化工原理（少学时）课件和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.1概述.ppt

第一章 流体流动与输送机械 粘度的测量方法： 旋转式粘度计 落球式粘度计 毛细管粘度计 1.1.4 流体流动中的机械能 固体质点： 位能和动能 流体： 位能、动能和压强能 能量之间存在着相互转换 * 1. 1 概述 1.1.1 流体：气体与液体的总称。 流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的重要基础。 1.1.2连续介质假定 假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有 间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。 质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备 尺寸、远大于分子自由程。 工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究 流体。 自由程 (free path) 在热动平衡态下，一个气体分子在任意连续两次碰撞之间所经过的直线路程。由于分子运动的无序性，分子各段自由程长度不同。 平均自由程（mean free path） 在一定的条件下，一个气体分子在连续两次碰撞之间可能通过的各段自由程的平均值。 返回 流体的特征 具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。 不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体； 可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。 流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，习惯上又称为压力。 压力的特性 流体压力与作用面垂直，并指向该作用面； 任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反； 作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。 压力的单位 SI制：N/m2或Pa； 或以流体柱高度表示 ： 注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类， 如600mmHg，10mH2O等。 标准大气压的换算关系： 1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H2O 1工程大气压=1at=1kgf/cm2=735.6mmHg =10m H2O = 9.81×104Pa 表 压 = 绝对压力 － 大气压力 真空度 = 大气压力 － 绝对压力=负的表压 绝对压力 绝对压力 绝对真空 表压 真空度 大气压 绝对压力 以绝对真空为基准测得的压力。 表压或真空度 以大气压为基准测得的压力。 压力的表示方法 例 若已知某地的大气压力为750 mmHg，而设备A内压力为1000 mmHg，则PA表= _____ mmHg = ______ Pa。 若设备B的真空度为300 mmHg，则PB（绝）= ______mmHg。 体积流量 以体积表示 qv——m3/s或m3/h 质量流量 以质量表示 qm——kg/s或kg/h。 二者关系： 流量：单位时间内流体在管路中流过的数量 质量流速 单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。 流速 （平均流速） 单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。 kg/（m2·s） 流量与流速的关系： m/s 对于圆形管道： 流量qv一般由生产任务决定。 流速选择： 管径的估算 ↑→ d ↓ →设备费用↓ 流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑ 均衡考虑 u u适宜 费 用 总费用 设备费 操作费 常用流体适宜流速范围： 水及一般液体 1~3 m/s 粘度较大的液体 0.5~1 m/s 低压气体 8~15 m/s 压力较高的气体 15～25 m/s 一般，密度大或粘度大的流体，流速取小一些；对于含有固体杂质的流体，流速宜取得大一些，以避免固体杂质沉积在管道中。 稳定流动与非稳定流动 稳定流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量不随时间变化： 非稳定流动：流体在各截面上的部分或全部物理量都随时间变化。 牛顿粘性定律 ： 1.1.3 流体的粘度 或 F u u＋du dy 式中：F——内摩擦力，N； τ ——剪应力，Pa； ——法向速度梯度，1/s； μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s 。 牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体； 非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。 粘度的物理意义 : 流体流动时在与流动方向垂直的方向