流体力学课件

化学工程概论,北京化工大学化学工程学院郭锴教授博导guok64448808,欢迎参加本课程学习,授课对象：非化学工程专业本科授课内容：科普性介绍化学工程科学的基本原理和研究、应用方向培养目标：理论联系实际，正确运用化学工程基本理论分析和解决简单实际问题课程要求：大致了解化学工程学的范围、基本原理和主要内容。考核方式：考勤并课程结束后针对所学内容写短文一篇,课程安排,第一章绪论第二章化工原理（基本理论和动量传递）第三章传热第四章化工分离过程第五章化工热力学第六章化工能源学第七章化学反应工程第八章化工系统工程第九章化工工艺学（典型化工流程无机部分）第十章化工工艺学（典型化工流程有机部分）第十一章化工环保与安全,第一章绪论,化学工程在整个知识体系中的位置1992年11月01日，国家技术监督局发布中华人民共和国学科分类与代码国家标准（GB/T13745-92）共设五个门类58个一级学科573个二级学科近6000个三级学科,五个门类,A自然科学，代码为110-180B农业科学，代码为210-240C医药科学，代码为310-360D工程与技术科学，代码为410-630E人文与社会科学，代码为710-910,D工程与技术科学,410工程与技术科学基础学科420测绘科学技术430材料科学440矿山工程技术450冶金工程技术460机械工程470动力与电气工程480能源科学技术490核科学技术,510电子、通信与自动控制技术520计算机科学技术530化学工程540纺织科学技术550食品科学技术560土木建筑工程570水利工程580交通运输工程590航空、航天科学技术,610环境科学技术620安全科学技术630管理学,一级学科：530化学工程,530.11化学工程基础学科530.14化工测量技术与仪器仪表530.17化工传递过程530.21化学分离工程530.24化学反应工程530.27化工系统工程530.31化工机械与设备530.34无机化学工程530.37有机化学工程530.41电化学工程,二级学科：,530.44高聚物工程530.47煤化学工程530.51石油化学工程530.54精细化学工程530.57造纸技术530.61毛皮与制革工程530.64制药工程530.67生物化学工程530.99化学工程其他学科,二级学科：530.11化学工程基础学科,530.1110化工热力学530.1120化工流体力学530.1130化工流变学530.1140颗粒学530.1199化学工程基础学科其他学科,三级学科：,二级学科：530.21化学分离工程,三级学科：,530.2110蒸馏530.2120吸收530.2130萃取530.2140吸附与离子交换530.2150膜分离530.2160蒸发与结晶530.2170干燥530.2199化学分离工程其他学科,为什么要学化学工程概论?答：对化学工程学科有个初步了解,什么是化学？,化学是研究物质变化的学问。,什么是化学工程？,化学工程是研究改变物料的化学组成和物理性质的工程技术学科。,化学工程学科的历史,化学工程作为一门独立的学科，始于20世纪初。1923年，W.H.Walker,W.K.Lewis和W.H.McAdams合著PrinciplesofChemicalEngineering,化学工程的研究内容,包括具有化学变化的过程；混合物的分离过程；化学、石油、轻工、生物、食品和环保等行业中具有共同特点的单元操作；流体力学、热量传递和物质传递的原理；以求得工业生产上的优质、高效、低能耗和防止环境污染。,核心内容,化学、石油、轻工、生物、食品和环保等行业具有共性的基本问题三传一反动量传递、热量传递、质量传递和化学反应强调工程性,化学工程研究方法,质量守恒能量守恒平衡关系过程速率,输入=输出,过程进行的速率与极限,第二章流体和动量传递,1、流体的性质2、稳定流动时的能量衡算3、流体输送机械,1、流体的性质,气体没有一定体积，可以压缩，体积随压强增大而减小，密度随压强的增大而增大。不同种类的气体无限互溶。,气体,温度、压强、体积之间的关系：理想气体状态方程实际气体在温度不太低、压力不太高时，可以视为理想气体。,气体性质举例,气压随高度的变化关系（大气压力）瓶装压缩气体气球轮胎爆炸,24,大气压强于海拔高度的关系,26,液体,无一定形状流动性不可压缩性毛细现象表面张力相似相溶原理,28,液体内部同一水平位置处处压强相等,液体性质举例,液压润滑,气体液体的转换,在临界温度以下，加热液体或降低压力可以使液体变成气体。冷却气体或提高压力可以使气体变成液体。在临界温度之上，无论怎样压缩气体，都不能使其变成液体。,超临界现象和超临界流体,在临界温度之上，压缩气体可以使其进入独立于气体液体的超临界状态。,流体的压强流量的测量,压强,弹簧管压力表,流量,转子流量计,孔板流量计,2、稳定流动时的能量衡算,柏努利方程对于不可压缩流体,柏努利方程应用举例,计算液位、流速、压强之间的关系提升液体所需能量和功率铜壶滴漏水电站,40,水轮机,44,流体的阻力,牛顿粘性定律,45,雷诺数Re,无因次数群，代表了流体流动的形态。,46,对直圆管，Re4000为湍流；Re介于2000与4000之间为过渡流。,47,形状随Re大小而变,3、流体输送机械,液体离心泵,潜水泵,54,57,58,气体输送机械,通风机：终压不大于1500mmH2O（表压），压缩比为11.15；鼓风机：终压为0.153kgf/cm2（表压），压缩比小于4；压缩