化工原理课件要点.ppt

下节课内容 P14，15 P 17-20 *第一章 流体流动 * 概述 流体流动所涉及基本物理量 流体静力学基本方程及其应用 概述 流体特征： Nature of fluids 流动性：抗剪、抗张的能力很小 无固定形状 在外力作用下，内部发生相对运动 一. 应用（研究流体流动基本原理的应用） 流体输送 计算能量，选择输送机械 压力、温度、流量的测定 二. 本章讨论的前提——连续性假设 视流体为由无数质点（分子集团）所组成的连续介质。 流体微团（或流体质点）的特点： 宏观上足够小 以致于可将其看成一个几何上没有维度的点； 相对微观分子足够大 表现出大量分子的统计学性质； 第一节 流体静力学基本方程 1．密度 (Density):单位质量流体所具有的质量 用?表示，属于物性 一．流体静力学所涉及主要物理量（密度、比容、比重、重度） SI: 【kg/m3】 同一种流体： 1、液体的密度 压力影响较小，可视为不可压缩性流体 获取 的方法： 纯组分：查物性数据手册 混合液体：公式计算 以单位质量流体（1kg）为基准： 混合前后体积不变： 其中： 为组分i的质量分数 例1：计算293K时60％（质量分数）的醋酸水溶液的密度。 解： 查取293K时， 998 kg/m3， 1049 kg/m3 故 293K时醋酸水溶液的密度为： 2、气体的密度 可压缩性流体： 计算气体密度时，注意： 必须表明气体的状态 存在标准状况下及操作条件下的密度之间的转换 在压强不太高（ 10atm），温度不太低时，按理想气体处理 （a）理想气体 的求取 由理想气体状态方程： （b）理想气体混合物 的求取 以单位体积混合气为基准： －各组分的体积分数 前提是： 混合前后气体的质量相等 另外： 例2 在盐酸制造过程中，氯化氢气体混合物（其中含25％ HCl；75％空气，均为体积百分数），在50oC及743mmHg (绝压)的条件下进入吸收塔，试计算气体混合物的密度。 解：已知 MHCl=36.5 M空气＝29，yHCl=0.25，yair=0.75 T=273+50=323K, P=743mmHg Mm=30.875 1.14 kg/m3 2、比容（ ） 定义：单位质量流体的体积 【 m3/kg 】 3、比重 （d） 定义：相对密度 : 4oC时水的密度，1000 [kg/m3] 4、重度 （ ） 定义：单位体积流体的重量 【 kgf/m3】 二、压强(pressure) 1、定义： 单位面积上受到的垂直作用力 2、表达式： SI: 3、绝对压强、表压、真空度 绝对压强： 以绝对零压为起点计算的压强，流体的真实压强 表压： 当被测流体的绝对压强大于外界大气压时，用测压表 测得的压强 表压强 ＝ 绝对压强 － 当地大气压强 真空度： 当被测流体的绝对压强小于外界大气压时，用真空表 （计，规）测得的压强 真空度 ＝当地大气压强－绝对压强 注： 大气压必须指当时、当地的大气压 真空度称为负压 ＝ －表压 以后应用中必须指明P的性质（P表、P真、P绝） dz z 二、流体静力学基本方程(Hydrostatic Equilibrium) 1、方程的推导 静止流体内部取厚度为dz的微元 根据静止状态下受力平衡原理： 对流体微元 Adz 进行受力分析（向下方向为正）： 下底面总压力: - pA p p+dp 上底面总压力: (p＋dp)A 自身重力： z1 z2 p1 p2 不可压缩流体： ＝常数 给定边界条件： 流体静力学基本方程： 【J/kg】 【Pa】 【m液柱】 说明： 1 重力场中，流体必须是静止的、连续的、同一种流体， 且 ＝常数 2 由式 可知，流体中任一点的压强大小与 液面压强、本身密度