化工原理第一章绪论.ppt

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1、化工原理齐鸣斋华东理工大学绪论自然科学→工程科学例如：物理课中，炮弹运动轨迹的解析解一、本课程的产生和发展最早对象：化学工艺学如聚氯乙烯生产：温度,压力,催化剂CH≡CH+HCl→CH2=CHCl→-[CH2-CHCl]n-单体聚合物副反应→CHCl-CHCl取走反应热20世纪初(1900)：各行各业互不相关二十年代提出单元操作—第一次抽象主要有：流体输送,搅拌,过滤,沉降,流态化动量传递换热，蒸发热量传递吸收，精馏，萃取，干燥结晶，吸附，膜分离质量传递第二次抽象传递过程二、本课程的主要内容和任务内容：化工单元操作(以传递过程为主线)任务：认识过程和设备的规律应用于化工设计,生产调

2、节,优化操作1．选择合理的过程,设备2．强化化工过程,设备3．将实验室成果放大到工业规模4．发展新技术,新设备三、基本的研究方法1．数学分析法2.量纲分析实验研究法3.数学模型法要能“由小见大”，“由此及彼”以前：简单问题,严格处理现在：复杂问题,简化处理4.工程问题处理方法四、若干工程观点1．衡算观点：输入+生成=输出+积累2.平衡观点：热力学平衡指四大平衡力平衡：高压--→低压，极限P相等热平衡：高温--→低温，极限T相等相平衡：高逸度相--→低逸度相，极限f相等化学平衡：化学反应工程研究，此略3.速率观点：1概述1.1流体流动的考察方法1.1.1连续性假定固体力学：考察对象-

3、-单个固体，离散介质流体力学：考察对象--无数质点，连续介质例如点压强的考察p(正压力/面积)第一章流体流动质点---含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸、远大于分子平均自由程连续性假定---流体是由无数质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质目的：可用微积分1.1.2考察方法拉格朗日法---选定质点，跟踪观察描述参数欧拉法---选定空间位置，考察流体运动参数轨线与流线的区别同一流体质点在不同时刻所占空间位置的连线同一瞬时不同流体质点的速度方向连线系统与控制体的区别1.2流体受力1.2.1体积力：作用于体积中的各个部位，力的大小与体积（质量）有关。如：重力，惯

4、性力，离心力1.2.2表面力：分解成--垂直于作用面--压力p--平行于作用面--剪切力τ1.2.3流体黏性黏性的物理本质---分子间引力和分子热运动、碰撞牛顿黏性定律表明①流体受剪切力必运动②牛顿型流体与非牛顿型流体的区别μ=f(物性，温度)t↑,μ气↑，μ液↓理想流体:假定μ=01.3流体流动的机械能为单位质量流体的动能gz为单位质量流体的位能为单位质量流体的压强能2流体静力学2.1静止流体的压强分布2.1.1静压强的特性①任意界面上只受到大小相等方向相反的压力②作用于任意点不同方位的静压强数值相等③压强各向传递2.1.2取控制体作力衡算,同样,2.1.3结合本过程特点解微分方

5、程重力场得X=0,Y=0,Z=-g因,,则积分得p+ρgz=常数或等高等压，等压面分析方法（数学分析法）①取控制体②作力衡算③结合本过程的特点，解微分方程2.1.4静力学方程应用条件①同种流体且不可压缩(气体高差不大时仍可用)②静止(或等速直线流动的横截面---均匀流)③重力场④单连通2.2流体的总势能总势能（压强能与位能之和）虚拟压强2.3压强的表示方法2.3.1单位：N/m2=Pa106Pa=1MPa流体柱高度(p=ρgh)1atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O1bar=105Pa1at=1kg(f)/cm2=9.81×104Pa2.3.2基准表压

6、=绝对压-大气压真空度=大气压-绝对压压力表读数—表压；真空表读数—真空度压力表2.4静力学方程的工程应用2.4.1测压：已知：R=180mm,h=500mm求：pA=?(绝压)，(表压)解：pB=pa+ρ汞gRpB=pA+ρ水ghpA=pa+ρ汞gR-ρ水gh=1.013×105+13600×9.81×0.18-1000×9.81×0.5=1.204×105Pa(绝压)pA=1.204×105-1.013×105=1.91×104Pa(表压)2.4.2烟囱拔烟：pA=p2+ρ冷ghpB=p2+ρ热gh由于ρ冷>ρ热,则pA>pB所以拔风烟囱拔风的必要条件是什么？2.4.3浮力的本

7、质：物体上下所受压强不同取微元：压差力=(p2-p1)dA=ρghdA=ρgdV排V排=ΣdV排2.4.4液封：设备中压力要保持，液体要排出，须用液封2.4.4液封：设备中压力要保持，液体要排出，须用液封2.4.5流向判别：接通后流向？流水的有无-静力学流水的多少-动力学判据:看z大小，还是p大小？同一水平高度比压强p左=pA+ρgzA=PAp右=pB+ρgzB=PB