化工原理讲义一

本文格式为Word版，下载可任意编辑——化工原理讲义一流体动力学

流体包括液体和气体。

在滚动系统中，流体的流速，压力等物理量仅为位置的函数。不随时间而变化的滚动过程称为定态滚动（稳定滚动）。如：流速

定态：u=f(x,y,z)桶内液面维持不变，放水。

非定态：u=f(x,y,z,t)桶内液面变化，放水。

连续生产过程中的流体滚动，多视为稳定滚动，在开工或停工阶段，则可能属于不稳定滚动。生产以稳定滚动为主。

滚动中的流体受到的作用力可分为体积力和表面力两种。

一.体积力：作用与流体的每一个质点上，并与流体的质量成正比。所以也称质量力，对于均质流体（ρ不变）也与流体体积成正比。如：重力，离心力。二.表面力：（压力与剪力）表面力与表面积成正比。作用于流体表面上的表面力可分为：

垂直于表面的力，即压力，单位面积上的称压强。平行与表面的力，即剪力，单位面积上称剪应力。压强的单位：国际单位制SI制为Pa，即N/m2。工程制为kgf/cm2。1atm=101.3kPa=0.1013MPa

=1.033kg(f)/cm2

=10.33mH20=760mmHg=1.013bar牛顿粘性定律：

当流体沿固体壁面流过时，截面上各点的流速并不相等。圆管内流速在管壁处为零，而沿半径方向往中心增大，至管中心达到最大值。试验证明：剪应力=?duμ为流体的粘度dydu为速度梯度dy

ydy0duu管壁处速度梯度最大，故该处剪应力最大，管中心速度为零，剪应力亦为零。

粘度：粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。

流体的粘性只有在运动时显现出来，粘度总是与速度梯度相联系。

液体粘度随温度增加而减少，气体粘度成百倍的小于液体，其值随温度上升而增大。单位：1Pa·s=10P=1000cP泊厘泊运动粘度：???单位：m2/s?流体所含能量=内能+机械能流体机械能:

位能：在场中抗争重力而运动。动能：

压强能：流体至低压向高压抗争压力滚动，而获得能量。

p1p2?gZ2?常数静力学方程：?gZ1???

表压：以当地大气压为基准测得的压强，称为表压。压强表直接得的读数，并非表内压力的实际值，而是表内压力比表外压力

的高出值。

绝压：以绝对真空为基准测得的压强，称为绝压。即压力的实际数值。真空度：真空度是真空表的读数，指的是表内实际压力比表外压力大气压低多少。

真空度=大气压—绝压，真空度越高，说明绝对压力越低。工业上将真空度称为负压。

流体必需是充满全管的连续稳定滚动，流体不可压缩，密度恒定有连续性方程：uA=常数（质量守恒方程）

流体静力学

u12p1u22p2柏努利方程：Z1???H0?Z2???Hf

2g?g2g?gpu2把Z、、与Hf分别称为位压头、动压头、静压头与压头损失，H0则是输

2g?g送设备对流体所提供的有效压头。

传热

生产中热交换的方式：1、直接混合式：冷、热介质直接混合2、蓄热式：由中间填充多孔耐火材料的空室构成3、间壁式：冷、热介质中间由一层固体壁面所隔开热量传递的三种基本形式：

1、热传导：物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递

2、热对流：流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程3、热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递热量的形式

傅立叶定律：单位时间传导的热量（导热速率）与温度梯度和传热面积成正比。总传热速率方程：Q?KS?tmQ——传热速率kWK——总传热系数W/m2KS——传热面积m2?tm——传热平均温度差K