流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)

化工原理上冊(cè)流體力學(xué)與傳熱流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!概述一、本課程的性質(zhì)與任務(wù)

*性質(zhì):是工程學(xué)科的一門基礎(chǔ)技術(shù)課程

**任務(wù):論述化工單元操作中,流體流動(dòng)與熱量傳遞的基本原理、工程計(jì)算、典型設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)

流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!

二、本課程的研究對(duì)象和研究方法

*研究對(duì)象--化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的單元操作**研究方法--1、物料衡算2、能量衡算3、平衡關(guān)系4、過(guò)程速率

流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!奶粉生產(chǎn)工藝流程原料乳驗(yàn)收預(yù)處理預(yù)熱殺菌真空濃縮過(guò)濾加糖噴霧干燥出粉冷卻與過(guò)篩包裝、檢驗(yàn)成品單元操作與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!單元操作與三傳的關(guān)系

殺菌：傳熱；真空濃縮：傳熱、傳質(zhì)、流體流動(dòng)；過(guò)濾：流體流動(dòng)…..

流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!依據(jù)質(zhì)量守恒定律，進(jìn)入與離開(kāi)某一化工過(guò)程的物料質(zhì)量之差，等于該過(guò)程中累積的物料質(zhì)量，即輸入量－輸出量＝累積量3.1物料衡算（materialbalance）要點(diǎn):*正確確定衡算范圍**獨(dú)立方程數(shù)應(yīng)與未知數(shù)個(gè)數(shù)一致流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!平衡狀態(tài)是自然界中廣泛存在的現(xiàn)象。

平衡關(guān)系可用來(lái)判斷過(guò)程能否進(jìn)行，以及進(jìn)行的方向和能達(dá)到的限度。以食鹽的溶解和結(jié)晶為例：食鹽濃度>飽和濃度：結(jié)晶食鹽濃度<飽和濃度：溶解該溫度下的飽和濃度為該物系的平衡濃度。3.3物系的平衡關(guān)系(relationshipofsystembalance)流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!物理制(cgs制)

絕對(duì)實(shí)用制(MKS制)

基本物理量長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間基本單位cmgsmkgs流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!4.2單位換算同一物理量若用不同單位度量時(shí)，其數(shù)值需相應(yīng)地改變。這種換算稱為單位換算。

例：重力加速度在SI制中的單位為m/s2,其值為9.81，在物理制中，其值為981，因?yàn)閱挝粸閏m/s2

流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!內(nèi)容提要流體性質(zhì)與特征流體靜力學(xué)*流體在管內(nèi)的流動(dòng)流體的流動(dòng)現(xiàn)象*流動(dòng)阻力*管路計(jì)算*流量測(cè)量要求掌握連續(xù)性方程和能量方程能進(jìn)行管路的設(shè)計(jì)計(jì)算流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!流體的輸送：根據(jù)生產(chǎn)要求，往往要將這些流體按照生產(chǎn)程序從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)備，從而完成流體輸送的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化。壓強(qiáng)、流速和流量的測(cè)量：以便更好的掌握生產(chǎn)狀況。為強(qiáng)化設(shè)備提供適宜的流動(dòng)條件：除了流體輸送外，化工生產(chǎn)中的傳熱、傳質(zhì)過(guò)程以及化學(xué)反應(yīng)大都是在流體流動(dòng)下進(jìn)行的，以便降低傳遞阻力，減小設(shè)備尺寸。流體流動(dòng)狀態(tài)對(duì)這些單元操作有較大影響。

流體的研究意義流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!流體靜力學(xué)是研究流體在外力作用下達(dá)到平衡的規(guī)律。作用在流體上的力有質(zhì)量力和表面力。質(zhì)量力：作用于流體每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的力，與流體的質(zhì)量成正比，如：重力和離心力。表面力：作用于流體質(zhì)點(diǎn)表面的力，其大小與表面積成正比，如：壓力和剪力。第二節(jié)流體靜力平衡及應(yīng)用流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!

液體的密度隨壓力的變化甚?。O高壓力下除外），可忽略不計(jì)，但其隨溫度稍有改變。

氣體的密度隨壓力和溫度的變化較大。當(dāng)壓力不太高、溫度不太低時(shí)，氣體的密度可近似地按理想氣體狀態(tài)方程式計(jì)算：

式中p——?dú)怏w的壓力，kN/m2或kPa；T——?dú)怏w的絕對(duì)溫度，K；M——?dú)怏w的分子量，kg/kmol；R——通用氣體常數(shù)，8.314kJ/kmol·K。流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!氣體混合物:

當(dāng)氣體混合物的溫度、壓力接近理想氣體時(shí)，仍可用上式計(jì)算氣體的密度。

Mm

＝M１y1+M2y2+…+Mnyn

式中：M１、M2、…Mn——?dú)怏w混合物各組分的分子量；

y1

、y2

、…yn

——?dú)怏w混合物各組分的摩爾分率。流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!單位質(zhì)量流體的體積，稱為流體的比容，用符號(hào)v表示，單位為m3/kg，則亦即流體的比容是密度的倒數(shù)。1.2比容v（比體積）流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!例1-2

