化工原理讲义一.doc

流体动力学流体包括液体和气体。在流动系统中，流体的流速，压力等物理量仅为位置的函数。不随时间而变化的流动过程称为定态流动（稳定流动）。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流动，多视为稳定流动，在开工或停工阶段，则可能属于不稳定流动。生产以稳定流动为主。流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（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。实验证明：剪应力= 为流体的粘度 为速度梯度udydu0y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：1Pas=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：在场中抵抗重力而运动。 动能： 压强能：流体至低压向高压抵抗压力流动，而获得能量。流体静力学静力学方程：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。流体必须是充满全管的连续稳定流动，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）柏努利方程：把Z、与分别称为位压头、动压头、静压头与压头损失，H0则是输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传热速率 kW K总传热系数 W/m2 K S