化工原理 第一章

1、化工原理 第一章1第1页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二1.1 概述一流体的概念和分类分类：根据流体的压缩性第一节 概 述2第2页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二二研究流体流动的目的1掌握流体流动的基本原理 单纯流动问题和流动中伴随传热、传质的问题2完成流体输送任务 管路设计、管件选择、动力设备选择3估算工艺和操作参数 根据流体流动的原理流量、压力、位差、 管长、管径等。第一节 概 述3第3页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二三、研究流体流动的方法把流体视为由无数个流体微团（或流体质点）所组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。

2、这就是连续介质模型。流体微团（或流体质点）：宏观上足够小，以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；同时微观上足够大，它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质。第一节 概 述4第4页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二 一、流体的密度和系统的压力研究内容：研究流体在外力作用下的平衡规律， 即处于静止或相对静止的规律。1。流体的密度 用表示，属于物性影响因素：气体-种类、压力、温度、浓度 液体- 种类、温度、浓度单位：kg /m31.2 流体静力学方程及其应用第二节 流体静力学方程及应用5第5页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二获得方

3、法：（1）查物性数据手册 （2）公式计算：液体混合物：气体： -理想气体状态方程第二节 流体静力学方程及应用6第6页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二2压力（压强） 单位面积上所受到的压应力称为压强，习惯上称之为静压力，用符号p表示。静压力各向同性（1）压力单位SI制中， N/m2 =Pa，称为帕斯卡第二节 流体静力学方程及应用7第7页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二（2）压力大小的两种表征方法第二节 流体静力学方程及应用8第8页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二 二、流体静力学基本方程 1。含义：用于描述静止流体内部的压力沿高度变

4、化的关系 2。研究对象：不可压缩流体 3。静力学方程的推导Z1Z212 取一液柱，横截面积为A，密度为 （1）液柱下底面的压力：p2A （2）液柱上底面的压力：p1A （3）液柱自身的重力：G = gV = gA(Z1Z2)第二节 流体静力学方程及应用9第9页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二流体静力学方程根据力的平衡： p1A + G = p2A静压头第二节 流体静力学方程及应用10第10页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二静力学方程的讨论： 1） 适用场合： 静止、连续、均质、不可压缩 2）等压面为水平面； 3）压力可传递-巴斯噶定理。第二节 流体静

5、力学方程及应用11第11页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二 三、流体静力学基本方程的应用单管压力计U型管压力计1、压力计第二节 流体静力学方程及应用12第12页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二2压差计（manometer） (1)U形压差计第二节 流体静力学方程及应用13第13页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二(2)双液柱压差计1略小于2读数放大第二节 流体静力学方程及应用14第14页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二1.3 流体流动的基本方程一、基本概念点速度 v，单位m/s1。流量和流速又称质量通量，kg

6、/m2s又称平均流速，m/s第三节 流体流动的基本方程15第15页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二2。稳定流动与不稳定流动 流动参数都不随时间而变化，就称这种流动为稳定流动。否则就称为不稳定流动。二、流体流动的连续性方程原理：质量守恒定律假定：无流体泄漏、无积累流入质量流量 = 流出质量流量 -管内流动的连续性方程第三节 流体流动的基本方程16第16页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二三、流体流动的能量衡算1。单位质量流体的总能量E原理：能量守恒定律内能 U = f (T)位能 gz压力能 p /动能 u2 /22。流体流动的总能量衡算式第三节 流体流

7、动的基本方程17第17页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二输入能量 + 外加功 + 外加热量 = 输出能量 + 能量损失讨论：（1）假设：流体不可压缩，1 = 2 = 流体流动时温度不变，U1 = U2 流体流动时与外界无热交换，Q = 0机械能衡算式第三节 流体流动的基本方程18第18页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二（2）假设：流体流动时没有阻力（理想流体）、 无外功加入柏努利方程式（3）机械能衡算式的物理意义u2/2 单位质量流体具有的动能，称为动压能u2/2g 单位重量流体具有的动能，称为动压头、速度头（z + p/g + u2/2g ） 总机械能，称为总压头H 外加压头，Hf 压头损失第三节 流体流动的基本方程19第19页，共20页，2022年，5月20日，0点30分，星期二3。使用机械能衡算方程时，应注意的问题控制体的选取：控制体内的流体必须连续、均质；有