化工原理总结课件

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1、一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 第1章 流体流动 本章主要内容： (1)静力学方程及其应用； (2)柏努力方程及其应用； (3)流动阻力及管路的计算； (4)流速及流量的测量。 本章重点： 流体流动中的连续性方程及柏努力方程。并运用这 些基本理论去分析和解决流体的输送问题。 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个

2、？为什么呢?说说你的理由。 混合液体的密度： 公式应用条件：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。 （3）气体密度的计算 气体的密度随温度和压强而变化 液体混合物中各组分的质量分数 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 当气体的压强不太高、温度不太低时，气体密度可按 理想气体状态方程 来计算。 上式中的0为标准状态下气体的密度，T0、p0分别为标准 状态下气体的绝对温度和绝对压强。 混合气体的密度： 一个人拥

3、有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 （2）流体的粘度 液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度则随温度升 高而增大。 压强变化时，液体的粘度基本不变；气体的粘度随压强 增加而增加的很少，在一般工程计算中可忽略不计。 国际单位制中粘度的单位为Pas 物理单位制的粘度单位 为P（泊）和cP（厘泊），它们的换算关系如下： 1Pas=10P=1000cP （重点） 粘度与密度之比称为运动粘度，以表示 混合气体和液体的黏度用P14 1-8 、1-9计算 一个人

4、拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 （1）压力的单位 在SI制中，压力的单位是N/m2，称为帕斯卡，以Pa表 示。也可用其它单位表示：atm（标准大气压）、at （工程大气压），某流体柱高度或kgf/cm2等。 （2）单位换算 1at=9.81104Pa=1.0kgf/cm2=10.0mH2O=735.6mmHg 1atm=1.013105Pa=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=760mmHg （3）压力的基准 压力可以有不同的计量基

5、准 绝对压力:以绝对真空(即零大气压）为基准。 表压：以当地大气压为基准。 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 表压绝对压力大气压力 真空度大气压力绝对压力 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 （1）U形压差计 在正U形管中要求指示剂密度大于工作介质密度 一、压强与压强差的测量 一个人拥

6、有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 1.3 流体流动的基本方程 1.3.1 流量与流速 (一) 流量 （1）体积流量： 单位时间内流体流经管道任一截 面的流体的体积，称为体积流量，以 表示，其 单位为m3/s或m3/h。 （2）质量流量 : 单位时间内流体流经管道任一截面 的流体的质量，称为质量流量，以 表示，其单 位为kg/s或kg/h。 体积流量与质量流量之间的关系为 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平

7、浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 （二） 流速 (1) 平均流速：流速是指单位时间内液体质点在流 动方向上所流经的距离。 流量与流速关系为： uVs/A（重点） (2)质量流速：单位时间内流体流经管道单位截面 的质量称为质量流速（mass velocity），以G表示， 单位为kg/m2s。 GWs/A=Au/A=u （重点） 例1-3 用内径105mm的钢管输送压力为2atm、温度为 120的空气。已知空气在标准状态下的体积流量为 630m3/h，试求此空气在管内的流速和质量流速（取 空气的平均分子量为Mm=2

8、8.9）。 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 1.3.3 连续性方程式 根据质量守恒定律，从截面1-1进入的流体质量流量应 等于从截面2-2流出的流体质量流量，即 Ws1Ws2 1A1u12A2u2 此关系可推广到管道的任一截面， 即 Au常数 。若液体不可压缩，常数，则上 式可简化为 Au常数 。 对于圆形管道，可得 （重点 ） 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫

9、说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 H称为压头或扬程，其物理意义为单位重量流体流经泵 所获得的能量，单位为m 。 We为单位质量流体流经泵所获得的能量，也称为有 效功，单位为J/kg。 （非常重要） 实际流体的柏努利方程式（单位质量） 有效功率：单位时间输送设备所作的有效功。以Ne 表示： 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 （重点）离心泵的轴功率用N表示： 实际流体的柏努利方程式（单位体积）

