化工原理第一章第一二三节讲稿修改

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1、第一章流体的流动过程与输送机械第一节概述2021/9/212021/9/212021/9/21第一章流体流动过程与输送机械1.本章学习目的通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流体流动过程的有关问题，诸如：（1）流体输送:流速的选择、管径的计算、流体输送机械选型。（2）流动参数的测量:如压强、流速的测量等。（3）建立最佳条件:选择适宜的流体流动参数，以建立传热、传质及化学反应的最佳条件。此外，非均相体系的分离、搅拌（或混合）都是流体力学原理的应用。2021/9/2

2、12本章应掌握的内容（1）流体静力学基本方程式的应用；（2）连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、解题要点；（3）两种流型的比较和工程处理方法；（4）流动阻力的计算；（5）管路计算。2021/9/21第一节概述一、化工生产中流体的流动与输送机械：流体流动规律是本门课程的重要基础，主要原因有以下两个方面：（1）流动阻力及流量计算（2）流动对传热、传质及化学反应的影响化工生产中，经常应用流体流动的基本原理及其流动规律解决相关问题。以图1-1为煤气洗涤装置为例来说明：流体动力学问题：流体（水和煤气）在泵（或鼓风机）

3、、流量计以及管道中流动等；流体静力学问题：压差计中流体、水封箱中的水。图1-1煤气洗涤装置2021/9/21确定流体输送管路的直径，计算流动过程产生的阻力和输送流体所需的动力。根据阻力与流量等参数选择输送设备的类型和型号，以及测定流体的流量和压强等。流体流动将影响过程系统中的传热、传质过程等，是其他单元操作的主要基础。图1-1煤气洗涤装置2021/9/21流体的分类和特性气体和液体统称流体。流体有多种分类方法：（1）按状态分为气体、液体；（2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体；（3）按是否可忽略分子之间作用力分

4、为理想流体与实际流体；（4）按流变特性可分为牛顿型和非牛顿型流体；流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而构成了流体力学原理研究的复杂内容之一。2021/9/21流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。在物理化学（气体分子运动论）重要考察单个分子的微观运动，分子的运动是随机的、不规则的混乱运动。这种考察方法认为流体是不连续的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将非常复杂。连续性假设(Continuumhypotheses)在化工原

5、理中研究流体的宏观特性，在静止和流动状态下的规律性时，常将流体视为由无数质点组成的连续介质。连续性假设:假定流体是由大量质点组成、彼此间没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的数学工具加以描述。2021/9/21二、理想流体与实际流体：1、理想流体：没有黏性、流动过程中没有摩擦阻力、不可压缩。2、实际流体：具有黏性、流动过程中产生摩擦阻力。2021/9/21第一章流体的流动过程与输送机械一、流体的物理性质二、流体静力学基本方程三、流体静力学基本方程的应用第二节

6、流体静力学及其应用2021/9/21本节主要内容流体的密度和压强的概念、单位及换算等；在重力场中的静止流体内部压强的变化规律及其工程应用。本节的重点重点掌握流体静力学基本方程式的适用条件及工程应用实例。第二节流体静力学及其应用2021/9/21一、流体静力学中的重要物理量密度1）定义单位体积的流体所具有的质量，ρ;SI单位kg/m3。2）影响ρ的主要因素2021/9/21液体：——不可压缩性流体气体：——可压缩性流体3）气体密度的计算理想气体在标况下的密度为：例如：标况下的空气，操作条件下（T,P）下的密度：202

7、1/9/21由理想气体方程求得操作条件（T,P）下的密度2021/9/212.流体的静压强1）压强的定义流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的静压强，简称压强。（1）流体压力处处与它的作用面垂直，并总是指向流体的作用面。(2)流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关。2021/9/212）压力的单位和单位换算SI制单位：N/m2，即Pa。其它常用单位有：atm（标准大气压）、工程大气压kgf/cm2、bar；流体柱高度（mmH2O，mmHg等）。2021/9/21换算关系为：3）压强的表示方法（1）

8、绝对压强（绝压）：流体体系的真实压强称为绝对压强。（2）表压强（表压）：压力表上读取的压强值称为表压。表压强=绝对压强-大气压强2021/9/212021/9/21（3）真空度：真空表的读数真空度=大气压强-绝对压强=-表压绝对压强、真空度、表压强的关系为绝对零压线大气压强线A绝对压强表压强B绝对压强真空度当用表压或真空度来表示压强时，应分别注明。如：4×1