化工原理01.ppt

* 第一章 流体流动 1.1 流体的重要性质 1.1.1 连续介质假定 1.1.2 流体的密度 1.1.3 流体的可压缩性与不可压缩流体 1.1.4 流体的黏性 * 一、牛顿黏性定律 流体在运动时，相邻流体层之间是有相互作用的，这种相互抵抗的作用力称为剪切力，流体所具有的这种抵抗两层流体相对运动速度的性质称为流体的黏性。 黏性是流体的固有属性之一，不论流体处于静止还是流动，都具有黏性。 黏性 * 图1-1平板间黏性流体的速度变化 一、牛顿黏性定律 上板以恒定速度沿x的正方向运动 * 实验证明：对于多数流体，任意两毗邻流体层之间作用的剪切力 与两流体层的速度差 及其作用面积 成正比，与两流体层之间的垂直距离 成反比 牛顿黏性定律： （1-6） 一、牛顿黏性定律 * 一、牛顿黏性定律 牛顿型流体(Newtonian fluid) 遵循牛顿黏性定律的流体 所有气体和大多数低分子量液体均属牛顿型流体，如水、空气等。 * 凡不遵循牛顿黏性定律的流体为非牛顿型流体(non-Newtonian fluid)。 某些高分子溶液、悬浮液、泥浆、血液等属于非牛顿流体。 非牛顿型流体(non-Newtonian fluid) 一、牛顿黏性定律 * 二、流体的黏度 一般以泊的1/100的厘泊（cp）来表示黏度。 在SI单位制中，黏度的单位为Pa·s， 在物理单位制上，其单位为P（泊）， * 运动黏度 SI单位为m2/s；在物理单位cm2/s称为沲，以St表示。 二、流体的黏度 * 的流体称为理想流体。 自然界不存在真正的理想流体。 三、理想流体与黏性流体 理想流体 * 练 习 题 目 思考题 作业题: 1、2 1． 何谓单元操作？如何分类？ 2. 联系各单元操作的两条主线是什么? 3. 比较实验研究方法和数学模型的区别与联系。 4. 何谓单位换算因子? 5. 什么是连续性假设？质点的含义是什么？ * 《化 工 原 理》 * 通过绪论的学习，应了解化工原理课程的主 要内容，单元操作的分类和特点，工程学科的研 究方法，本课程的学习要求，掌握单位制及单位 换算方法。 学习目的 与要求 绪 论 * 0.1 化工原理课程的内容和特点 绪 论 * 一、化工原理课程内容 化工生产过程 化学反应 单元操作 反应工程 化工原理 三传一反 * 二、单元操作的分类和特点 1、流体动力过程：流体输送、沉降、过滤、搅拌 2、传热过程： 换热、蒸发 3、传质过程：蒸馏、吸收、萃取、吸附、浸取、吸附、离子交换、膜分离 4、热质同时传递过程：增减湿、结晶、干燥 分类 * 化工原理是一门实践性很强的工程学科。单元操作的研究内容包括“过程”和“设备”两个方面。 所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这三种传递过程和它们的结合。三种传递过程现象中存在着类似的规律和内在的联系。传递过程是联系各单元操作的一条主线。 二、单元操作的分类和特点 特点 * 三、化工原理课程的研究方法 1、实验研究方法（经验法）: 用量纲分析和相似论为指导，依靠试验来确定过程变量之间的关系，通过量纲为一数群（或称准数）构成的关系式来表达。是一种工程上通用的基本方法。 * 2、数学模型法（半经验半理论方法） 在对实际过程的机理深入分析的基础上，在抓住过程本质的前提下，作出某种合理简化，建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型。通过实验确定模型参数。 研究工程问题的方法是联系各单元操作的另一条主线。 三、化工原理课程的研究方法 * 四．化工过程计算的理论基础 设计型计算 操作型计算 质量守恒 能量守恒 平衡关系 速率关系 所用基本关系： 化工计算分为 质量守恒：即在任何一个化工生产过程中凡向该过程输入的物料质量等于从该过程输出的物料质量与积累该过程中的物料质量之和。 输入物料质量总和（kg）＝输出物料质量总和（kg）＋积累在该过程物料质量（kg） * 能量守恒 输入能量=输出能量+能量累积 * 平衡关系 化工生产中的物理或化学变化过程，都有一定的方向、速率和极限。在一定条件下某过程达到了变化的极限，即达到了平衡状态。所谓平衡关系是指根据有关平衡的规律预告过程能够达到的极限。 * 速率关系 （1）过程速率定义:单位时间内过程的变化率。单位时间内传递的热量称为传递速率，单位时间通过分子扩散传递的物质量称为扩散速率。任何化工过程在一定条件下都有一定的速率。 （2）过程速率关系式： 过程速率=推动力/阻力 * * 五．本课程的学习要求 学习中，应注意以下几个方面能力的培养： (1)单元操作和设备选择的能力 工程设计能力