《气体力学基础》PPT课件

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1、§1-1气体力学基础§1-2窑炉系统内的气体流动§1-3烟囱和喷射器第1章气体力学在窑炉中的应用1§1-1气体力学基础1基本概念2气体的物理属性3气体力学基本方程式2化工生产过程中使用的物理操作过程主要有：流体输送、沉降、过滤、搅拌、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、萃取、吸附与脱附、浸取、膜分离、干燥等。这些在化工生产过程中广泛采用的物理操作过程统称为化工单元操作，简称单元操作。将若干单元操作与化学反应过程有机组合即构成产品的生产工艺流程。因此,对化工产品的研发可分别从化学反应及单元操作这两方面来同时进行，从而缩短研究周期。1流体

2、力学基本概念3单元操作按理论基础分为以下三类：上述三个过程包含了三种理论，称为“三传理论”。（1）动量传递过程。相关的单元操作有流体输送、搅拌、沉降、过滤等。（2）热量传递过程。相关的单元操作有热交换、蒸发等。（3）质量传递过程。相关的单元操作有吸收、蒸馏、萃取、吸附、膜分离、干燥等。1.1单元操作的分类4（1）动量传递：包括流体输送、沉降、过滤等单元操作；此类单元操作皆为流体在外力作用下的行为。流体所受作用力的合力与加速度间的关系满足牛顿第二定律：1.2三传理论表明流体在上述过程中发生了动量传递，故称为动量传递过程。凡遵循流体流

3、动基本规律的单元操作，均可用动量传递理论研究。5（2）热量传递：包括传热、蒸发等单元操作；服从热量从高温向低温方向传递的规律。凡遵循传热基本规律的单元操作，均可用热量传递理论研究。6（3）质量传递：两相间物质的传递过程即为质量传递。凡遵循传质基本规律的单元操作，均可用质量传递理论研究。由于质量传递过程涉及的单元操作多为分离操作，故又称分离过程。随着科学技术的不断进步，分离操作应用领域的不断拓展，新型单元操作设备不断涌现，生产规模不断扩大，已有从三传中剥离的趋势。本课程中重点介绍前两传。7固体没有流动性流体具有流动性流体与固体区别1

4、.3流体的概念是液体和气体的总称，是一受到外力作用就会连续变形的物体。流体8液体与气体的区别：液体不可压缩气体可压缩固体流体液体气体形状固定不固定不固定体积固定一定变化承受剪应力可以不承受不承受不滑动滑动滑动9液体力学气体力学从研究对象分流体静力学流体动力学从研究内容分从研究方法分理论流体力学实验流体力学流体力学是研究流体在各种力作用下的平衡和运动规律及其运用的科学101.4气体的密度均质流体：标态低压气体：气体的摩尔质量定义：单位体积气体的质量。符号：单位：kg/m3；kg/Nm311混合气体的密度：m—混合气体的密度,kg

5、/m3；xi—混合气体中各组分的体积百分数，%;i—混合气体中各组分的密度，㎏/m3；空气的标态密度：1.293kg/Nm312气体的密度与温度、压强有关！理想气体：（其中：）T0、P0、0为标态时气体的温度、压力、密度工业窑炉（p≈p0）：[分析]t↑,↓；t↓,↑13【例】已知烟气组成（体积百分数）为：H2O12%，CO218%，N270%，求此烟气在标态及200℃的密度。【解】标态密度：200℃时的烟气密度：(Kg/m3)(Kg/m3)14（1）连续介质假设流体看成是由大量的连续质点组成的连续的介质，每个质点是一个含

6、有大量分子的集团，质点之间没有空隙。质点尺寸：大于分子平均自由程的100倍。（2）连续介质假设给分析问题带来的方便①不考虑复杂的微观分子运动，只考虑在外力作用下的宏观机械运动。②能运用数学分析的连续函数工具。1.5流体的连续性15（1）稳定流动系统与不稳定流动系统系统——研究的对象。流动系统——系统中的流体处于流动状态时称为流动系统。1.6稳定与不稳定的概念16稳定系统（又称定态系统、定常系统）——流动系统中，任意一点流体的物理参数不随时间而变化的流动过程，即指定位置的物理量为常数。对于连续生产过程，在正常操作状态下系统可近似为稳

7、定系统。不稳定系统（又称非定态系统、非定常系统）——流动系统中，任意一点流体的物理参数均随时间而变化的流动过程。对于连续生产过程，在生产的开、停车及事故恢复期属于此类。温度、压力、密度、流速等17（2）稳定流动系统的特性a.稳定流动系统的连续性若系统中充满流体、无空隙（即无积累空间），则可认为系统中流体的质点处于连续状态，称为稳定流动系统的连续性。此时，流动系统中指定截面上的物理量为常数。由于稳定流动系统中充满稳定流体且无空隙，故单位时间内输入系统的物料量应等于输出系统的物料量。18当系统为无分支系统时，上式简化为：——稳定流动系

8、统的连续性方程用代数式表达为：19b.稳定流动系统的守恒性①稳定流动系统的质量守恒必须指明：由于单元操作过程均为物理操作过程，故上式不仅适用于全系统的物料衡算，同时也适用于对系统中某一组分的物料衡算。物料衡算过程通常需要规定衡算基准，对于连续系统，