《化工原理少学时和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案1.1概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理少学时和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案1.1概述（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第一章第一章 流体流流体流动与与输送机械送机械 1. 1 概述概述1.1.1 流体：气体与液体的流体：气体与液体的总称。称。 流体流流体流动是最普遍的化工是最普遍的化工单元操作之一；元操作之一； 研研究究流流体体流流动问题也也是是研研究究其其它它化化工工单元元操作的重要基操作的重要基础。1.1.21.1.2连续连续介介介介质质假定假定假定假定 假定流体是由无数假定流体是由无数假定流体是由无数假定流体是由无数内部内部内部内部紧紧密相密相密相密相连连、彼此彼此彼此彼此间间没有没有没有没有间间隙隙隙隙的的的的流体流体流体流体质质点点点点（或微（或微（或微（或微团团）所）所）所）所组组成的成的成的成
2、的连续连续介介介介质质。质质点：由大量分子构成的微点：由大量分子构成的微点：由大量分子构成的微点：由大量分子构成的微团团，其尺寸，其尺寸，其尺寸，其尺寸远远小于小于小于小于设备设备 尺寸、尺寸、尺寸、尺寸、远远大于大于大于大于分子自由程分子自由程分子自由程分子自由程。 工程意工程意工程意工程意义义：利用：利用：利用：利用连续连续函数的数学工具，从宏函数的数学工具，从宏函数的数学工具，从宏函数的数学工具，从宏观观研究研究研究研究 流体。流体。流体。流体。自由程自由程自由程自由程 ( (free path)free path) 在在热动热动平衡平衡态态下，一个气下，一个气体分子在任意体分子在任意连
3、续连续两次碰两次碰撞之撞之间间所所经过经过的直的直线线路程。路程。由于分子运由于分子运动动的无序性，的无序性，分子各段自由程分子各段自由程长长度不同。度不同。平均自由程（平均自由程（平均自由程（平均自由程（mean free mean free mean free mean free pathpathpathpath） 在一定的条件下，一个气在一定的条件下，一个气体分子在体分子在连续连续两次碰撞之两次碰撞之间间可能通可能通过过的各段自由程的各段自由程的平均的平均值值。返回返回流体的特征流体的特征 具有流具有流具有流具有流动动性；性；性；性； 无固定形状，随容器形状而无固定形状，随容器形状而无固
4、定形状，随容器形状而无固定形状，随容器形状而变变化；化；化；化； 受外力作用受外力作用受外力作用受外力作用时时内部内部内部内部产产生相生相生相生相对对运运运运动动。不可不可不可不可压缩压缩流体流体流体流体：流体的体流体的体流体的体流体的体积积不随不随不随不随压压力力力力变变化而化而化而化而变变化，化，化，化， 如液体；如液体；如液体；如液体；可可可可压缩压缩性流体性流体性流体性流体：流体的体：流体的体：流体的体：流体的体积积随随随随压压力力力力发发生生生生变变化，化，化，化， 如气体。如气体。如气体。如气体。 流流体体垂垂直直作作用用于于单单位位面面积积上上的的力力，称称为为流流体体的的静静静
5、静压强压强，习惯习惯上又称上又称为为压压力力力力。 压压力的特性力的特性力的特性力的特性 流体流体压压力与作用面垂直，并指向力与作用面垂直，并指向该该作用面；作用面； 任意界面两任意界面两侧侧所受所受压压力，大小相等、方向相反；力，大小相等、方向相反； 作用于任意点不同方向上的作用于任意点不同方向上的压压力在数力在数值值上均相同。上均相同。压压力的力的力的力的单单位位位位 SISI制：制：N/mN/m2 2或或PaPa；或或以流体柱高度表示以流体柱高度表示 ：注意注意注意注意：用液柱高度表示：用液柱高度表示压压力力时时，必，必须须指明流体的种指明流体的种类类， 如如600600mmHgmmHg
6、，10mH10mH2 2O O等。等。 标标准大气准大气压压的的换换算关系：算关系：1 1atm = 1.01310atm = 1.013105 5Pa =760mmHg =10.33m HPa =760mmHg =10.33m H2 2O O1 1工程大气工程大气压压=1at=1kgf/cm=1at=1kgf/cm2 2=735.6mmHg =10m H=735.6mmHg =10m H2 2O O= 9.8110= 9.81104 4PaPa表表表表 压压 = = 绝对压绝对压力力力力 大气大气大气大气压压力力力力真空度真空度真空度真空度 = = 大气大气大气大气压压力力力力 绝对压绝对压
