化工原理 流体流动.pdf

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1、1 《化工原理》流体流动2流体流动3流体流动4 绪论u化工生产过程与单元操作举例：聚氯乙烯塑料的生产（乙炔法）流体流动5 常见化工单元操作：ü动量传递过程：流体输送；机械分离；流态化；搅拌等ü热量传递过程：加热；冷却；蒸发等ü质量传递过程：蒸馏、吸收、萃取、干燥、吸附等流体流动6 u化工原理课程的内容、性质和任务Ö内容：传递理论Ö性质：重要的专业技术基础课Ö任务：研究基本原理、典型设备，掌握分析和解决工程问题的基本方法，培养解决实际问题的能力。流体流动7 本课程与传统理论的联系和区别流体流动8 u实际问题求解的典型方法：Ö数学模型法：纯理论的数学推导过程，结论具有普遍性；Ö量纲分析法：又称半

2、经验半理论方法，实验研究的一般方法，结论往往仅适用于某些特定的、具体的实验约束条件和对象。流体流动9 u单位制、单位换算与量纲üCGS制（物理单位制）：厘米克秒制üMKS制（绝对单位制）：米千克秒制ü工程单位制:米公斤（力）秒üSI制（国际单位制）流体流动10 22重力加速度g=981cm / s=9. 81m / s24压强（压力）p=1kgf / cm =9. 807´10Pa温度T=25°C =298 K 热量Q=1kcal / s=4. 18kJ/ s粘度m=1cP=0. 01P(g/(cm . s))=0. 001Pa. s流体流动11 量纲（dimension) ü长度：L ü质

3、量：M ü时间：T ü温度：ΘdimQ=LaMbTcΘd无量纲dimQ=L0M0T0Θ0=1流体流动12 u混合物浓度的表示方法流体流动13 u重要的基本理论及工程概念Ö质量守恒定律Ö能量守恒定律Ö物系的平衡Ö传递速率（=推动力/阻力）Ö经济核算的观点流体流动14 u学习本课程的一般环节和方法：Ö课堂教学Ö自主学习Ö作业反馈Ö工程实验流体流动15 第一章流体流动第一节概述流体的概念：气体、液体的统称。流体是由无数流体微团组成的连续介质。连续性假设流体的不可压缩性（高真空的气体除外）流体流动16 第二节流体静力学基本方程Ø静压强的表示方法绝对压强：以绝对零压为起点计数的压强。表压：压力表指示的

4、压力。表压强=绝对压强大气压强真空度：真空表指示的数值。真空度=大气压强绝对压强流体流动17 Ø密度与比容ü密度混合气体混合液体ü比容流体流动18 Ø流体静力学基本方程条件:重力场中的静止的、连P 0 续的和不可压缩的流体P 1 AG从静止流体内部任意取一底面积为A，厚度为dz薄层，对其受力Z 1 P 2 AZ 情况进行分析：2 图1－1静力学基本方程的推导向上的力：PA向下的力：(P+dP)A+ρAgdz (P+dP)A+ρgAdzPA=0对于同一流体，ρ为常数，对上式进行不定积分得：流体流动19P+Z rg =P +Z rg 2211P＋Zρg＝常数P -P 20H=rg 静力学基本方程

5、的意义：在静止的流体内部，任一点的位压能和静压能之和为常数，两者互相转换。流体流动20 Ø流体静力学方程应用ü液柱压差计：U型压差计、微差压差计、斜管压差计等ü液封和液位测量流体流动21 •简单测压管流体流动22 •U型压差计p=p+rg(z +R ) a1Bp=p+rgz +rgR b2BAp=p abp-p=( r-r) gR 12AB 流体流动23 •倒U型压差计流体流动24 •倾斜U管压差计流体流动25 •微差压差计（双液体U管压差计）p =p +rg (z +R ) a1Cp =p +rgR +rgz b2A Cp=p abp -p =( r-r) gR12 AC流体流动26 例：

6、如图所示，某气体（密度ρ＝1kg/m 3 ，粘度很小，可视为理想流体）从变径管流过，大管为φ18×3.5mm，小管为φ18×2.5mm。在A、B两点间接一复式压差计，内放等量的水作指示剂（密度ρ＝1000kg/m 3 ），两指示剂之间充满煤油（密度ρ＝810kg/m3 ）。已知大管中气速为10m/s，试求复式压差计读数R和1 R的大小。2 流体流动27流体流动28 •液封流体流动29 •液面的测量流体流动30流体流动31 第三节管内流体流动的基本方程式Ø流量和流速：水（0.5～3m/s）一般气体（10～30m/s）Ø管路直径的估算及选择一般管路的截面均为圆形流体流动32费总费用用操作费设备费

7、uu适宜流体流动33 Ø稳定流动和不稳定流动Ø化工生产中，流体流动大多为稳定流动，故非特别指出，一般所讨论的均为稳定流动。流体流动34 Ø连续性方程：对稳定流动系统做物料衡算，qm1=qm2uAρ=uAρ=… =uAρ=const.111222不可压缩流体：ρ=const.u∙A=u∙A1122圆管：u /u =(d /d )21 2 2 1 ρA u=ρA u1 1 12 2 2 流体流动35 Ø柏努利方程