化工原理-绪论课件

化工原理总学分：5，学时数80；上册学分：3，学时数：48；下册学分：2，学时数：32；教材：《化工原理》，天津大学出版社；参考书：《化工原理课程学习指导》，天津大学出版社；授课方式：讲解为主，兼顾讨论，适当练习；作业；课程考核办法理论课闭卷考试；有期中考试；总评成绩构成：平时成绩10%，期中考试20%，期末考试70%。一化工生产过程化工生产过程：对原料进行化学加工，最终获得有价值产品的生产过程高压聚乙烯生产流程示意图阀门的开度单元操作：构成多种化工产品生产的物理过程按照原理都可以归纳为几个基本过程，这些过程称为化工单元操作。二单元操作与分类二单元操作与分类高压聚乙烯生产流程示意图各个单元操作基本规律：1、流体动力学基本规律，包括流体输送、沉降、过滤、物料混合(搅拌)等；2、热量传递基本规律，加热、冷凝、蒸发等；3、质量传递基本规律，蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等；4、同时遵循热量传递和质量传递的基本规律，气体的增湿和减湿、结晶、干燥等；单元操作基本规律三化工原理课程的两条主线1、传递过程（三传理论）(1)动量传递过程（单相或多相流动）；(2)热量传递过程——传热；(3)质量传递过程——传质；四化工原理课程所要回答的几个问题（1）如何根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进行“过程和设备”的选择，以适应指定物系的特征，经济而有效地满足工艺要求（2）如何进行过程的计算和设备的设计。在缺乏数据的情况下，如何组织实验以取得必要的设计数据。（3）如何进行操作和调节以适应生产的不同要求。在操作发生故障时如何寻找故障的缘由。（4）当生产提出新的要求，为研发新设备提供有用的借鉴。

1、要理论联系实际

2、过程原理与设备并重3、掌握研究的方法4、着重培养自学能力、创新能力5、培养非智力因素（刻苦、勤奋、好学、多问、实干、毅力等）

学好本课程应注意的问题及培养的能力单位制基本物理量：长度、时间、质量基本单位：米(m)、秒(s)、克(g)导出单位：N、Pa、J、W单位制：国际单位(SI)、法定计量单位例0-1:常温下苯的导热系数λ为0.0919BTU/(ft·h·˚F)，试从基本单位开始，将苯的导热系数单位换算为W/(m·˚C)。解：长度单位：1m＝3.2808ft；热量单位：1J＝9.486×10-4BTU;温度差：1˚C＝1.8˚F时间：1h＝3600s某物质的比热容Cp=0.21BTU/(lb*˚F)，试将单位转换为KJ/(Kg*˚C)。已知：热量单位：1J＝9.486×10-4BTU;重量单位：1kg=2.20462lb；温度单位：1˚C＝1.8˚F解：1BTU/(ft·h·˚F)＝5.678W/(m2·˚C)1kg=2.20462lb1h=3600s1ft=0.3048m所以有：对流传热系数：质量速度：直径：α对流传热系数，BTU/(ft·h·˚F)T：热力学温度，K；u：水流速，ft/s；d：圆管内径，in；(1in=2.54cm)将α单位换算为W/(m2*K)，T单位为K，u单位为m/s，d单位为m；物料衡算本质表征：质量守恒式中：输入物料的总和输出物料的总和累积的物料量适合非稳态过程适合稳态过程例0-5第一章流体流动重点内容：流体静力学基本方程的应用；连续性方程、伯努利方程的意义与应用；两种流型的比较和工程处理方法；流动阻力的计算；管路计算和流量测量；流体流体包括液体和气体；流体的特点：可流动性、易变性(随容器形状)；作用在流体上的力：(1)：质量力：重力、离心力等；与流体的质量成正比，对于均质的流体也与流体的体积成正比。（2）表面力与流体的表面积成正比。若取流体中任一微小的平面，作用于其上的表面力可分为①垂直于表面的力P，称为压力。单位面积上所受的压力称为压强p。

1MPa（兆帕）＝106Pa（帕斯卡）注意：国内许多教材习惯上把压强称为压力。②平行于表面的力F，称为剪力（切力）。单位面积上所受的剪力称为应力τ。

质点质点的特点：由分子或原子所组成；质点间无空隙；其大小与管路或容器相比微不足道流体连续性假设符合大多数化工过程高真空稀薄气体除外流体的物理性质流体的密度：当∆V→0时，∆m/∆V表征的是流体某一点的密度

