化工原理 第一章

1、化工原理 第一章1第1頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二1.1 概述一流體的概念和分類分類：根據(jù)流體的壓縮性第一節(jié) 概 述2第2頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二二研究流體流動的目的1掌握流體流動的基本原理 單純流動問題和流動中伴隨傳熱、傳質(zhì)的問題2完成流體輸送任務(wù) 管路設(shè)計、管件選擇、動力設(shè)備選擇3估算工藝和操作參數(shù) 根據(jù)流體流動的原理流量、壓力、位差、 管長、管徑等。第一節(jié) 概 述3第3頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二三、研究流體流動的方法把流體視為由無數(shù)個流體微團（或流體質(zhì)點）所組成，這些流體微團緊密接觸，彼此沒有間隙。

2、這就是連續(xù)介質(zhì)模型。流體微團（或流體質(zhì)點）：宏觀上足夠小，以致于可以將其看成一個幾何上沒有維度的點；同時微觀上足夠大，它里面包含著許許多多的分子，其行為已經(jīng)表現(xiàn)出大量分子的統(tǒng)計學(xué)性質(zhì)。第一節(jié) 概 述4第4頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二 一、流體的密度和系統(tǒng)的壓力研究內(nèi)容：研究流體在外力作用下的平衡規(guī)律， 即處于靜止或相對靜止的規(guī)律。1。流體的密度 用表示，屬于物性影響因素：氣體-種類、壓力、溫度、濃度 液體- 種類、溫度、濃度單位：kg /m31.2 流體靜力學(xué)方程及其應(yīng)用第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用5第5頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二獲得方

3、法：（1）查物性數(shù)據(jù)手冊 （2）公式計算：液體混合物：氣體： -理想氣體狀態(tài)方程第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用6第6頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二2壓力（壓強） 單位面積上所受到的壓應(yīng)力稱為壓強，習(xí)慣上稱之為靜壓力，用符號p表示。靜壓力各向同性（1）壓力單位SI制中， N/m2 =Pa，稱為帕斯卡第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用7第7頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二（2）壓力大小的兩種表征方法第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用8第8頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二 二、流體靜力學(xué)基本方程 1。含義：用于描述靜止流體內(nèi)部的壓力沿高度變

4、化的關(guān)系 2。研究對象：不可壓縮流體 3。靜力學(xué)方程的推導(dǎo)Z1Z212 取一液柱，橫截面積為A，密度為 （1）液柱下底面的壓力：p2A （2）液柱上底面的壓力：p1A （3）液柱自身的重力：G = gV = gA(Z1Z2)第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用9第9頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二流體靜力學(xué)方程根據(jù)力的平衡： p1A + G = p2A靜壓頭第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用10第10頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二靜力學(xué)方程的討論： 1） 適用場合： 靜止、連續(xù)、均質(zhì)、不可壓縮 2）等壓面為水平面； 3）壓力可傳遞-巴斯噶定理。第二節(jié) 流體靜

5、力學(xué)方程及應(yīng)用11第11頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二 三、流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用單管壓力計U型管壓力計1、壓力計第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用12第12頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二2壓差計（manometer） (1)U形壓差計第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用13第13頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二(2)雙液柱壓差計1略小于2讀數(shù)放大第二節(jié) 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用14第14頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二1.3 流體流動的基本方程一、基本概念點速度 v，單位m/s1。流量和流速又稱質(zhì)量通量，kg

6、/m2s又稱平均流速，m/s第三節(jié) 流體流動的基本方程15第15頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二2。穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動 流動參數(shù)都不隨時間而變化，就稱這種流動為穩(wěn)定流動。否則就稱為不穩(wěn)定流動。二、流體流動的連續(xù)性方程原理：質(zhì)量守恒定律假定：無流體泄漏、無積累流入質(zhì)量流量 = 流出質(zhì)量流量 -管內(nèi)流動的連續(xù)性方程第三節(jié) 流體流動的基本方程16第16頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二三、流體流動的能量衡算1。單位質(zhì)量流體的總能量E原理：能量守恒定律內(nèi)能 U = f (T)位能 gz壓力能 p /動能 u2 /22。流體流動的總能量衡算式第三節(jié) 流體流

7、動的基本方程17第17頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二輸入能量 + 外加功 + 外加熱量 = 輸出能量 + 能量損失討論：（1）假設(shè)：流體不可壓縮，1 = 2 = 流體流動時溫度不變，U1 = U2 流體流動時與外界無熱交換，Q = 0機械能衡算式第三節(jié) 流體流動的基本方程18第18頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二（2）假設(shè)：流體流動時沒有阻力（理想流體）、 無外功加入柏努利方程式（3）機械能衡算式的物理意義u2/2 單位質(zhì)量流體具有的動能，稱為動壓能u2/2g 單位重量流體具有的動能，稱為動壓頭、速度頭（z + p/g + u2/2g ） 總機械能，稱為總壓頭H 外加壓頭，Hf 壓頭損失第三節(jié) 流體流動的基本方程19第19頁，共20頁，2022年，5月20日，0點30分，星期二3。使用機械能衡算方程時，應(yīng)注意的問題控制體的選?。嚎刂企w內(nèi)的流體必須連續(xù)、均質(zhì)；有