温州大学化工原理课程教案.pdfVIP

温州大学

课程教案

学院化学与材料工程学院

课程名称化工原理

学时3£

教材化工原理

授课教师熊静

授课对象05应用化学

2008年2月25日

授课时间第2周

授课类型理论课

授课题目流体的物理性质及静力学基本方程（BasicEquationsofFluidFlow）

本授课单元教学目标

掌握流体的基本物理性和流体处于相对静止的基本概念、原理和计算。

本授课单元教学重点和难点

重点流体的物理性质，流体处于相对静止的有关计算。

难点流体静力学基本规律的计算及其应用

本授课单元教学过程设计多媒体教学

概述

1.1化工生产中流体的流动与输送

化工生产过程的各种化学反应，大多数是在液相或气相中进行的，生产过程中所处

理的物料，不论是原料、中间体或是产品，大部分是流体。那么，什么是流体呢？流体是具

有流动性的物质，没有固定的形状。流体既包括液体，也包括气体。任何流体都是可以压缩

的，只是可压缩的程度不同而已，为简化工程计算，把液体视为不可压缩的流体，即密度视

为常数。气体比液体有较大的压缩性，故称为可压缩流体，特别在流速较高、压力变化较大

的场合，其体积变化较大，必须视密度为变数。但一般在常温常压条件下，气体通常也可当

作不可压缩流体处理。

流体的输送是通过管路pipeline进行的，并且还依靠输送机械

”管子(pipe

官路y管件(pipefittings)

(pipeline)

、阀门(valve)

如压缩机compressor或泵pump,对流体作功才能完成。因此流体输送和输送机械在化工生

产中起着很重要的作用，也是不可缺少的单元操作之一。

流体的流动和输送需要解决生产上的哪些问题？

1、流体输送管道中管径的选择。

2、估算流体输送机械所需的功率能（量）以及设备的确定。

3、流体性能参数流（速、流量和压强等）的测量和控制。

4、研究流体的流动形态，为强化设备和操作提供理论依据。

5、了解流体输送设备的工作原理和操作性能，正确使用流体输送设备。

所有上述问题都是以流体力学的理论作指导的，它包括流体静力学问题和流体动力学的问

题。流体的流动过程不仅影响流体的输送，而且还直接影响到传热和传质过程效率。因此,

学习流体动力学过程也是为学习传热和传质过程打下基础。

1.2理想流体与实际流体

idealfluidandactualfluid

在解决化工生产实际问题时，为了使简化，提出了理想流体的概念。

理想流体——没有粘性，在流动过程中没有摩擦阻力，是不可压缩的。

实际流体——具有粘性，在流动过程中存在摩擦阻力，是可压缩的。当然，实际的液体，压

缩性很小，因此可认为是不可压缩的，但实际气体，在温度、压强发生变化时，其体枳变化

较大，所以是可压缩的。但一般在常温常压条件下，气体通常也可当作不可压缩流体处理

1.3流体的基本性质

流体静力学是研究流体在相对静止状态或平衡时的规律。静止的流体不表现出内摩擦阻

力。那么什么是流体的静止状态？

流体的静止状态是指流体在重力与压力的作用卜达到相对平衡的状态。讨论静止流

体的平衡规律之前，先讨论有关几个物理量。

1.3.1流体的密度density

流体密度——单位体积内流体所具有的质量，以符号p表示，其

表达式为p=mV(kgm3),m表示质量，V表示体积。

不同的流体密度是不同的，对一定的流体，密度是压力和温度的

函