对于质量一定的理想气体，其体积、压强和密度之间的关系为：根据理想气体状态方程：定值则有：理想气体的密度计算方法如下：M：气体的摩尔质量或：对于混合物的平均密度若各个组分在混和前后体积不变，则有：液体混合物中各纯组分的密度液体混合物中各组分的质量分数对于气体混合物，混合物的平均密度为气体混合物中各个组分的体积分数若用公式计算气体混合物的密度则M应为气体混合物的平均摩尔质量Mm气体混合物中各个组分的摩尔质量气体混合物中各个组分的摩尔分数流体在两板间流速分布图板中心处流速最大板壁处流速最小流体的黏度流体的黏性：抗拒(阻碍)流体的流动流体的内摩擦力产生流体速度梯度表征μ与y是直线关系表征μ与y是曲线关系黏度牛顿黏性定律导出流体与固体的力学特性两个不同点不同之一：固体表面的剪应力τ∝剪切变形（角变形）dθ;流体内部的剪应力τ∝剪切变形速率（角变形速率）不同之二静止流体不能承受剪应力（哪怕是非常微小的剪应力）和抵抗剪切变形。固体可以承受很大的剪应力和抵抗剪切变形。流体的黏度：黏度的单位：法定单位制黏度的物理意义：促使流体流动产生单位速度梯度的剪切力对于一定条件下的确定的流体，黏度为定值速度梯度最大的地方，剪切力最大；速度梯度为零的地方，剪切力为零。注意速度梯度与速度的差别流体流动速度越大，黏度不一定越大；静止流体不考虑黏度；μ的变化规律液体：μ＝f（t），与压强p无关，温度t↑，μ↓气体：p<40atm时，μ＝f（t）与p无关，温度t↑，μ↑理想流体在纵向上无速度变化μ＝0，流体无粘性（理想流体，实际不存在）运动黏度常压气体混合物的黏度非缔和液体混合物的黏度牛顿黏性定律为：设则有：流变方程a：牛顿型流体；b：假塑性流体c：涨塑性流体；d：宾汉塑性流体非牛顿流体流体静力学基本方程式静止流体的压力压强＝某一点的压强在静止流体内部任一点的压强方向与作用面垂直1atm=1.033kgf/cm2=760mmHg=10.33mH2O=1.0333bar=1.0133×105Pa1at=1kgf/cm2=735.6mmHg=10mH2O=0.9807bar=9.807×104Pa工程上常用大气压强，绝对压强，表压强(真空度)之间的关系表压强＝绝对压强－大气压强真空度＝大气压强－绝对压强例1-2已知兰州地区的大气压强为85.3×103Pa，蒸馏塔顶部真空表读数为80×103Pa；天津地区的大气压强为101.33×103Pa，要求蒸馏塔维持相同绝对压强；问在天津的蒸馏塔的真空表读数为多少？某设备的表压强为100kPa，则其绝对压强为多少？若设备的真空度为400mmHg，则其绝对压强为多少？(当地的大气压强为101.33kPa)流体静力学静压强在空间的分布流体微元的受力平衡平衡方程在重力场中的应用静压强在空间的分布（1）静压强空间各点p＝f（x,y,z）静止流体某一点不同方向上的压强在数值上相等，为什么？流体处于静止状态的压强称为静压强。在单一连续静止流体内部，取一底面积为A，高度为dz的流体柱微元，此微元下底和上底的垂直坐标为z和dz+z，作用于下底和上底的压力为p和p+dp。流体密度为ρ静力学基本方程式的推导(方法1)静力学基本方程式的推导(方法1)由于流体处于静止状态则有：移项整理可得：分离变量积分可得：常数在静止流体中，任意两点1和2存在如下关系：静力学基本方程式的推导(方法1)或：或：如果将1点移至界面0处，其上方压力位p0：流体微元的受力平衡表面力：dxdy下底面上的压强dxdy上底面上的压强质量力：重力，静力学基本方程式的推导(方法2)静力学基本方程式的推导(方法2)z轴方向力的平衡式可写成：化简得对于x轴和y轴，无重力作用则有流体平衡微分方程静力学基本方程式的推导(方法2)将流体平衡微分方程分别乘以dz、dx、dy，并相加后得则有设流体不可压缩，即密度ρ与压力无关，可将上式积分得：对于静止流体中任意两点1和2，如右图所示：