10、,单位为Pa 1.3.5 柏努力方程式的应用 （1）流量、流速； （2）容器的相对位置； （3）管路中的流体压强； （4）管路中所需的外加能量。 Ws的单位必须是kg/s 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 层流特点：质点始终沿着与管轴平行的方向作直线运 动，质点之间互不混合。圆管中的流体就如一层一层 的同心圆筒在平行地流动。（滞流） 湍流特点：流体质点除了沿着管道向前流动外，各质 点还作剧烈的径向脉动。（紊流） 层流与湍流的区别：层流只有

11、轴向运动，而湍流不仅 有轴向运动，而且还有径向运动。 Re2000时，流动类型为层流； Re4000时，流动类型为湍流； 2000Re4000，过渡区，流动类型不稳定。 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 1.4.2 流体在圆管内流动时的速度分布 层流流动时的速度分布为抛物线形状。管中心 的流速最大，向管壁的方向渐减，靠管壁的流速为 零。平均速度为最大速度的一半。 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平

12、浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 湍流速度分布：类似抛物线，顶部宽阔而平坦，管壁 较陡。Re，顶部越平坦，管壁越陡。 （近似） u=0.82umax 层流底层：，在靠近管壁的区域，仍有一极薄的流 体作层流流动，称为层流内层或层流底层。流体的湍 流程度越大，层流底层越薄。层流底层的存在，对传 质、传热有重要影响。 u,湍动程度， 。 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的

13、理由。 1.5 流体在管内的流动阻力 流动阻力产生的内因是流体的粘性，外因是流动。 流体在管内流动的总阻力=直管阻力+局部阻力 直管阻力：指流体流经直管时，由于流体流动产生的 内摩擦力而产生的阻力。 局部阻力：指流体流经管件、阀门等由于改变方向产 生旋涡而产生的阻力。 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 1.5.1 流体在直管中的流动阻力 （1）计算圆形直管阻力的通式（范宁公式） 摩擦系数 ， 与流体流动状况、管路粗糙度有关 或 （2）管壁

14、粗糙度对摩擦系数的影响 化工所用管道分为光滑管和粗糙管。管径常以 A*B表示，其中A指管外径，B指管壁厚度 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 （3） 层流时的摩擦系数 层流时的哈根-波谡叶方程 （重点） （4）湍流时的摩擦系数 湍流时摩擦系数是通过因次分析（量纲分析）和实验湍流时摩擦系数是通过因次分析（量纲分析）和实验 得到得到 与与ReRe和相对粗糙度的关系。并绘在图上，和相对粗糙度的关系。并绘在图上，P44， 该图可分为四个区域：该图

15、可分为四个区域： 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 层流区：Re2000，与Re为直线关系，而与/d无 关。阻力损失与速度的一次方成正比。可计算，也可 以查图。 =64/Re =f(Re) 过渡区： 2000Re100即可达到湍流； （6） 需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。 一个人拥有健康，美貌，诚信，机敏，才学，金钱，荣誉，7个背囊，渡船开始时风平浪静，可是不久就刮起了大风，船夫说要扔掉一个背囊，你会扔掉那个背囊呢？最后你要扔掉哪一个？为什么呢?说说你的理由。 4-7-3 换热器的传热强化途径 总传热速率方程： 强化方法： （一）增大传热面积S 关于传热面积S的改变，不以增加换热器台数，改 变换热器的尺寸来加大传热面积S，而是通过对传热 面的改造，如开槽及加翅片、以不同异形管代替光滑 圆管等措施来加大传热面积以强化传热过程。 (二）增大传热平均温度差 （三）增大总传热系数K （设法减小对K值影响较大 的热阻） 减小热阻的主要方法有(1) 加大流速；（2）防止结垢 和及时地清除垢层。 一个人拥有健康，美貌