7、力力力力= =负负的表的表的表的表压压绝对压绝对压力力力力 绝对压绝对压力力力力 绝对绝对真空真空真空真空 表表表表压压 真空度真空度真空度真空度 大气大气大气大气压压 绝对压绝对压力力力力 以以以以绝对绝对真空真空真空真空为为基准基准基准基准测测得的得的得的得的压压力。力。力。力。 表表表表压压或真空度或真空度或真空度或真空度 以大气以大气以大气以大气压为压为基准基准基准基准测测得的得的得的得的压压力。力。力。力。压压力的表示方法力的表示方法力的表示方法力的表示方法 例例 若已知某地的大气若已知某地的大气压压力力为为750 mmHg750 mmHg，而，而设设备备A A内内压压力力为为100
8、0 mmHg1000 mmHg，则则P PA A表表= = _ _ mmHg = mmHg = _ _ PaPa。若若设备设备B B的真空度的真空度为为300 mmHg300 mmHg，则则P PB B（绝绝）= = _mmHgmmHg。体体体体积积流量流量流量流量 以体以体积积表示表示 q qv vmm3 3/s /s或或mm3 3/h/h质质量流量量流量量流量量流量 以以质质量表示量表示 q qm mkg/skg/s或或kg/hkg/h。 二者关系：二者关系：流量流量流量流量：单单位位位位时间时间内流体在管路中流内流体在管路中流内流体在管路中流内流体在管路中流过过的数量的数量的数量的数量
9、质质量流速量流速量流速量流速 单单位位时间时间内流内流经经管道管道单单位截面位截面积积的流体的流体质质量。量。流速流速流速流速 （平均平均平均平均流速）流速）流速）流速）单单位位时间时间内流体内流体质质点在流点在流动动方向上所流方向上所流经经的距离。的距离。 kg/kg/（mm2 2s s）流量与流速的关系：流量与流速的关系： m/sm/s对对于于圆圆形管道：形管道：流量流量q qv v一般由生一般由生产产任任务务决定。决定。流速流速选择选择：管径的估算管径的估算管径的估算管径的估算 d d 设备费设备费用用 流流动动阻力阻力 动动力消耗力消耗 操作操作费费 均衡均衡考考虑虑u uu u适宜适
10、宜适宜适宜费费用用用用总费总费用用用用设备费设备费操作操作操作操作费费常用流体适宜流速范常用流体适宜流速范常用流体适宜流速范常用流体适宜流速范围围： 水及一般液体水及一般液体 13 13 m/sm/s粘度粘度较较大的液体大的液体 0.51 0.51 m/sm/s低低压压气体气体 815 815 m/sm/s压压力力较较高的气体高的气体 15 1525 25 m/sm/s 一一一一般般般般，密密密密度度度度大大大大或或或或粘粘粘粘度度度度大大大大的的的的流流流流体体体体，流流流流速速速速取取取取小小小小一一一一些些些些；对对于于于于含含含含有有有有固固固固体体体体杂杂质质的的的的流流流流体体体体
11、，流流流流速速速速宜宜宜宜取取取取得得得得大大大大一一一一些，以避免固体些，以避免固体些，以避免固体些，以避免固体杂质杂质沉沉沉沉积积在管道中。在管道中。在管道中。在管道中。稳定流定流动与非与非稳定流定流动稳稳定定定定流流流流动动：各各截截面面上上的的温温度度、压压力力、流流速速等等物物理理量不随量不随时间变时间变化：化： 非非非非稳稳定定定定流流流流动动：流流体体在在各各截截面面上上的的部部分分或或全全部部物物理理量量都随都随时间变时间变化。化。牛牛牛牛顿顿粘性定律粘性定律粘性定律粘性定律 ：1. 1.1.31.3 流体的粘度流体的粘度流体的粘度流体的粘度 或或F Fu uu udududy
12、dy式中：式中：F F内摩擦力，内摩擦力，N N； 剪剪应应力，力，PaPa； 法向速度梯度，法向速度梯度，1/1/s s； 比比例例系系数数，称称为为流流体体的的粘粘度度，PasPas 。 牛牛牛牛顿顿型流体：型流体：型流体：型流体：剪剪应应力与速度梯度的关系符合牛力与速度梯度的关系符合牛顿顿 粘性定律的流体；粘性定律的流体；非牛非牛非牛非牛顿顿型流体：型流体：型流体：型流体：不符合牛不符合牛顿顿粘性定律的流体。粘性定律的流体。 粘度的物理意粘度的物理意粘度的物理意粘度的物理意义义 : : 流流体体流流动动时时在在与与流流动动方方向向垂垂直直的的方方向向上上产产生生单单位速度梯度所需的剪位速
13、度梯度所需的剪应应力。力。又称又称为为动动力粘度力粘度力粘度力粘度。运运运运动动粘度粘度粘度粘度 粘度粘度与密度与密度的之比。的之比。mm2 2/s /s液体液体 : :T T 气体气体 : : 一般一般T T 超高超高压压p p 粘度的物理本粘度的物理本粘度的物理本粘度的物理本质质：分子分子间间的引力和分子的运的引力和分子的运动动与碰撞。与碰撞。粘度的粘度的粘度的粘度的单单位位位位SISI制：制：PaPas s 或或 kg/(ms)kg/(ms)物理制：物理制：cP(cP(厘泊）厘泊）换换算关系算关系粘度的粘度的测量方法量方法：旋转式粘度计落球式粘度计毛细管粘度计1.1.4 流体流流体流动中的机械能中的机械能固体质点： 位能和动能流体： 位能、动能和压强能 能量之间存在着相互转换