或：注意点：以上各式仅适用于在重力场中静止的不可压缩流体(密度ρ为定值)。常数静压强仅与垂直位置有关，而与水平位置无关。流体中，液体的密度随压强的变化很小，可以认为是不可压缩的流体；气体则不然，具有较大的可压缩性，原则上上式不成立，但是若压强的变化不大，密度可近似地取其平均值而视为常数时，以上各式仍可用。1132244535p1p2p①等压面：静止、连续的均质流体，处于同一水平面上的各点压力相等关于静力学方程的讨论实例：等压面的概念图中哪两点的压力相等？②p0变化某一数值，则p改变同样大小数值—压力的可传递性③在静止流体内部，各不同截面上的压力能和势能两者之和为常数。静压能势能pozoh112p1p2z2z1说明对于特定的液体，压强差可以由高度差来表示平衡方程的物理意义平衡方程的物理意义静压能势能定值平衡方程的物理意义应用：连通器例1-3开口容器内盛有油和水，油层高度h1为0.7m，密度ρ1为800kg/m3水层高度h2为0.6m，密度ρ2为1000kg/m3问：(1)下列两式是否成立？(2)计算水在玻璃管内的高度h例1-4:为测定敞口油罐内油面的高度，在罐底安装一U形管压差计。指示液为汞，密度为ρA，油的密度为ρ，U形管B侧指示液面上充以高度为h1的同种油。当罐内油面高度为H1时，U型管内指示液面差为R，试计算，当油罐内油面下降高度Hm时，U型管内B侧指示液面下降高度h为多少米？流体静力学基本方程式的应用U型管压差计U管底部装有指示液A，密度为ρA，U管两侧壁上部及连接管内均充满待测液体B，密度为ρB，图中aa‘两点均在连通着的同一种静止液体内，并在同一水平位置上，试求11’和22‘两位置之间的压强差1122p1p2z1z2RU形管压差计0011p1paz1R00若U形管压差计一端与大气相通，则可测得表压（或绝压）。倾斜液柱压差计R1Rp1p2倾斜液柱压差计α微差压差计p2RρcρA微差压差计p1倒U形管压差计倒U形管压差计1122p1p2z1z2R00A容器内盛有水，B容器内盛有油，密度为810kg/m3，中间为U型压差计，问：(1)当Pa=29×103Pa(表压)，R=0.25m，h=0.8m，求Pb(2)当Pa’=20×103Pa时，Pb不变，求R。液位的测量2为平衡器，平衡器中液体与容器中液体相同，U型管中装密度为ρA的指示液液位的测量12354压缩气体Pa=Pb在煤气输送中为排除煤气中的少量积水，采用水封设备，水由支路中排除，已知煤气压力为1×105Pa(绝对压强)，问水封管插入液面下的深度h为多少？大气压强为9.8×104Pa，水的密度为1000kg/m3流体流动基本方程单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量体积流量(Vs)流量质量流量(ws)单位时间内流体方向上流过的距离，称为流速(u)管中心处流速最大，管壁处流速为零平均流速：对于内径为d的圆形管道则有：稳态流动和非稳态流动稳态流动：各截面上流体的流速、压强、密度等物理性质不随位置变化；非稳态流动：流体在各个截面上的物理性质随位置的改变而变化。连续性方程稳态流动系统输入量与输出量相等质量守恒例1-11在稳态流动系统中，水连续的从粗管流向细管，粗管内径为细管内径的两倍，求细管内水的流速是粗管内水流速的几倍？应用连续性方程时的注意点：在衡算范围内，流体必须是连续的，充满管道；连续性方程描述的是流量一定时，管路各截面上流速的变化规律，与管路的安排、阀门的安装以及位置无关对于不可压缩流体，有当流量一定并且流速适宜时，输送流体的管路直径为伯努利(Bernoulli)方程式流动系统总能量衡算1kg流体进出系统时输入与输出的能量包括内能:U1,U2位能:mgZ动能:(1/2)mu2静压能:p1v1热能:Qe外力做功We分析1kg流体进出系统时输入与输出的能量内能物质内部能量的总和(分子平动能，转动能，振动能)

以U1，U2表示：内能是一个状态函数，取决于流体本身的状态。U1：1㎏流体输入系统的能量，J/㎏；U2：1㎏流体输出系统的能量，J/㎏单位质量流体所具有的内能U＝f（t,p），J/kg位能位能：流体因受重力作用，在不同的高度处具有不同的位能，相当于质量为m的流体自基准水平面升举到某高度Z所做的功：Ep=mgZ，J

