化工原理5.ppt

化工原理 齐鸣斋 通知1 答疑 第2周起周二下午12 20 13 20 奉贤校区B教室2楼教师休息室2 交作业 下周起每周二由课代表统一交 统一发 交作业率与平时成绩挂钩3 买自测练习 10元 徐汇校区实验十二楼615电话64253894 张老师4 自觉遵守课堂纪律 不迟到 不早退关闭手机 不吃东西 绪论 自然科学 工程科学例如 物理课中 炮弹运动轨迹的解析解一 本课程的产生和发展最早对象 化学工艺学如聚氯乙烯生产 温度 压力 催化剂CH CH HCl CH2 CHCl CH2 CHCl n 单体聚合物副反应 CHCl CHCl取走反应热 20世纪初 1900 各行各业互不相关二十年代提出单元操作 第一次抽象主要有 流体输送 搅拌 过滤 沉降 流态化动量传递换热 蒸发热量传递吸收 精馏 萃取 干燥结晶 吸附 膜分离质量传递第二次抽象传递过程 二 本课程的主要内容和任务内容 化工单元操作 以传递过程为主线 任务 认识过程和设备的规律应用于化工设计 生产调节 优化操作1 选择合理的过程 设备2 强化化工过程 设备3 将实验室成果放大到工业规模4 发展新技术 新设备 三 基本的研究方法1 数学分析法2 量纲分析实验研究法3 数学模型法要能 由小见大 由此及彼 以前 简单问题 严格处理现在 复杂问题 简化处理4 工程问题处理方法 四 若干工程观点1 衡算观点 输入 生成 输出 积累2 平衡观点 热力学平衡指四大平衡力平衡 高压 低压 极限P相等热平衡 高温 低温 极限T相等相平衡 高逸度相 低逸度相 极限f相等化学平衡 化学反应工程研究 此略3 速率观点 1概述1 1流体流动的考察方法1 1 1连续性假定固体力学 考察对象 单个固体 离散介质流体力学 考察对象 无数质点 连续介质例如点压强的考察p 正压力 面积 第一章流体流动 质点 含有大量分子的流体微团 其尺寸远小于设备尺寸 远大于分子平均自由程连续性假定 流体是由无数质点组成的 彼此间没有间隙 完全充满所占空间的连续介质目的 可用微积分1 1 2考察方法拉格朗日法 选定质点 跟踪观察描述参数欧拉法 选定空间位置 考察流体运动参数轨线与流线的区别同一流体质点在不同时刻所占空间位置的连线同一瞬时不同流体质点的速度方向连线系统与控制体的区别 流线演示 1 2流体受力1 2 1体积力 作用于体积中的各个部位 力的大小与体积 质量 有关 如 重力 惯性力 离心力1 2 2表面力 分解成 垂直于作用面 压力p 平行于作用面 剪切力 1 2 3流体黏性黏性的物理本质 分子间引力和分子热运动 碰撞牛顿黏性定律表明 流体受剪切力必运动 牛顿型流体与非牛顿型流体的区别 f 物性 温度 t 气 液 理想流体 假定 0 流体黏性 1 3流体流动的机械能为单位质量流体的动能gz为单位质量流体的位能为单位质量流体的压强能 2流体静力学2 1静止流体的压强分布2 1 1静压强的特性 任意界面上只受到大小相等方向相反的压力 作用于任意点不同方位的静压强数值相等 压强各向传递 2 1 2取控制体作力衡算 同样 2 1 3结合本过程特点解微分方程重力场得X 0 Y 0 Z g因 则积分得p gz 常数或等高等压 等压面 分析方法 数学分析法 取控制体 作力衡算 结合本过程的特点 解微分方程2 1 4静力学方程应用条件 同种流体且不可压缩 气体高差不大时仍可用 静止 或等速直线流动的横截面 均匀流 重力场 单连通2 2流体的总势能总势能 压强能与位能之和 虚拟压强 2 3压强的表示方法2 3 1单位 N m2 Pa106Pa 1MPa流体柱高度 p gh 1atm 1 013 105Pa 760mmHg 10 33mH2O1bar 105Pa1at 1kg f cm2 9 81 104Pa2 3 2基准表压 绝对压 大气压真空度 大气压 绝对压压力表读数 表压 真空表读数 真空度 压力表 2 4静力学方程的工程应用2 4 1测压 已知 R 180mm h 500mm求 pA 绝压 表压 解 pB pa 汞gRpB pA 水ghpA pa 汞gR 水gh 1 013 105 13600 9 81 0 18 1000 9 81 0 5 1 204 105Pa 绝压 pA 1 204 105 1 013 105 1 91 104Pa 表压 2 4 2烟囱拔烟 pA p2 冷ghpB p2 热gh由于 冷 热 则pA pB所以拔风烟囱拔风的必要条件是什么 2 4 3浮力的本质 物体上下所受压强不同取微元 压差力 p2 p1 dA ghdA gdV排V排 dV排 2 4 4液封 设备中压力要保持 液体要排出 须用液封 2 4 4液封 设备中压力要保持 液体要排出 须用液封 2 4