青岛科技大学 化工原理 Ch1-流体流动.ppt

化工原理的主要任务是研究化工生产中各类物理操作问题的基本 、典型设备的 原理、操作 和 计算。 质量衡算、能量衡算和动量衡算是化工原理中分析问题采用的基本方法。衡算的一般步骤是：首先确定衡算 ，其次是确定衡算 和衡算 ，最后按衡算的 进行计算 化工常用的单元操作是以 、 和 三种传递过程为基本理论基础。 (范围，对象，基准，通式) (原理，结构，性能，设计) (质量传递，能量传递，动量传递) 气体混合物密度： 液体混合物密度： — 组分的体积分数。 — 组分的质量分数。 绝对压力 绝对压力 绝对真空 表压 真空度 当地大气压 表压强 = 绝对压强 — 大气压强 真空度 = 大气压强 — 绝对压强 真空度= -表压 当管子平放时： 流体静力学方程： 流体的内摩擦力: 运动着的流体内部相邻两流体层间的作用力 又称为剪切力或粘性力。 ——流体阻力产生的依据 流体受内摩擦力作用时，本身抵抗形变的物理特性称之为粘性。衡量流体粘性大小的物理量称为粘度。 牛顿粘性定律 粘度μ的影响因素 ： μ =f ( T、P、物质种类 ) 液体：T↑→分子间距离↑→引力↓→液体的μ↓ 气体：T↑→分子的混乱运动和碰撞↑→μ↑ 层流（Laminar Flow）：Re 2000； 湍流（Turbulent Flow）：Re 4000； 2000 Re 4000时，有时出现层流，有时出现湍流，或者是二者交替出现，为外界条件决定，称为过渡区。 流型只有两种：层流和湍流。 质量衡算——连续性方程 对于稳态流动：输入量=输出量 柏努利方程式 －能量守恒 1.步骤 (1) 绘制流程图，标出流向 (2) 确定上下游截面 (3) 选择基准水平面 (4) 列柏努利方程求解 流体在管内的流动阻力 1．流动阻力产生的原因 流体有黏性，流动时产生内摩擦——阻力产生根源 固体表面促使流动流体内部发生相对运动——提供了流动阻力产生的条件。 流动阻力大小与流体本身物性（主要为μ，ρ）、壁面形状、尺寸及流动状况等因素有关。 直管阻力-范宁公式 * 非圆直管流动阻力 当量直径 套管环隙: 直径d的圆筒: 1.5.2 摩擦系数λ的确定 d不可用于管道截面积的计算 管路系统的总能量损失 总能量损失= 全部直管阻力 + 全部局部阻力 * （四）降低管路系统流动阻力的途径 尽可能缩短管路长度，减少不必要的管件和阀门 在 不变的情况下，适当增大管径 降低流体的粘度 1.5.3 局部阻力 1．在一个容器中，盛有苯和甲苯的混合物。已知苯的质量分率为0.4，甲苯为0.6 ，求293K 时容器中混合物的密度？ 解：在293K 时，ρ苯= 879kg / m3 ，ρ甲苯= 867kg / m3。 在 293K 时，苯和甲苯的混合物的密度为： 所以，ρm=872kg /m3 ? 1、离心泵的工作原理 吸入 排液 “气缚”现象 离心泵的工作原理可由两个过程说明。①排液过程：启动前泵内灌满液体，叶轮带动液体高速旋转并产生离心力，在离心力作用下液体从叶片间排出并在蜗牛形壳体内汇集。由于壳体内流道渐大，部分______压头转化为静压头，在泵的出口处液体获得较高的静压头而排液。②吸液过程：离心泵在排液过程中，叶轮中心处（包括泵入口）形成______区，由于被吸液面压强的作用，产生压强差，从而保证了液体连续不断地吸入叶轮中心。 离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______；其工作点是______曲线与______曲线的交点。 b. 允许吸上真空度Hs ： a. 允许气蚀余量NPSH ： 离心泵的安装高度 指标： 允许气蚀余量NPSH 允许吸上真空高度Hs 离心泵的工作点：泵的性能曲线(H ~Q 线)与管路特性曲线 (He~Q 线)的交点(M点)。 4、离心泵流量调节 (1)改变管路或泵特性曲线 (2)串联和并联，高阻管路优选串联，低阻管路优选并联 工业生产中，经常采用两泵并联或串联操作，对低阻管路，采用并联 组合较好，对高阻管路，采用串联组合较好。 离心泵流量调节方法有两种，分别为____________和_____________ (调节管路特性曲线，调节离心泵特性曲线)