单位质量(1㎏)流体的位能mgZ/m=gZ，J/㎏；则：gZ1：1㎏流体输入系统的位能gZ2：1㎏流体输出系统的位能动能动能：流体以一定的速度运动时，便具有一定的动能，质量为m，流速为u的流体具有的动能为：Ek=(1/2)mu2，J单位质量流体输入系统具有的动能单位质量流体输出系统具有的动能压强能(静压能)流体自低压向高压对抗压力流动时，流体由此获得的能量称为压强能流体推进到此截面所需的作用力为，位移为流体带入系统的静压能为：1㎏流体带入系统的静压能为1㎏流体带出系统的静压能为热：Qe：1㎏流体接受或放出的能量，J/㎏

Qe可为正可为负；吸热，Qe则为正值放热，Qe则为负值外功(净功)：We：1㎏流体通过输送设备(泵或风机)所获得或输出的能量，J/㎏；We可为正可为负；令则有伯努利(Bernoulli)方程式流动系统的机械能衡算式根据热力学第一定律伯努利方程对于不可压缩流体，比体积和密度为常数，则有式对于理想流体伯努利方程的讨论公式只适用于不可压缩的理想流体做稳定流动，并且无外功输入的情况位能+动能+势能=常数(机械能)位能动能势能对于非理想流体，由于存在流动过程中的能量损失，如果无外功输入，系统的总机械能沿流动方向逐渐减小对于实际流体，在管路流动中，上游的总机械能大于下游的总机械能伯努利方程的讨论流体本身具有的能量流体在两截面间获得或消耗的能量伯努利方程的讨论：有效功率，单位时间输送设备所做的有效功：流体的质量流量，单位为J/s伯努利方程的讨论对于可压缩性流体，两截面间的压强差小于原截面压强的20%，可用伯努利方程计算；但是→伯努利方程的讨论对于非稳态流动系统的任意瞬间，伯努利方程任然适用伯努利方程的讨论00静力学基本方程式伯努利方程的讨论以单位质量流体为衡算基准令则有：单位：m位压头动压头静压头压头损失有效压头以单位体积流体为衡算基准伯努利方程的讨论各项表示单位体积所具有的能量单位为Pa伯努利方程的三种基本形式伯努利方程解题要点截面的选取，便于建立方程求解；

基准水平面的选取；

两截面的压强，注意表压和绝对压强；伯努利方程的应用在流动的流体中，流速大的地方压强小；流速小的地方压强大V1V0航空中，在速度较快的一侧出现一个“负压”，这样使得物体两侧出现“压力差”，对飞机就是一种升力。伯努利方程的应用水在管道中由下向上自粗管内流入细管，粗管内径0.3m，细管内径0.15m，已知1-1’和2-2’截面上的静压强分别为1.69*105Pa和1.4*105Pa(表压)，两测压口的垂直距离为1.5m，流体流过两测压点的阻力损失为10.6J/kg，求水在管道中的流量。有一输水系统，水箱内水面维持恒定不变，输水管直径为60mm*3mm，输水量为18.3m3/h，水流经全部管道(不包括排出口)的能量损失为计算，式中u为管道内水的流速(m/s)，求高度H；若输水量增加5%，管径不变，水箱内水面升高多少？用泵将贮液池中常温下的水送至吸收至塔顶部，贮液池水面维持恒定，各部分的相对位置如题所示，输水管直径为76mm*3mm，排水管出口喷头连接处的压强为6.15*104Pa(表压)，送水量为34.5m3/h，水流经全部管道(不包括喷头)的能量损失为160J/kg，求泵的有效功率。水在虹吸管内做稳态流动，管路直径没有变化，水流在管径内流动时能量损失忽略不计，计算管内截面2-2’,3-3’,4-4’和5-5’处的压强。大气压强为1.0133*105Pa。图中所标示的尺寸均以mm计。有一敞口输水系统，输水管径57mm*3.5mm，管内阻力损失为hf为45*u2/2计算，式中u为管内流速，求水的流量为多少立方米每秒。欲使水量增加20%，应将水槽内水面升高多少。用离心泵把20度的水从贮槽内送至水洗塔顶部，槽内水面维持恒定。管路直径均为76mm*2.5mm，泵入口处真空表读数为24.66*103Pa，水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的阻力损失分别为hf1=2u2与hf2=10u2计算，式中u为吸入管与排出管的流速，排出管与喷头连接处的压强为98.07*103Pa(表压)。求泵的有效功率。30度的水由高位水槽经直径不等的两段管路，上部细管直径为20mm，下部粗管直径为36mm，不计所有阻力损失，管路中何处压强最低？流体流动现象本节的目的时为了了解流体流动的内部结构以便为阻力损失计算打下基础。1.4.1.流动类型与雷诺数1.4.2.流体在圆管中流动流速分布1.4.2.边界层雷诺实验水箱装有溢流装置，以维持水位恒定，箱中有一水平玻璃直管，其出口处有一阀门用以调节流量。水箱上方装有带颜色的小瓶，红色液体经细管注入玻璃管内。

