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.概述PPT课件

第一章流体流动与输送机械 1 1概述1 1 1流体 气体与液体的总称 流体流动是最普遍的化工单元操作之一 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的重要基础 1 1 2连续介质假定假定流体是由无数内部紧密相连 彼此间没有间隙的流体质点 或微团 所组成的连续介质 质点 由大量分子构成的微团 其尺寸远小于设备尺寸 远大于分子自由程 工程意义 利用连续函数的数学工具 从宏观研究流体 自由程 freepath 在热动平衡态下 一个气体分子在任意连续两次碰撞之间所经过的直线路程 由于分子运动的无序性 分子各段自由程长度不同 平均自由程 meanfreepath 在一定的条件下 一个气体分子在连续两次碰撞之间可能通过的各段自由程的平均值 返回 流体的特征 具有流动性 无固定形状 随容器形状而变化 受外力作用时内部产生相对运动 不可压缩流体 流体的体积不随压力变化而变化 如液体 可压缩性流体 流体的体积随压力发生变化 如气体 流体垂直作用于单位面积上的力 称为流体的静压强 习惯上又称为压力 压力的特性流体压力与作用面垂直 并指向该作用面 任意界面两侧所受压力 大小相等 方向相反 作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同 压力的单位 SI制 N m2或Pa 或以流体柱高度表示 注意 用液柱高度表示压力时 必须指明流体的种类 如600mmHg 10mH2O等 标准大气压的换算关系 1atm 1 013 105Pa 760mmHg 10 33mH2O1工程大气压 1at 1kgf cm2 735 6mmHg 10mH2O 9 81 104Pa 表压 绝对压力 大气压力真空度 大气压力 绝对压力 负的表压 绝对压力以绝对真空为基准测得的压力 表压或真空度以大气压为基准测得的压力 压力的表示方法 例若已知某地的大气压力为750mmHg 而设备A内压力为1000mmHg 则PA表 mmHg Pa 若设备B的真空度为300mmHg 则PB 绝 mmHg 体积流量以体积表示qv m3 s或m3 h质量流量以质量表示qm kg s或kg h 二者关系 流量 单位时间内流体在管路中流过的数量 质量流速单位时间内流经管道单位截面积的流体质量 流速 平均流速 单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离 kg m2 s 流量与流速的关系 m s 对于圆形管道 流量qv一般由生产任务决定 流速选择 管径的估算 常用流体适宜流速范围 水及一般液体1 3m s粘度较大的液体0 5 1m s低压气体8 15m s压力较高的气体15 25m s一般 密度大或粘度大的流体 流速取小一些 对于含有固体杂质的流体 流速宜取得大一些 以避免固体杂质沉积在管道中 稳定流动与非稳定流动 稳定流动 各截面上的温度 压力 流速等物理量不随时间变化 非稳定流动 流体在各截面上的部分或全部物理量都随时间变化 牛顿粘性定律 1 1 3流体的粘度 或 F u u du dy 式中 F 内摩擦力 N 剪应力 Pa 法向速度梯度 1 s 比例系数 称为流体的粘度 Pa s 牛顿型流体 剪应力与速度梯度的关系符合牛顿粘性定律的流体 非牛顿型流体 不符合牛顿粘性定律的流体 粘度的物理意义 流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪应力 又称为动力粘度 运动粘度粘度 与密度 的之比 m2 s 粘度的物理本质 分子间的引力和分子的运动与碰撞 粘度的单位 SI制 Pa s或kg m s 物理制 cP 厘泊 换算关系 粘度的测