在化工原理課程中,研究流體流動與輸送問題時,采用了幾種工程研究方法,如量綱分析法、過程分解法、當量法,在這里一一列舉如下。
。1)量綱分析法
量綱分析法是化工中解決工程實際問題常用的方法,在分析流體湍流流動中的能量損失時,即采用了量綱分析法。
量綱分析法是建立在實驗基礎上的方法。對于許多工程實際問題,涉及的變量較多,過程較復雜,一般很難從理論上進行描述,通常采用實驗研究方法。量綱分析法不需要對過程機理有深入的理解,只需要盡可能地分析并正確地列出影響過程的主要變量,再通過無量綱化減少變量的數(shù)目,最后通過實驗確定具體的函數(shù)關系。采用量綱分析法規(guī)劃實驗時,用無量綱數(shù)群代替單個變量,可大大減少實驗工作量,并且實驗中不需要采用真實的物料或實際的設備尺寸,只需借助模擬物料在實驗室的小型設備中實驗,其結果具有普遍意義,可以推廣應用于實際的化工設備或其他物料。
(2)過程分解法
過程分解法也是解決工程問題的基本方法之一。工程實際問題比較復雜,影響因素也是多方面的,可將整個過程分解為若干個互相獨立或互相關聯(lián)較弱的子過程,分別研究各子過程自身的規(guī)律,再將各子過程聯(lián)系起來對該過程進行綜合分析,這就是過程分解法。在研究泵管路的工作狀況時,即采用了過程分解法。對于帶泵管路,實際的流量與壓頭是由管路特性與泵特性共同決定的,管路或泵的任一變化,都會帶來整個輸送系統(tǒng)的變化。對該過程進行分析時,是將此過程分解為管路和泵兩個子系統(tǒng),分別研究管路特性和泵特性,再將二者聯(lián)立求解,從而確定帶泵管路的實際工作狀態(tài)。
。3)當量法
在計算流體流動阻力時,對非圓形管路采用了圓形管路的處理方法,應用了當量直徑;對管件、閥門的局部阻力,采用直管阻力的計算方法,引入了當量長度,這些都是當量法的具體體現(xiàn)。該法是工程上借助已有的理論對復雜問題做近似處理的一種方法,并不十分準確,但在工程中不追求結果的精度而僅注重簡捷和實用時,該法還是可取的。必須指出,用簡單過程替代復雜過程時,只能是在某個或某些方面等效,不可能在所有方面等效。例如,用當量直徑將非圓形管路折合圓形管路計算流動阻力時,二者僅在阻力方面等效,而在流通面積方面并不等效,即此時流通面積不能用當量直徑計算,必須用實際面積。
工程技術系化工教研組:張楊 |