雷诺试验装置（a）层流；（b）过渡流；（c）湍流层流（或滞流）如图（a）所示，流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合；湍流（或紊流）如图（c）所示，流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。过渡流是介于这两种流型之间的流动。从实验中观察到，当水的流速从小到大时，有色液体变化如图所示。实验表明，流体在管道中流动存在两种截然不同的流型。影响流体流动状况的主要因素管径；管路粗糙程度；流体的黏度；密度；雷诺准数

流体的流动类型可用雷诺数Re判断。

Re准数是一个无因次的数群。无量纲量雷诺数的物理意义单位时间通过单位质量截面积流体的质量单位时间通过单位质量截面积流体的动量流体内部的速度梯度与流体内的粘滞力成正比惯性力与粘性力的比值大量的实验结果表明，流体在圆形直管内流动时，当Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区；当Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；当2000<Re<4000时，流动可能是层流，也可能是湍流，与外界干扰有关，该区称为不稳定的过渡区。在生产操作中，常将Re>2000（有的资料中为3000）的情况按湍流来处理。uθ1θ2

θ点A处流体质点的速度脉动曲线示意图湍流的描述主要特征：质点的脉动瞬时速度=时均速度+脉动速度湍流的描述层流与湍流的区别：(a)层流(b)过渡流(c)湍流湍流：主体做轴向运动，同时有径向脉动；特征：流体质点的脉动。层流：流体质点做直线运动；流体分层流动，层间不相混合、不碰撞；流动阻力来源于层间粘性摩擦力。

过渡流：不是独立流型（层流+湍流），流体处于不稳定状态（易发生流型转变）。流体在圆管内流动时的速度分布流体柱两端压强差：层流时剪应力：作用在流体柱上的阻力：流体在圆管内流动时的速度分布作用在流体柱上的阻力：流体等速运动时，推动力与阻力相等：公式变化即有：流体在圆管内流动时的速度分布对于微分方程：边界条件：时，时，积分得到：Re≤2000uumaxd层流时流体在圆管中的速度分布可见，层流流动的速度分布为一抛物线；壁面处速度最小，0管中心处速度最大，层流速度分布公式管截面平均流速厚度为dr的环形截面积dr层内的流速为通过此截面的体积流量为对于边界条件：问：为什么采用环形截面计算，而不采用圆形截面计算？如何得到管截面平均流速管截面平均流速将Vs与A带入计算公式，可得：将ur带入上式，可得：最大流速平均流速层流时，圆管截面平均流速与最大流速之间的关系umax=2u湍流流速分布Re值越大，曲线顶部越平坦靠近管壁处，质点速度迅速下降，曲线较陡u/umaxReRemax1061051041031021070.90.80.70.60.5106105104103102107湍流流速分布边界层的概念1904年，L.Prandtl指出，对于粘性很小的流体(如空气、水），粘性对流动的影响仅限于贴近固体表面的一个薄层内，这一薄层以外，粘性完全可以忽略。在固体壁面附近，显著地受到粘性影响的这一薄层。边界层：

