[理学]09化工原理.ppt

大二 化工原理 单元操作（Unit Operation ） ： 定义1：物料在各种各样的前、后处理过程中的物理变化过程。 定义2：依据共同的物理操作原理的一类基本工业过程叫单元操作。 2、化工原理研究的主要内容 “三传过程”关系 三、物理量的单位与量纲 2、量纲与量纲一致性方程 （1）量纲（dimension) 7个基本量的量纲 导出量量纲 举例：dimv= 三、物理量的单位与量纲 （2）量纲一致性方程 定义：任何一个物理量方程，只要理论上合理，则该方程等号两边的各项量纲必定相等。 应用举例：推导理想气体的状态方程式中R的量纲式 PV = nRT dimR = ? （ML2T-2N -1θ-1) 五、常用基本概念和方法 （1）物料衡算 根据质量守恒定律 （Conservation law of mass） （2）能量衡算 根据能量守恒定律（Conservation law of energy） 例2：1大气压下苯的饱和蒸汽（80.1℃）在换热器中冷凝并冷却到70℃。冷却水于30℃下送入，于60℃下送出。求每千克（重量）苯蒸汽需要多少冷却水。1大气压下苯的汽化潜热为393.9 KJ/Kg，在70~80 ℃内的平均比热为1.93 KJ/Kg·℃，在0~70℃内的平均比热为1.76 KJ/Kg·℃ 。 输入: 1)80.1 ℃时苯的焓差（冷凝热）：Q1=1?393.9=393.9KJ 2) 80 ℃下液态苯的焓： H2=1 ?[1.76?(70-0)+1.93?(80-70)]=142.5KJ 3) 30 ℃下冷却水的焓：H3=125.6x 物料衡算与热量衡算共同的解题步骤： ① 画出流程示意图，用箭头表示物料或热量的传递方向； ② 确定衡算范围； ③ 确定衡算基准，对稳定的连续过程，一般以单位时间为衡算基准，对间歇过程一般以一批操作作为衡算基准； 注：对于热量衡算，由于焓值大小与从哪一温度算起有关，因而热量衡算还要指明基准温度。物料的焓值常从0℃算起，若以0℃为基准，则可不再指明；有时为方便计，以进料温度或环境温度作为基准温度，或采用数据资料的基准温度，这时就一定要指明。 ④ 列出衡算式并求解。 （2）压力的表示方法 两个选择基准：绝对真空和大气压 工程上用压力表测的压力是指表压 三、流体静力学平衡方程 重力场中在垂直方向上对液柱进行受力分析： 液柱处于静止时，三项力的合力应为零，即 整理得： 讨论： 在静止的、连续的同种液体内，处于同一水平面上各点的压力情况 。（等压面） 液面上方压力变化时，液体内部各点的压力的变化情况 。（压力的传递性） 等式 反映出什么问题？ 在同一静止流体中，处在不同位置流体的位能和静压能各不相同，但总和恒为常量。因此，静力学基本方程也反映了静止流体内部能量守恒与转换的关系。 四、流体静力学基本方程在工程中的应用 流体压强的测量—液柱压差计 指示液液体A：与被测流体不互溶，不发生化学反应，且ρ0ρ。 液位测量—液面测量装置 液封高度计算—安全液封装置 U形管压差计 也可选用比被测液体密度小的流体(液体或气体)作指示剂，采用倒U形管压差计进行测量 当被测压差值很小时，为了放大压差计读数，可采用如图所示的倾斜U形管压差计，倾角α愈小，读数R/ 则愈大，R/ 与R的关系为: P1+ρBgX = P2 + (X – R)ρBg+ρAgR 所以： P1 – P2 = Rg(ρA – ρB) 其中 ： R/ ＝R／sinα 二、连续性方程 (Continuity Equation) 取截面1-1至2-2之间的管段作为控制体（欧拉法，截面固定） 定态流动