化工传递过程基础(第三版)

《化工传递过程基础(第三版)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、化工传递过程基础一、化工研究的基本问题？绪论图0-1McCabe-Thiele图平衡线精馏段操作线提馏段操作线过程的平衡和限度–《化工热力学》过程的速率和实现过程所需要的设备化学反应速率和设备–《化学反应动力学》和《化学反应工程》物理过程速率和设备–《化工传递》和《化工单元操作》推动力：温度差推动力：浓度差二、本课程的学习内容？动量传递热量传递质量传递物理过程的速率和传递机理的探讨推动力：速度差第一章传递过程概论第一节流体流动导论一、静止流体的特性（一）流体的密度（ρ）均质流体：非均质流体：ρ：点密度dM：微元质量dV：微元体积流体：气体和液体的统称图1-1均质水溶

2、液图1-2非均质溶液方法：取一微元，设微元质量为dM，体积为dV密度：（二）不可压缩流体与可压缩流体不可压缩流体：密度不随空间位置和时间变化的流体；通常液体可视为不可压缩流体可压缩流体：密度随空间位置或时间变化的流体；气体为可压缩流体；但如气体等温流动且压力改变不大时，可近似为不可压缩流体。流体的比体积（质量体积υ）：[m3/kg]重要（三）流体的压力流体表面均匀受力p:点压力,dP:垂直作用在微元体表面的力,dA:微元体表面积压力单位及换算压力表示方法图1-3均匀受力图压力P图1-4非均匀受力图流体表面非均匀受力压力P1atm=1.013×105Pa=1.013b

3、ar=1.033kgf·cm-2=7.60×102mmHg绝对压力和相对压力（表压力和真空度）表压力=绝对压力-大气压力真空度=大气压力-绝对压力e.g，p=2atm绝对压力为2标准大气压p=3x105N/m2（表压）p=500mmHg（真空度）（四）流体平衡微分方程平衡状态（物理意义）：流体微元受力分析：质量力和表面力质量力（体积力）：如重力，静电力，电磁力等化学工程中，质量力指重力（FB）表面力：是流体微元的表面与其相邻流体作用所产生（Fs）静止状态：表面力表现为静压力运动状态：表面力除压力外，还有粘性力流体平衡微分方程（欧拉平衡微分方程）压力P流体平衡条件：F

4、B+Fs=0流体平衡微分方程（欧拉平衡微分方程）的推导流体平衡条件：x方向平衡条件：FB+Fs=0x方向作用力：质量力（dFBx）：表面力（dFsx静压力产生）：x方向微分平衡方程：y方向微分平衡方程：z方向微分平衡方程：静止流体平衡微分方程（欧拉平衡微分方程）重要自己推？（五）流体静压力学方程欧拉平衡微分方程质量力：X=0，Y=0，Z=-g流体静力学方程积分得：对于一定密度的液体，压力差与深度h成正比，故液柱高度h可用来表示压力差的大小（mmHg,mH2O)？？二、流体流动的基本概念（一）流速与流率流速：流体流动的速度，表示为流速不均匀分布情况下，点流速（在dθ时

5、间内流体流过距离ds）流率：单位时间内流体通过流动截面的量[m/s]以流体的体积计量称为体积流率（流量，Vs）m3/s以质量计量称为质量流率（w），kg/s计算：在流动截面上任取一微分面积dA，其点流速为ux，则通过该微元面积的体积流率dVs？通过整个流动截面积A的体积流率Vs？求解：1.体积流率定义式:2.体积流率积分:3.质量流率（w）:主体平均流速（ub）:截面上各点流速的平均值质量流速（G）:单位时间内流体通过单位流动截面积的质量（用于气体）[kg/(m2s)]（二）稳态流动和不稳态流动稳态流动：当流体流过任一截面时，流速、流率和其他有关的物理量不随时间而变

6、化，称为稳态流动或定常流动；数学特征：e.g与时间θ无关不稳态流动：流体流动时，任一截面处的有关物理量中只要有一个随时间而变化，称为不稳态流动或不定常流动；重要（三）粘性定律和粘度1.牛顿粘性定律负号“-”剪应力，单位截面积上的表面力，N/m2；产生：相邻两层流体之间由于粘性作用而产生，粘性力，表面力的一种；动力粘度（粘度），流体的一种物性参数，试验测定，查物化手册；ux在y轴方向上的速度梯度；表示当y增加时，ux减少，速度梯度dux/dy为负值。当dux/dy为正值“+”时，可将负号“-”去掉。重要物理意义：单位速度梯度时，作用在两层流体之间的剪应力；单位：SI单

7、位和物理单位2.动力粘度（μ）SI单位制：物理单位制：3.运动粘度（ν）特性：是温度、压力的函数；流体的动力粘度与密度的比值，称为运动粘度（ν）压力对液体粘度影响可忽略，气体的粘度在压力较低时（＜1000kPa）影响较小，压力大时，随压力升高而增大。气体的粘度随温度的升高而增大；液体随温度的升高而减少；1P=100cP（五）粘性流体和理想流体（四）牛顿型流体和非牛顿型流体牛顿型流体：遵循牛顿粘性定律的流体；非牛顿型流体：不遵循牛顿粘性定律的流体；所有气体和大多数低分子量的液体，如水、空气等某些高分子溶液、油漆、血液等粘性流体：具有粘性的流体，也叫实际流体；理想流