形状阻力（球体）边界层的概念ususus层流边界层湍流边界层层流内层Ax0δ平板上的流动边界层

①边界层的形成条件流动；实际流体；流过固体表面。

②形成过程流体流经固体表面；由于粘性，接触固体表面流体的流速为零；附着在固体表面的流体对相邻流层流动起阻碍作用，使其流速下降；对相邻流层的影响，在离开壁的方向上传递，并逐渐减小。最终影响减小至零，当流速接近或达到主流的流速时，速度梯度减少至零。③流动边界层流体的速度梯度主要集中在边界层内，边界层外，向壁靠近，速度梯度增大；湍流边界层中，速度梯度集中在层流底层。ususus层流边界层湍流边界层层流内层Ax0δ平板上的流动边界层ususus层流边界层湍流边界层层流内层Ax0δ平板上的流动边界层δ为边界层的厚度边界层外沿流速平板上：流体最初接触平板时，x=0处，u0=0;δ=0；随流体流动，x增加，δ增加（层流段）；随边界层发展，x增加，δ增加。质点脉动，由层流向湍流过渡，转折点距端点处为x0；充分发展：x＞x0，发展为稳定湍流。ususus层流边界层湍流边界层层流内层Ax0δ平板上的流动边界层边界层的发展ususus层流边界层湍流边界层层流内层Ax0δ平板上的流动边界层边界层厚度δ随x增加而增加层流：湍流：流体在平板上的流动流体在圆形直管的进口段内的流动u∞uu∞∞uu∞x0δδδd圆管进口处层流边界层的发展初始阶段：速度分布均匀，边界层很薄；中间阶段：粘性加大，边界层变厚，形成明显的速度梯度；距入口X0处：边界层占据圆管截面；对于层流流动层流时湍流时不管层流还是湍流，边界层厚度等于圆管半径。对于完全发展了的流动：边界层的分离(现象)从静止开始边界层发展情况边界层的分离(现象)圆柱后部：猫眼协和式客机着陆是的气流场边界层的分离A点：流速为0，动能转化为静压能，称为驻点；A—B段：边界层逐渐形成，流速逐渐增加，静压力逐渐减少；流体流经圆柱形物体边界层的分离B点：流速最大，静压能最小；B—C段：流道逐渐增大，部分动能转化为静压能，部分动能用来克服流体内摩擦带来的流动阻力；流体流速迅速下降，在C点下降为0；边界层的分离C点：流速为0，静压能很大，新的停滞点，后续流体离开壁面C—D段：流体空白区，流体发生倒流，形成漩涡，损失能量；边界层的分离粘性流体流经固体表面的阻力：摩擦阻力损失、形体阻力损失；实验证实，在同种流体中相同来流速度流过相同迎流截面物体受到的阻力并不相同。容易误认为B物体的阻力大,但事实正好相反。VA

B

迎流截面相等为什么？

粘性流体流过物体时，物体受到的阻力由两部分组成：摩擦阻力和形状阻力。形状阻力的产生与边界层分离现象有密切关系园盘形状阻力

大攻角下流线型体的形状阻力

形状阻力（球体）流线型物体的形状阻力细长体阻力管路类型类

型结构简单管路单一管路单一管路是指直径不变、无分支的管路串联管路虽无分支但管径多变的管路复杂管路分支管路流体由总管分流到几个分支，各分支出口不同并联管路并联管路中，分支最终又汇合到总管流体在管内的流动阻力简单管路复杂管路流体在管内的流动阻力管路180º回弯管三通四通异径管90º弯头法兰卡箍活接头管帽45º弯头管件

闸阀

截止阀

止回阀

球阀

旋塞阀全启式安全阀阀门流体在管内的流动阻力uF0xu=0yYdudy平板间的流体剪应力与速度梯度流体阻力形成的原因：根本原因：内摩擦力形成条件：固体壁面流体粘性相对运动流体在管内的流动阻力流体阻力的种类：直管阻力：流体流经一定管径的直管时，内摩擦力形成的阻力局部阻力：流体流经管路中的管件、阀门、管截面的突然变化所引起的阻力。总能量损失：流体在管内的流动阻力单位质量流体流动损失的机械能单位重量流体流动损失的机械能单位体积流体流动损失的机械能流体在管内的流动阻力根据伯努利方程有：流体流动压力差成因？流体在直管中的流动阻力在1-1和2-2截面之间列机械能衡算式：up1p21122FFdd直圆管内阻力公式的推导直圆管内阻力计算公式推导因所以流体柱受到的与流动方向一致的推动力：流体柱受到的与流动方向相反的阻力：流体恒速流动时：又：所以J/kgmPa范宁公式计算流体流动阻力的一般公式摩擦系数：摩擦系数量纲为1对于层流和湍流，λ要分别讨论；λ也受管壁粗糙度的影响管壁粗糙度对摩擦系数的影响管壁粗糙度绝对粗糙度，ε相对粗糙度，ε/d化工管道分类：光滑管：玻璃管、黄铜管、塑料管粗糙管：钢管和铸铁管粗糙度对λ的影响：

层流时：绕过突出物，对λ无影响。

湍流时：◆当Re较小时，层流底层厚，形体阻力小，突出物对λ的影响小；◆当高度湍流时，层流底层薄，突出物充分暴露，形成较大的形体阻力，突出物对λ的影响大。层流时：λ与管壁粗糙度无关；只与流体流动状态有关；即：λ与R