化工第二章ppt课件.ppt

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1、第二章流体流动与输送漳州师范学院化学与环境科学系主讲：张婷简介气体和液体统称为流体。流体的主要特征具有流动性；无固定形状，随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动。本章的研究对象流体流动规律，即流体在生产装置内的整体机械运动。流体的连续性假定流体是由许多质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占有空间的连续性介质。理想流体：无粘性，在流动中不产生摩擦阻力的流体。§1流体静力学流体静力学：研究流体在静止状态下平衡的规律。1-1密度和相对密度密度：单位体积流体所具有的质量，用ρ表示，单位是kɡ·m-3。相对密度：

2、物质密度与4℃时纯水密度之比，用d表示。硫酸的相对密度d=1.84，即硫酸的密度为1840kɡ·m-3。化工生产中所遇到的流体，往往是含有多个组分的混合物。对于1kg液体混合物(忽略体积的影响)：对于1m3气体混合物:wi为各组分液体的质量分数；ji为气体混合物中各组分的体积分数；1-2压强压力：流体作用于容器壁上的力压强：流体垂直作用于单位面积上的力，即：P=F/A压强SI单位：N·m-2，即Pa（帕斯卡）其他单位：atm,kgf·㎝-2，bar,流体柱高度(mH2O,mmHg)，换算关系如下：1atm=760

3、mmHg=1.01325×105Pa=10.33mH2O=1.033kgf·㎝-2=1.01325bar1工程大气压=735.6mmHg=9.807×104Pa=10mH2O=1kgf·㎝-2=0.9807bar1、以绝对零压为起点而计量的压强——绝对压强2、以大气压力为基准而计量的压强当被测容器的压强高于大气压时所测压强称为表压（用压力表测定），当测容器的压强低于大气压时所测压强称为真空度（用真空表测定）。换算关系：表压＝绝对压强-大气压强真空度＝大气压强-绝对压强压强的表达方式*为避免混淆绝对压强、表压、真空

4、度，在表示时应分别注明！！例：天津和兰州的大气压强分别为101.33kPa，和85.3kPa，苯乙烯真空精馏塔的塔顶要求维持5.3kPa的绝对压强，试计算两地真空表的读数（即真空度）。解：真空度=大气压强-绝对压强天津真空度=101.33-5.3=96.03kPa兰州真空度=85.3-5.3=80kPa例：有一密闭反应器，在反应前，旧式压力表上显示压强为0.40kgf·cm-2，反应终了并经冷却后，U形水银压强计示数为250mm（真空度），问该反应器内，反应前后的绝对压强各为多大？解：(1)反应前压力表指示为正压

5、绝压p=p0+p(表)=1.01×105Pa+0.40×9.81×104Pa=1.40×105Pa(2)反应后压力表指示为真空度，即为负压绝压p=p0-p(真)=1.01×105Pa-250×133Pa=6.78×104Pa例：求空气在真空度为400mmHg、温度为-40℃时的密度。当地大气压为750mmHg。解：空气（以79％的氮和21％的氧计算）的摩尔质量为：Mm=(28×0.79+32×0.21)×10-3kg·mol-1=2.884×10-2kg·mol-1绝对压强p=p0-p(真)=(750-400)m

6、mHg=350mmHg=46.7kPa由理想气体状态方程算出的空气密度为1-3流体静力学方程（一）流体静力学基本方程推导：1、重力：F=A·(Z1-Z2)ρg方向向下2、作用在上表面的压力：F1=P1·A方向向下3、作用在下表面的压力：F2=P2·A方向向上F+F1+F2=0P2=P1+(Z1-Z2)ρg或p1/ρ+Z1g=p2/ρ+Z2g若将液体柱向上移至液面，而液面上方压强为p0，液体柱高度差Z1-Z2=h，h下表面距液面的深度，则可将上式改写为：P2=P0+hρg流体静力学基本方程适用于在重力场中静止、连续

7、的同种不可压缩流体，若气体密度变化不大亦适用(二)静力学基本方程的物理意义1．等压面在静止的、连续的同一种液体内，处于同一水平面上各点的静压强相等（静压强仅与垂直高度有关，与水平位置无关）。2．传递定律流体上方压强变化时，液体内部各点的压强也以同样大小变化(帕斯卡原理）。3.压强p与其流体的密度有关4．液柱高度表示压强（或压强差）大小h=(p-p0)/ρg5．总势能守恒p/ρ和zg分别表示单位质量流体所具有的静压能和位能。在同一种静止流体中不同高度上的微元其静压能和位能各不相同，但其总势能保持不变。例：本题附图所

8、示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3。（1）判断下列两关系是否成立，即pA=p'ApB=p'B（2）计算水在玻璃管内的高度h。解：（1）判断题给两关系式是否成立pA=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。pB=p