绪论第一章流体流动.doc

绪 论 0.1 化工过程与单元操作 用化工手段将原料加工成产品的生产过程，称为化工生产过程，简称化工过程。一种产品的生产过程中，从原料到成品，往往需要几个或几十个加工过程。其中除了化学反应过程外，还有大量的物理加工过程。 化学工业产品种类繁多。各种产品的生产过程中，使用着各种各样的物理加工过程。根据它们的操作原理，可以归纳为应用较广的数个基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、萃取、吸附以及干燥等。单元操作不仅在化工生产中占有重要地位，而且在石油、轻工、制药及原子能等工业中也广泛应用由于科学技术的迅速发展和国际学术交流的日益频繁，国际计量会议制定了一种国际上统一的国际单位制，其国际代号为SI。国际单位制中的单位是由基本单位、辅助单位和具有专门名称的导出单位构成的，＝输出量＋积累量用物料衡算式可由过程的已知量求出未知量。物料衡算可按下列步骤进行首先根据题意画出各物流的流程示意图，用箭头表示物料的流向，并标上已知数据与待求量。在写衡算式之前，要计算基准，一般选用单位进料量或排料量、时间及设备的单位体积等作为计算的基准。列出衡算式，求解未知量。解：各股物系的流程图如附图所示，计算基准取1，由于是连续稳定操作。 故：总物料衡算式为 F＝V＋W 溶溶质衡算式为??? FxF=Wxw ? 例 0-1? 附图 两式联解得?? W=(xF/xw)F，V=(1-xF/xw)F 0.4 能量衡算—能量守恒定律 机械能、热能、电能、磁能、化学能、原子能等统称为能量，各种能量之间可以相互转化。但在化工中遇到的不是能量转换的问题，而是能量衡算，在本课程中能量衡算的重点是热量的衡算。 根据能量守恒定律，对于热量衡算，关系式如下： 随物料进入系统总热量=随物料离开系统的总热量+向系统周围散失的热量 对于能量衡算的详细情况将在以后的学习中介绍。 0.5 工程观点 化工原理课程属于工程学科，它是理论课向工程专业课过度的桥梁，是解决生产问题的基石。学习本课程的最终目的是要建立工程观点，培养工程思维和解决工程实际问题的能力。 1.参数间关系复杂，难以联立求解——试差法； 2.对于工程常遇到的一些数据需做到心中有数——数量概念； 3.计算中的有效数字等。 此处举例来说明工程观点的重要性。 第一章 流体流动 本章学习目的 通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流体流动过程的有关问题，诸如： (1) 流体输送: 流速的选择、管径的计算、流体输送机械选型。 (2) 流动参数的测量: 如压强、流速的测量等。 (3) 建立最佳条件: 选择适宜的流体流动参数，以建立传热、传质及化学反应的最佳条件。 此外，非均相体系的分离、搅拌（或混合）都是流体力学原理的应用。 本章应掌握的内容 (1)流体静力学基本方程式的应用； (2)连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、解题要点； (3)流动流型的确定与流动阻力的计算； (4)管路计算。 1.1 流体的性质及流体的静力学方程 1.1.1 流体的分类和特性 气体和液体统称为流体。在化工生产中所处理的物料有很多是流体。把流体视为连续介质，目的是为了摆脱复杂的分子运动，从宏观的角度来研究流体的流动规律。但是，并不是在任何情况下都可以把流体视为连续介质，如高度真空下的气体就不能再视为连续介质p，称为压力（法向力）。单位面积上所受的压力称为压强p。② 平行于表面的力F，称为剪力（切力）。单位面积上所受的剪力称为应力τ。 1.1.4 流体的密度 单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为 式中 ρ――流体的密度，kg/m3； m――流体的质量，kg； V――流体的体积，m3。 不同的流体密度是不同的，对一定的流体，密度是压力p和T的函数，可表示为 ρ＝f(p，T) 液体的密度随压力的变化甚小(极高压力下除外)，可忽略不计，故常称液体为不可压缩的流体，但其随温度稍有改变。ρ变化很小； 可压缩流体—— P.T 改变是，ρ有显著变化。 气体的密度随压力和温度的变化较大，当压力不太高、温度不太低时，气体的密度可近似地按理想气体状态方程式计算，由单位质量流体的体积，称为流体的比容，用符号v表示，单位为m3/kg，则 亦即流体的比容是密度的倒数 [例1-1]某台离心泵进、出口压力表读数分别为220mmHg(真空度)及1.7kgf/cm2(表压)。若当地大气压力为760mmHg，试求它们的绝对压力各为若干(以法定单位表示)？ 解：泵进口绝对压力 P1=760-220=540mmHg=7.2*104Pa 泵出口绝对压力 P2=1.7+1.033=2.733kgf/cm2=2.68*105P