流体流动-绪论+流体静压强

化工原理上册流体力学与传热流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第1页!概述一、本课程的性质与任务

*性质:是工程学科的一门基础技术课程

**任务:论述化工单元操作中,流体流动与热量传递的基本原理、工程计算、典型设备的选型与设计

流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第2页!

二、本课程的研究对象和研究方法

*研究对象--化学工业生产过程的单元操作**研究方法--1、物料衡算2、能量衡算3、平衡关系4、过程速率

流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第3页!奶粉生产工艺流程原料乳验收预处理预热杀菌真空浓缩过滤加糖喷雾干燥出粉冷却与过筛包装、检验成品单元操作与实际生产过程流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第4页!单元操作与三传的关系

杀菌：传热；真空浓缩：传热、传质、流体流动；过滤：流体流动…..

流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第5页!依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程的物料质量之差，等于该过程中累积的物料质量，即输入量－输出量＝累积量3.1物料衡算（materialbalance）要点:*正确确定衡算范围**独立方程数应与未知数个数一致流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第6页!平衡状态是自然界中广泛存在的现象。

平衡关系可用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的限度。以食盐的溶解和结晶为例：食盐浓度>饱和浓度：结晶食盐浓度<饱和浓度：溶解该温度下的饱和浓度为该物系的平衡浓度。3.3物系的平衡关系(relationshipofsystembalance)流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第7页!物理制(cgs制)

绝对实用制(MKS制)

基本物理量长度质量时间长度质量时间基本单位cmgsmkgs流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第8页!4.2单位换算同一物理量若用不同单位度量时，其数值需相应地改变。这种换算称为单位换算。

例：重力加速度在SI制中的单位为m/s2,其值为9.81，在物理制中，其值为981，因为单位为cm/s2

流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第9页!内容提要流体性质与特征流体静力学*流体在管内的流动流体的流动现象*流动阻力*管路计算*流量测量要求掌握连续性方程和能量方程能进行管路的设计计算流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第10页!流体的输送：根据生产要求，往往要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备，从而完成流体输送的任务，实现生产的连续化。压强、流速和流量的测量：以便更好的掌握生产状况。为强化设备提供适宜的流动条件：除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流体流动下进行的，以便降低传递阻力，减小设备尺寸。流体流动状态对这些单元操作有较大影响。

流体的研究意义流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第11页!流体静力学是研究流体在外力作用下达到平衡的规律。作用在流体上的力有质量力和表面力。质量力：作用于流体每个质点上的力，与流体的质量成正比，如：重力和离心力。表面力：作用于流体质点表面的力，其大小与表面积成正比，如：压力和剪力。第二节流体静力平衡及应用流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第12页!

液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略不计，但其随温度稍有改变。

气体的密度随压力和温度的变化较大。当压力不太高、温度不太低时，气体的密度可近似地按理想气体状态方程式计算：

式中p——气体的压力，kN/m2或kPa；T——气体的绝对温度，K；M——气体的分子量，kg/kmol；R——通用气体常数，8.314kJ/kmol·K。流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第13页!气体混合物:

当气体混合物的温度、压力接近理想气体时，仍可用上式计算气体的密度。

Mm

＝M１y1+M2y2+…+Mnyn

式中：M１、M2、…Mn——气体混合物各组分的分子量；

y1

、y2

、…yn

——气体混合物各组分的摩尔分率。流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第14页!单位质量流体的体积，称为流体的比容，用符号v表示，单位为m3/kg，则亦即流体的比容是密度的倒数。1.2比容v（比体积）流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第15页!例1-2

已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%(均为体积%)。试求干空气在压力为9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。解：

首先将摄氏度换算成开尔文：100℃＝273+100=373K求干空气的平均分子量：Mm

＝M１y1+M2y2+…+Mnyn

Mm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01=28.96气体的平均密度为：流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第16页!若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。均为物理性操作，只改变物料的状态或其物理性质，不改变其化学性质。同一化工过程中可能会包含多个相同的的单元操作。单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同，进行该操作的设备也可以通用。单元操作的应用及特点流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第17页!单元操作按其理论基础可分为下列三类：

上述三个过程包含了三种理论，称之为“三传理论”。（1）流体流动过程（fluidflowprocess）:包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。（2）传热过程（heattransferprocess）:包括热交换、蒸发等。（3）传质过程（masstransferprocess）:包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。

单元操作的分类流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第18页!物料衡算；能量衡算；物系的平衡关系；三、单元操作中常用的基本原则

流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第19页!本课程所用到的能量主要有机械能和热能。能量衡算的依据是能量守恒定律。3.2能量衡算（energybalance）要点:*正确确定衡算范围**独立方程数应与未知数个数一致***某些能量是相对值

流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第20页!4.1单位制度

国际单位制中的单位是由基本单位、辅助单位和具有专门名称的导出单位构成的。四、单位与单位换算基本单位--给基本物理量（长度、时间、质量等）规定的单位导出单位--根据物理意义或物理公式,由基本单位组合导出的其它物理量的单位流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第21页!

工程制

国际单位制(SI制)

基本物理量长度力时间长度质量时间热力学温度物质数量电磁强度基本单位

mkgfs

mkgsKmolA

流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第22页!章流体力学与应用流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第23页!流体的特征：具有流动性。即抗剪和抗张的能力很小；无固定形状，随容器的形状而变化；流体具有连续性；在外力作用下其内部发生相对运动。流体:

在剪应力作用下能产生连续变形的物体称为流体。如气体和液体。节概述流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第24页!在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微团组成的连续介质。流体微团或流体质点：它的大小与容器或管道相比是微不足道的，但是比起分子自由程长度却要大得多，它包含足够多的分子，能够用统计平均的方法来求出宏观的参数（如压力、温度），从而使我们可以观察这些参数的变化情况。连续性的假设流体介质是由连续的质点组成的；质点运动过程的连续性。流体的研究方法流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第25页!单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为式中

ρ——流体的密度，kg/m3；

m——流体的质量，kg；

v——流体的体积，m3。不同的流体密度是不同的，对一定的流体，密度是压力p和温度T的函数，可用下式表示：

ρ＝f（p，T）

1流体的物理特性

1.1密度ρ

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上式中的ρ0＝M/22.4kg/m3为标准状态（即T0=273K及p0=133.3Pa）下气体的密度。气体密度也可按下式计算在气体压力较高、温度较低时，气体的密度需要采用真实气体状态方程式计算。流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第27页!液体混合物:

液体混合时，体积往往有所改变。若混合前后体积不变，则1kg混合液的体积等于各组分单独存在时的体积之和，则可由下式求出混合液体的密度ρm。式中α1、α2、…，αn——液体混合物中各组分的质量分率；ρ1、ρ2、…，ρn——液体混合物中各组分的密度，kg/m3；ρm——液体混合物的平均密度，kg/m3。流体流动-绪论+流体静压强共30页，您现在浏览的是第28页!例1-1

已知硫酸与水的密度分别为1830kg/