化学工程基础(一)

1、第一讲第一讲本课程主要教授内容本课程主要教授内容第二章第二章 流体流动与输送流体流动与输送 16学时学时 第三章第三章 传热过程传热过程 12学时学时 第四章第四章 传质过程传质过程 6学时学时第五章第五章 吸收吸收 17学时学时 目录目录1.1.流体静力学流体静力学1-1 1-1 密度和相对密度密度和相对密度1-2 1-2 压强压强1-31-3流体静力学方程流体静力学方程（重点）（重点）1-41-4流体静力学方程应用举例流体静力学方程应用举例第二章第二章 流体流动与运输流体流动与运输前言前言: :1 1、什么是流体？、什么是流体？没有固定形状，能够自由流动的物体，通常是指气体没有固定形状，能

2、够自由流动的物体，通常是指气体和液体。和液体。2 2、为什么要研究流体？、为什么要研究流体？ 使化学反应趋于均匀使化学反应趋于均匀 便于运输便于运输 能实现生产过程中的连续化和自动化能实现生产过程中的连续化和自动化3 3、怎样研究流体的运动规律怎样研究流体的运动规律 不是流体分子的微观运动，而是流体在生产装不是流体分子的微观运动，而是流体在生产装置内的整体机械运动。置内的整体机械运动。4 4、理想流体、理想流体无粘性无粘性在流动中不产生摩擦阻力的流体在流动中不产生摩擦阻力的流体第一节第一节 流体静力学流体静力学 研究流体在静止状态下所受压力与重力达到平研究流体在静止状态下所受压力与重力达到平衡

3、时，流体内部压力变化的规律的科学。衡时，流体内部压力变化的规律的科学。1.1 密度与相对密度密度与相对密度 密度密度 单位体积流体所具有的质量称为密度，用单位体积流体所具有的质量称为密度，用“”表示。表示。 =m/v 单位单位kg/m3 各种流体其密度各不相同，但任何一种流体都各种流体其密度各不相同，但任何一种流体都是随压力和温度而变化的。是随压力和温度而变化的。=（p，T）液体液体 P对液体的对液体的影响较小，常忽略不计，影响较小，常忽略不计，=（T）这种流体称为这种流体称为不可压缩流体。不可压缩流体。 化工生产中，处理的流体多半是几种组合的混合物。对于混化工生产中，处理的流体多半是几种组合

4、的混合物。对于混合液体，其平均密度为：合液体，其平均密度为： 1/=W1/1 +W2/2 +Wn/n1 1，2 2，n n-是液体混合物中各组合的密度，是液体混合物中各组合的密度，kg/mkg/m3 3 W W1 1，W W2 2，W Wn n-是液体混合物中各组合的质量分数。是液体混合物中各组合的质量分数。气体气体 它具有压缩性和膨胀性，它具有压缩性和膨胀性，=（p，T）-称为可称为可压缩性流体。压缩性流体。 对于理想气体对于理想气体 =PM/RTa）平均摩尔质量）平均摩尔质量 M=M1y1+M2y2+Mnynb）平均密度）平均密度 =1y1+2y2+nyn 1，2，n-各部分的密度。各部分

5、的密度。 y1，y2 yn-各部分的摩尔分数（或体积分数）各部分的摩尔分数（或体积分数）相对密度相对密度 相对密度是在共同的特定条件下，一种物质的相对密度是在共同的特定条件下，一种物质的密度与另一种物质的密度之比。密度与另一种物质的密度之比。“d”表示。如表示。如:比重比重就是一种相对密度；就是一种相对密度；在化工生产中的相对密度是指在化工生产中的相对密度是指某物质密度与某物质密度与4时纯水密度之比。时纯水密度之比。1.2.压强压强 压强的定义压强的定义流体垂直作用于单位面积上的压力流体垂直作用于单位面积上的压力-称为压强称为压强 P=F/A单位：单位：SI中中“N/m2”也称为帕斯卡，符号也

6、称为帕斯卡，符号“Pa”。过去流体压强单位有很多种，这些单位目前仍继续使过去流体压强单位有很多种，这些单位目前仍继续使用，所以有必要将它们之间的换算关系搞清楚。用，所以有必要将它们之间的换算关系搞清楚。 1标准大气压标准大气压（atm）=101325N/m2（Pa）=101.325kPa=10332.5kgf/m2 =10.33mH2O柱柱 =760mmHg柱柱工程上为了方便，将工程上为了方便，将1kgf/cm2近似作为近似作为1大气压，称大气压，称为工程大气压，为工程大气压， 1工程大气工程大气( (atm)=)=1kgf/cm2= =98.07kPa=10mH2O柱柱=735.6 mmHg

7、柱。柱。 例题分析例题分析1.1.一个物理大气压是一个物理大气压是760760毫米汞柱。问其相当于多毫米汞柱。问其相当于多少少Pa?Pa?相当于多少米水柱？相当于多少米水柱？ 把用绝对零压作为起点计算的压强称为把用绝对零压作为起点计算的压强称为绝对压强绝对压强。工业设备上所用的压力表测得的压强值称为工业设备上所用的压力表测得的压强值称为表压表压，所，所谓表压就是流体的绝对压强与大气压之差。谓表压就是流体的绝对压强与大气压之差。表压表压:当被测流体的绝对压强当被测流体的绝对压强“”外界大气压时，外界大气压时，压压力表力表上测得值。上测得值。 表压表压 = 绝对压强绝对压强 - 大气压大气压 或或

8、 绝对压强绝对压强 = 大气压大气压 + 表压表压 绝对压强、表压、真空度绝对压强、表压、真空度真空度真空度:当被测流体的绝对压强当被测流体的绝对压强“液液p= p1 p2 =（0-）gR若流体为气体若流体为气体0-0，p=0gRRa bz1z2p1p2 液面计液面计 化工生产中所用的贮槽、计量罐，通常用液面化工生产中所用的贮槽、计量罐，通常用液面计测量液体的贮存量。计测量液体的贮存量。 液封液封作用：作用：封闭作用封闭作用-防止气体泄漏防止气体泄漏 止逆作用止逆作用-防止气体倒流防止气体倒流 泄压作用泄压作用液封高度可根据静力学基本方程式进行计算。设器内液封高度可根据静力学基本方程式进行计算。设器内压力为压力为 p（表压），水的密度为（表压），水的密度为 ，则所需的液封高，则所需的液封高度度 h0 应为应为 gph0