化工原理全套课件.ppt

化工原理全套课件-第三版.ppt

化工原理,全套精品课件,0 绪 论,一化工生产过程,1.化工生产过程:对原料进行化学加工获得有用产品的过程称为化工生产过程,乙烯,氯,提纯,提纯,单体合成,反应热,分离,裂解,精制氯乙烯,聚合,脱水干燥,成品,分离,氧氯化,提纯,乙烯,空气,

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1、化工原理,Principles of Chemical Engineering,第一章流体流动Fluid Flow,-内容提要-流体的基本概念静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算,第一章 流体流动.学习要求,1.本章学习目的 通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流体流动过程的有关问题，诸如：（1）流体输送：流速的选择、管径的计算、流体输送机械选型。（2）流动参数的测量：如压强、流速的测量等。（3）建立最佳条件：选择适宜的流体流动参数，以建立传热、传质及化学反应的最佳条件。此外，非均相体系的

2、分离、搅拌（或混合）都是流体力学原理的应用。,2 本章应掌握的内容（1）流体静力学基本方程式的应用；（2）连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、解题要点；（3）两种流型的比较和工程处理方法；（4）流动阻力的计算；（5）管路计算。3.本章学时安排 授课14学时，习题课4学时。,1.1 概述,流体流动规律是本门课程的重要基础，主要原因有以下三个方面：（1）流动阻力及流量计算（2）流动对传热、传质及化学反应的影响（3）流体的混合效果,化工生产中，经常应用流体流动的基本原理及其流动规律解决关问题。以图1-1为煤气洗涤装置为例来说明：流体动力学问题：流体（水和煤气）在泵（或鼓风机）、流量计以及管道

3、中流动等；流体静力学问题：压差计中流体、水封箱中的水,图1-1 煤气洗涤装置,确定流体输送管路的直径，计算流动过程产生的阻力和输送流体所需的动力。根据阻力与流量等参数选择输送设备的类型和型号，以及测定流体的流量和压强等。流体流动将影响过程系统中的传热、传质过程等，是其他单元操作的主要基础。,图1-1 煤气洗涤装置,1.1 概述,1.1.1 流体的分类和特性,气体和流体统称流体。流体有多种分类方法：（1）按状态分为气体、液体和超临界流体等；（2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体；（3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘 性流体（或实际流体）；（4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体

4、；流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而构成了流体力学原理研究的复杂内容之一,1.1.2 流体流动的考察方法,流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。在物理化学（气体分子运动论）重要考察单个分子的微观运动，分子的运动是随机的、不规则的混乱运动。这种考察方法认为流体是不连续的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将非常复杂。1.1.2.1 连续性假设(Continuum hypotheses)在化工原理中研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常将流体视为由无数质点组成的连续介质。连续性假设:假定流体是有大量质点

5、组成、彼此间没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的数学工具加以描述。,1.1.2.2 流体流动的考察方法 拉格朗日法 选定一个流体质点，对其跟踪观察，描述其运动参数（位移、数度等）与时间的关系。可见，拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态。欧拉法 在固定的空间位置上观察 流体质点的运动情况，直接描述各有关参数在空间各点的分布情况合随时间的变化，例如对速度u，可作如下描述：,1.1.2 流体流动的考察方法,任取一微元体积流体作为研究对象，进行受力分析，它受到的力有质量力（体积力）和表面力两类。（1）质量力（体积力）与流体的质量成正比，

6、质量力对于均质流体也称为体积力。如流体在重力场中所受到的重力和在离心力场所受到的离心力，都是质量力。（2）表面力 表面力与作用的表面积成正比。单位面积上的表面力称之为应力。垂直于表面的力p，称为压力（法向力）。单位面积上所受的压力称为压强p。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。,1.1.3 流体流动中的作用力,1.2.流体静力学基本方程(Basic equations of fluid statics),*本节主要内容 流体的密度和压强的概念、单位及换算等；在重力场中的静止流体内部压强的变化规律及其工程应用。*本节的重点 重点掌握流体静力学基本方程式的适用条件及工程应用实例。*本节的难点 本节点无难点。,1.2 流体静力学基本方程,流体静力学主要研究流体流体静止时其内部压强变化的规律。用描述这一规律的数学表达式，称为流体静力学基本方程式。先介绍有关概念：,1.2.1 流体的密度,单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。以表示，单位为kg/m3。（1-1)式中-流体的密度，kg/m3；m-流体的质量，kg；V-流体的体积，m3。当V0时，m/V 的极限值称为