化工原理上册天津大学柴诚敬01-02学时.ppt

1,化 工 原 理 （上 册）,制作人：夏 清,2,总学时56（授课50、课堂研讨4、机动2 ） 绪论 1 第一章 流体流动 13 第二章 流体输送机械 8 第三章 非均相混和物分离及固体流态化 8 第四章 液体搅拌 2 第五章 传热 14 第六章 蒸发 4,学时安排,3,教 材,柴诚敬主编 普通高等教育“十五”国家级规划教材 化工原理（上册） 北京: 高等教育出版社 2005年6月（第一版）,4,(1) 柴诚敬,张国亮. 化工流体流动与传热. 第二版 北京: 化学工业出版社, 2007 (2) 夏清，陈常贵. 化工原理，上册. 天津: 天津大 学出版社, 2005 (3) W. L. McCabe, J. C. Smith. Unit Operations of Chemical Engineering, 6th ed. New York: McGraw. Hill Inc., 2001,参 考 教 材,5,网络课程辅助教学,化工原理及实验网络课程 网址：202.113.179.181,6,网络课程站点,化工原理及实验网络课程,虚 拟 课 堂,演 示 实 验,图 片 汇 总,动 画 汇 总,思 考 题 汇 总,作 业 汇 总,讨 论 与 答 疑,网 上 自 测,教 师 主 页,附 件 下 载,网络课程辅助教学,7,通过绪论的学习，应了解化工原理课程的主 要内容，单元操作的分类和特点，工程学科的研 究方法，本课程的学习要求，掌握单位制及单位 换算方法。,学习目的 与要求,绪 论,8,0.1 化工原理课程的内容和特点,绪 论,9,一、化工原理课程内容,化工生产过程,化学反应,单元操作,反应工程,化工原理,三传一反,10,二、单元操作的分类和特点,1、流体动力过程：流体输送、沉降、过滤、搅拌 2、传热过程： 换热、蒸发 3、传质过程：蒸馏、吸收、萃取、吸附、浸取、吸附、离子交换、膜分离 4、热质同时传递过程：增减湿、结晶、干燥,分类,11,化工原理是一门实践性很强的工程学科。单元操作的研究内容包括“过程”和“设备”两个方面。 所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这三种传递过程和它们的结合。三种传递过程现象中存在着类似的规律和内在的联系。传递过程是联系各单元操作的一条主线。,二、单元操作的分类和特点,特点,12,三、化工原理课程的研究方法,1、实验研究方法（经验法）: 用量纲分析和相似论为指导，依靠试验来确定过程变量之间的关系，通过量纲为一数群（或称准数）构成的关系式来表达。是一种工程上通用的基本方法。,13,2、数学模型法（半经验半理论方法） 在对实际过程的机理深入分析的基础上，在抓住过程本质的前提下，作出某种合理简化，建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型。通过实验确定模型参数。 研究工程问题的方法是联系各单元操作的另一条主线。,三、化工原理课程的研究方法,14,四化工过程计算的理论基础,设计型计算 操作型计算,质量守恒 能量守恒 平衡关系 速率关系,所用基本关系：,化工计算分为,15,五本课程的学习要求,学习中，应注意以下几个方面能力的培养： (1)单元操作和设备选择的能力 工程设计能力 操作和调节生产过程的能力 过程开发或科学研究能力 实验能力,16,绪 论,0.1 化工原理课程的内容和特点,0.2 单位制度及单位换算,17,一 单位和单位制度,1、基本单位和导出单位,基本单位,导出单位,质量、长度、时间和温度,速度、密度、加速度,2、绝对单位制和重力单位制,绝对单位制,重力单位制,长度、质量、时间,长度、时间和力,18,3、国际单位制（SI制） 根据1960年10月国际计量大会通过的一种单位制。,4、中华人民共和国法定计量单位 在SI制基础上制定的。,一 单位和单位制度,19,二、单位换算,1、物理量的换算,基本物理量中为1m物理单位制中100cm英制3.2808ft,2、经验公式（或数字公式）的单位换算,（a）物理方程,（b）经验方程,换算方法见例02。,20,第一章 流体流动,通过本章的学习，应掌握流体在管内流动过 程的基本原理和规律，并运用这些原理和规律 分析和计算流体流动过程中的有关问题。,学习目的 与要求,21,第一章 流体流动,1.1 流体的重要性质 1.1.1 连续介质假定,22,连续介质假定,假定流体是由连续分布的流体质点所组成，表征流体物理性质和运动参数的物理量在空间和时间上是连续的分布函数。,连续介质假定,23,第一章 流体流动,1.1 流体的重要性质 1.1.1 连续介质假定,1.1.2 流体的密度,24,流体的密度,流体空间某点上单位体积流体的质量,流体的密度是位置(x,y,z)和时间的函数,密度,25,流体的密度,纯物质的密度： 液体：基本不随压力变化（极高压力除外），随温度略有变化。 气体：密度随温度、压力改变。低压下可按照理想气体状态方程计算,26,气体混合物，混合前后质量不变,液体混合物，混合前后体积不变,组分的质量分数,组分的体积分数,混合物的密度：,流体的密度,27,第一章 流体流动,1.1 流体的重要性质 1.1.1 连续介质假定 1.1.2 流体的密度,1.1.3 流体的可压缩性与不可压缩流体,28,一、流体的可压缩性,或,（1-4）,（1-5）,流体的可压缩性通常用体积压缩系数来表示。其意义为在一定温度下，外力每增加一个单位时，流体体积的相对缩小量,体积压缩系数,29,二、不可压缩流体, 值越大，流体越容易被压缩。,可压缩流体,0 的流体为可压缩流体,不可压缩流体,=0 的流体为不可压缩流体,气体在一般情况下是可压缩流体,大多数液体可视为不可压缩流体。,30,需要指出，实际流体都是可压缩的，不可压缩流体乃是为便于处理密度变化较小的某些流体所作的假设而已。,二、不可压缩流体,31,第一章 流体流动,1.1 流体的重要性质 1.1.1 连续介质假定 1.1.2 流体的密度 1.1.3 流体的可压缩性与不可压缩流体,1.1.4 流体的黏性,32,一、牛顿黏性定律,流体在运动时，相邻流体层之间是有相互作用的，这种相互抵抗的作用力称为剪切力，流体所具有的这种抵抗两层流体相对运动速度的性质称为流体的黏性。 黏性是流体的固有属性之一，不论流体处于静止还是流动，都具有黏性。,黏性,33,图1-1平板间黏性流体的速度变化,一、牛顿黏性定律,上板以恒定速度沿x的正方向运动,34,实验证明：对于多数流体，任意两毗邻流体层之间作用的剪切力 与两流体层的速度差 及其作用面积 成正比，与两流体层之间的垂直距离 成反比,牛顿黏性定律：,（1-7）,一、牛顿黏性定律,35,一、牛顿黏性定律,牛顿型流体(Newtonian fluid),遵循牛顿黏性定律的流体 所有气体和大多数低分子量液体均属牛顿型流体，如水、空气等。,36,凡不遵循牛顿黏性定律的流体为非牛顿型流体(non-Newtonian fluid)。 某些高分子溶液、悬浮液、泥浆、血液等属于非牛顿流体。,非牛顿型流体(non-Newtonian fluid),一、牛顿黏性定律,37,二、流体的黏度,一般以泊的1/100的厘泊（cp）来表示黏度。,在SI单位制中，黏度的单位为Pas，,在物理单位制上，其单位为P（泊），,38,运动黏度,SI单位为m2/s；在物理单位cm2/s称为沲，以St表示。,二、流体的黏度,39,