化工工艺基础知识

《化工工艺基础知识》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、化工工艺基础知识目录第一章流体流动第二章传热学基本知识第三章吸收基本知识第四章蒸馏基本知识第五章去湿/干燥基本知识第一章流体流动一、概述1、流体：气体和液体统称为流体。在化工生产中所处理的物料有很多是流体。根据生产要求，往往需要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备。化工厂中，管路纵横排列，与各种类型的设备连接，完成着流体输送的任务。除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流体流动下进行的。流体流动状态对这些单元操作有着很大影响。二、流体动力学：研究流体在外力作用下的平衡规律1、密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为ρ=

2、m/v式中ρ――流体的密度，kg/m3；m――流体的质量，kg；V――流体的体积，m3。液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略不计，故常称液体为不可压缩的流体，但其随温度稍有改变。气体的密度随压力和温度的变化较大。2、压力：流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，简称压强。习惯上称为压力。作用于整个面上的力称为总压力。在法定单位制中，压力的单位是N/m2，称为帕斯卡，以Pa表示。还有采用的单位为atm（标准大气压）。它们之间的换算关系为：1标准大气压(atm)=101300Pa=760mmHg3、基准：压力可以有不同的计量基准（1）绝对压力和表压

3、：绝对压力以零压力（绝对真空）为基准，表压则以当地大气压为基准。（2）真空度：真空度也以当地大气压为基准，但真空度与表压的计算方向相反，即低于大气压的数值称为真空度。它与绝对压力的关系，可用下式表示表压＝绝对压力－大气压力当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压的数值称为真空度（vacuum），即真空度＝大气压力－绝对压力绝对压力、表压和真空度的关系，如图所示。三、管内流体流动规律1：流量与流速（一）流量（1）体积流量：单位时间内流体流经管道任一截面的体积，称为体积流量，以V表示，其单位为m3/s。（2）质量流量：单位时间内流体流经管道任一截面的质量，称为质量

4、流量以G表示，其单位为kg/s。体积流量与质量流量之间的关系为（二）流速（1）平均流速：流速是指单位时间内液体质点在流动方向上所流经的距离。实验证明，流体在管道内流动时，由于流体具有粘性，管道横截面上流体质点速度是沿半径变化的。管道中心流速最大，愈靠管壁速度愈小，在紧靠管壁处，由于液体质点粘附在管壁上，其速度等于零。但工程上，一般系以管道截面积除以体积流量所得的值，来表示流体在管道中的速度。此种速度称为平均速度，简称流速，以u表示，单位为m/s。流量与流速关系为u＝V/AG=ρV=ρAu式中A――管道的截面积，m2。（2）质量流速：单位时间内流体流经管道单位截面的质

5、量称为质量流速，以ω表示，单位为kg/m2·s。它与流速及流量的关系为ω＝G/A=ρAu/A=ρu（1-17）由于气体的体积与温度、压力有关，显然，当温度、压力发生变化时，气体的体积流量与其相应的流速也将之改变，但其质量流量不变。此时，采用质量流速比较方便。流量一般为生产任务所决定，而合理的流速则应根据经济权衡决定，一般液体流速为0.5～3m/s。气体为10～30m/s。四、管内流体流动现象1、粘度：流体流动时产生内摩擦力的性质，称为粘性。流体粘性越大，其流动性就越小。从桶底把一桶甘油放完要比把一桶水放完慢得多，这是因为甘油流动时内摩擦力比水大的缘故。牛顿粘性定律实

6、验现象：板间液体运动，且形成上大下小的流速分布(速度差)。现象说明：(1)板间流体可看成为许多流体层，且其间存在相对运动(速度差)。（2）相邻流体层之间存在摩擦力，称为内摩擦力或粘滞力。（否则流体静止）2、内摩擦力或粘滞力：这种运动着的流体内部相邻两流体层间由于分子运动而产生的相互作用力，称为流体的内摩擦力或粘滞力。流体运动时内摩擦力的大小，体现了流体粘性的大小。3、粘度：物理意义：单位速度梯度时单位面积上所产生的内摩擦力。粘度越大，流体流动时生产的内摩擦力也越大。4、液体中的动量传递：流体流动过程也称为动量传递过程，牛顿粘性定律就是定量描述动量传递的定律。分子动量

7、传递是由于流体层之间速度不等，动量从速度大处向速度小处传递。5、流体流动类型与雷诺准数流体在管道中的流动状态可分为两种类型:层流和湍流雷诺实验装置雷诺实验现象表明：流体在管道中流动存在两种截然不同的流型。流体流动形态示意图根据不同的流体和不同的管径所获得实验结果表明：影响液体类型的因素，除了流体的流速外，还有管径d，流体密度ρ和流体的粘度μ。u、d、ρ越大，μ越小，就越容易从层流转变为湍流。雷诺得出结论：上述中四个因素所组成的复合数群duρ/μ，是判断流体流动类型的准则。这数群称为雷诺准数或雷诺数，用Re表示。上述结果表明，Re数是一个无因次数群。不管采用何种单