化工原理第一章ppt课件.ppt

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1、第一章流体流动1.研究流体流动问题的重要性流体是气体与液体的总称。流体流动是最普遍的化工单元操作之一;研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的重要基础。2.连续介质假定假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备尺寸、远大于分子自由程。工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。3.流体的特征具有流动性；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。不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液体；可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化，如气体

2、。流体输送测量压强、流速、流量为强化设备提供适宜的流动条件流体流动的基本规律是化工原理的重要基础化工生产中的传热、传质过程都是在流体流动的情况下进行的，设备的操作效率与流体流动状况有密切的联系。管路的设计、输送机械的选择及所需功率的计算。这些测量仪表的操作原理又多以流体的静止或流动规律为依据的。本章应用：1.流体的密度：单位：液体——不可压缩流体气体——可压缩流体第一节流体静力学一、基本概念流体密度数据的获取(1)查手册：化学工程手册(2)实测：比重瓶、比重计、密度仪（液体）(3)计算：气体理想气体状态方程：a.气体(标准状态)（理想气体在标准状态

3、下的密度）《化工原理》课件——第一章流体流动b.混合流体的密度混合液体：已知各组分的质量分数混合气体：已知各组分的摩尔分数2.压力（压强）：垂直作用于流体单位面积上的静压力(1)单位：SI制：习惯使用单位：1atm(标准大气压)＝101325Pa＝760mmHg＝10.33mH2O(2)计量基准：绝对真空(零压)绝对压强大气压相对压强表压强=绝对压强—大气压强真空度=大气压强—绝对压强压强表真空表表示方法：真空度=-表压(3)绝压、表压和真空度三者之间的关系大气压线绝对零压线A大气压表压强绝对压强绝对压强真空度B《化工原理》课件——第一章流体流动例

4、1:将南京操作真空度为740mmHg的真空蒸馏塔搬至兰州操作时,若要求塔内维持相同的绝对压强,其真空表读数应控制多少？南京的大气压强为761mmHg,兰州地区的大气压强为640mmHg.大气压真空度绝压南京761mmHg740mmHg兰州640mmHg解：21mmHg21mmHg619mmHg二、流体静力学基本方程的推导流体静力学：研究的实质:流体静力学基本方程：研究流体在外力作用下处于平衡的规律。描述静止流体内部压强的变化规律描述在重力作用下，静止流体内部压强的变化规律的数学表达式。《化工原理》课件——第一章流体流动1)重力G:即：1.推导过程：

5、（了解）受力分析2)作用于上表面积的压力P13)作用于下底面积的压力P2流体静力学基本方程《化工原理》课件——第一章流体流动分析：2)压强具有等值可传递性(巴斯噶定理)静止的*连续的*均质的同一种流体*同一水平面压强处处相等1)一定时3)(液柱高度)可判断流体是否静止、流动及方向4)气体：若高度差不大，压强相等可用5)适用条件：静止的、连续的、均质的同一种流体不连续的流体分段使用《化工原理》课件——第一章流体流动例：如图,敞口容器内盛有油和水,试判断,及、是否成立？答：(1)(2)(3)(非同一种流体)(同一种流体)(同一种流体)《化工原理》课件—

6、—第一章流体流动解：例：试比较上例中的大小。《化工原理》课件——第一章流体流动1.压强和压强差的测量：(1)普通U型管压差计(等压面)三、流体静力学基本方程的应用《化工原理》课件——第一章流体流动①当管道水平(=0o)时:②当管道垂直时：（=90o）（=-90o）11’22’1212分析：1)2)被测流体为气体，3)测表压及真空度跟U型管的直径无关;跟连接管长度无关(2)微差压差计：计算:测量:扩张室液位均不变结构:两端均有扩张室,且;注意：是两种指示液的密度差，不是指示液与被测流体的密度差。适于更小压差(气流)的测量；Zmaa’2.液位的测

7、量：1)普通玻璃管液位计h’=h2)压差法测量液位3)远距离液位测量。《化工原理》课件——第一章流体流动3.液封高度的计算(1)防爆(2)防泄漏混合冷凝器生产过程中流体的输送都是在密闭的管道中进行的，因此研究流体在管内的流动规律是非常必要的。无论是在化工厂、制药厂、生物发酵工厂，管道是随处可见。要实现流体的输送这一单元操作，必须了解流体在管道内流动的相应规律。反映这一规律的基本关系有连续性方程式和伯努利方程式。第二节管内流体流动的基本方程式一、流量与流速2.流速1.流量1)平均流速2)质量流速体积流量质量流量，m/s，kg/(㎡.s)单位时间内流体

8、质点在流动方向上所流经的距离《化工原理》课件——第一章流体流动例:以内径105mm钢管输送压力2atm、温度120℃的空气