhuǎn)葉輪上的動(dòng)葉片組成。流體相對(duì)于葉輪軸的流動(dòng)方向可以是軸向、徑向、斜向，而相應(yīng)的流體機(jī)械分別稱為軸流式、徑流或離心式、斜流式。一排靜葉片加一排動(dòng)葉片為一個(gè)級(jí)。隨所需增壓或降壓參量的不同可做成單級(jí)或多級(jí)的型式。在輪機(jī)或透平膨脹機(jī)中，靜葉片設(shè)置在動(dòng)葉片前面以便將流體的勢(shì)能或熱能的全部或一部分先經(jīng)過(guò)靜葉片

11、轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，然后流經(jīng)動(dòng)葉片作功(圖1[壓縮機(jī)和透平機(jī)的基元級(jí)和葉柵]右)在壓縮機(jī)中，靜葉片常放置在動(dòng)葉片后面以便將流出動(dòng)葉片的流體動(dòng)能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為勢(shì)能或壓力能（圖1[壓縮機(jī)和透平機(jī)的基元級(jí)和葉柵]左）。下面重點(diǎn)介紹旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械中的流體流動(dòng)原理。流動(dòng)特點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械內(nèi)，流體交替流過(guò)靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)著的葉片通道。這種空間通道的形狀與葉片高度、數(shù)量、形狀和內(nèi)外殼直徑變化有關(guān)，相應(yīng)形成空間的三維流場(chǎng)。由于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度上的要求，葉片出口邊總具有一定

12、的厚度。葉片后的流場(chǎng)在周向是非均勻的、周期性變化的，流體再流經(jīng)旋轉(zhuǎn)葉片通道，流動(dòng)成為非定常的。與此同時(shí)，具有粘性的流體在流過(guò)靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片時(shí)，形成更為復(fù)雜的邊界層流動(dòng)（見(jiàn)邊界層）和二次流動(dòng)，并可能伴隨產(chǎn)生各種渦旋和分離。此外，旋轉(zhuǎn)葉片與機(jī)殼壁面之間存在間隙，流體與殼體和葉片間存在傳熱現(xiàn)象等。所有上述效應(yīng)使實(shí)際流動(dòng)圖像十分復(fù)雜。這種流動(dòng)的特性可以歸結(jié)為有傳熱的三維粘性非定常流動(dòng)。對(duì)此，求完整的統(tǒng)一的理論解十分困難；常應(yīng)用簡(jiǎn)化的流動(dòng)模型首