已知干空氣的組成為：O221%、N278%和Ar1%(均為體積%)。試求干空氣在壓力為9.81×104Pa、溫度為100℃時(shí)的密度。解：

首先將攝氏度換算成開(kāi)爾文：100℃＝273+100=373K求干空氣的平均分子量：Mm

＝M１y1+M2y2+…+Mnyn

Mm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01=28.96氣體的平均密度為：流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!若干個(gè)單元操作串聯(lián)起來(lái)組成一個(gè)工藝過(guò)程。均為物理性操作，只改變物料的狀態(tài)或其物理性質(zhì)，不改變其化學(xué)性質(zhì)。同一化工過(guò)程中可能會(huì)包含多個(gè)相同的的單元操作。單元操作用于不同的生產(chǎn)過(guò)程其基本原理相同，進(jìn)行該操作的設(shè)備也可以通用。單元操作的應(yīng)用及特點(diǎn)流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!單元操作按其理論基礎(chǔ)可分為下列三類：

上述三個(gè)過(guò)程包含了三種理論，稱之為“三傳理論”。（1）流體流動(dòng)過(guò)程（fluidflowprocess）:包括流體輸送、攪拌、沉降、過(guò)濾等。（2）傳熱過(guò)程（heattransferprocess）:包括熱交換、蒸發(fā)等。（3）傳質(zhì)過(guò)程（masstransferprocess）:包括吸收、蒸餾、萃取、吸附、干燥等。

單元操作的分類流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!物料衡算；能量衡算；物系的平衡關(guān)系；三、單元操作中常用的基本原則

流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!本課程所用到的能量主要有機(jī)械能和熱能。能量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。3.2能量衡算（energybalance）要點(diǎn):*正確確定衡算范圍**獨(dú)立方程數(shù)應(yīng)與未知數(shù)個(gè)數(shù)一致***某些能量是相對(duì)值

流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!4.1單位制度

國(guó)際單位制中的單位是由基本單位、輔助單位和具有專門名稱的導(dǎo)出單位構(gòu)成的。四、單位與單位換算基本單位--給基本物理量（長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量等）規(guī)定的單位導(dǎo)出單位--根據(jù)物理意義或物理公式,由基本單位組合導(dǎo)出的其它物理量的單位流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!

工程制

國(guó)際單位制(SI制)

基本物理量長(zhǎng)度力時(shí)間長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間熱力學(xué)溫度物質(zhì)數(shù)量電磁強(qiáng)度基本單位

mkgfs

mkgsKmolA

流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!章流體力學(xué)與應(yīng)用流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!流體的特征：具有流動(dòng)性。即抗剪和抗張的能力很??；無(wú)固定形狀，隨容器的形狀而變化；流體具有連續(xù)性；在外力作用下其內(nèi)部發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。流體:

在剪應(yīng)力作用下能產(chǎn)生連續(xù)變形的物體稱為流體。如氣體和液體。節(jié)概述流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!在研究流體流動(dòng)時(shí)，常將流體視為由無(wú)數(shù)流體微團(tuán)組成的連續(xù)介質(zhì)。流體微團(tuán)或流體質(zhì)點(diǎn)：它的大小與容器或管道相比是微不足道的，但是比起分子自由程長(zhǎng)度卻要大得多，它包含足夠多的分子，能夠用統(tǒng)計(jì)平均的方法來(lái)求出宏觀的參數(shù)（如壓力、溫度），從而使我們可以觀察這些參數(shù)的變化情況。連續(xù)性的假設(shè)流體介質(zhì)是由連續(xù)的質(zhì)點(diǎn)組成的；質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的連續(xù)性。流體的研究方法流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!單位體積流體的質(zhì)量，稱為流體的密度，其表達(dá)式為式中

ρ——流體的密度，kg/m3；

m——流體的質(zhì)量，kg；

v——流體的體積，m3。不同的流體密度是不同的，對(duì)一定的流體，密度是壓力p和溫度T的函數(shù)，可用下式表示：

ρ＝f（p，T）

1流體的物理特性

1.1密度ρ

流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!

上式中的ρ0＝M/22.4kg/m3為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（即T0=273K及p0=133.3Pa）下氣體的密度。氣體密度也可按下式計(jì)算在氣體壓力較高、溫度較低時(shí)，氣體的密度需要采用真實(shí)氣體狀態(tài)方程式計(jì)算。流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!液體混合物:

液體混合時(shí)，體積往往有所改變。若混合前后體積不變，則1kg混合液的體積等于各組分單獨(dú)存在時(shí)的體積之和，則可由下式求出混合液體的密度ρm。式中α1、α2、…，αn——液體混合物中各組分的質(zhì)量分率；ρ1、ρ2、…，ρn——液體混合物中各組分的密度，kg/m3；ρm——液體混合物的平均密度，kg/m3。流體流動(dòng)-緒論+流體靜壓強(qiáng)共30頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!例1-1

已知硫酸與水的密度分別為1830kg/