化学工程基础（一）课件.ppt
化 学 工 程 基 础,第一讲,本课程主要教授内容,第二章 流体流动与输送 16学时 第三章 传热过程 12学时 第四章 传质过程 6学时第五章 吸收 17学时,目录,1.流体静力学1-1 密度和相对密度1-2 压强1-3流体静力学方程（重点）1-4流体静力学方程应用举例,第二章 流体流动与运输,前言:1、什么是流体？没有固定形状，能够自由流动的物体，通常是指气体和液体。2、为什么要研究流体？ 使化学反应趋于均匀 便于运输 能实现生产过程中的连续化和自动化,3、怎样研究流体的运动规律 不是流体分子的微观运动，而是流体在生产装置内的整体机械运动。4、理想流体无粘性在流动中不产生摩擦阻力的流体,第一节 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 单位体积流体所具有的质量称为密度，用“”表示。 =m/v 单位kg/m3 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。=（p，T）,液体 P对液体的影响较小，常忽略不计，=（T）这种流体称为不可压缩流体。 化工生产中，处理的流体多半是几种组合的混合物。对于混合液体，其平均密度为： 1/=W1/1 +W2/2 +Wn/n1，2，n-是液体混合物中各组合的密度，kg/m3 W1，W2，Wn-是液体混合物中各组合的质量分数。,气体 它具有压缩性和膨胀性，=（p，T）-称为可压缩性流体。 对于理想气体 =PM/RTa）平均摩尔质量 M=M1y1+M2y2+Mnynb）平均密度 =1y1+2y2+nyn 1，2，n-各部分的密度。 y1，y2 yn-各部分的摩尔分数（或体积分数）,相对密度 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。“d”表示。如:比重就是一种相对密度；在化工生产中的相对密度是指某物质密度与4时纯水密度之比。,1.2.压强, 压强的定义流体垂直作用于单位面积上的压力-称为压强 P=F/A单位：SI中“N/m2”也称为帕斯卡，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（atm）=101325N/m2（Pa）=101.325kPa=10332.5kgf/m2 =10.33mH2O柱 =760mmHg柱,工程上为了方便，将1kgf/cm2近似作为1大气压，称为工程大气压， 1工程大气(atm)=1kgf/cm2=98.07kPa=10mH2O柱=735.6 mmHg柱。,例题分析,1.一个物理大气压是760毫米汞柱。问其相当于多少Pa?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绝对压强。工业设备上所用的压力表测得的压强值称为表压，所谓表压就是流体的绝对压强与大气压之差。表压:当被测流体的绝对压强“”外界大气压时，压力表上测得值。 表压 = 绝对压强 - 大气压 或 绝对压强 = 大气压 + 表压, 绝对压强、表压、真空度,真空度:当被测流体的绝对压强“”外界大气压时，真空表上测得值称为。 真空度 = 大气压 - 绝对压强 或 绝对压强 = 大气压 - 真空度。,绝对压强，表压强，真空度之间的关系,注意事项：,压力表上刻度为0点时，绝对压强就相当于大气压。大气压数值是个可变量，它是由气温、湿度和所在地区的海拔高度决定的，测量计算时，应以当地的大气压为准。记录时，必须注明“真空度”和“表压”字样。为了避免绝对压强、表压、真空度三者的混淆，对于表压和真空度必须标注，如450mmHg（真空度），2800Pa（表压），记录真空度时，还应注明当时当地大气压。,（1）定义 方法一：如图所示的容器中装有静止的流体,A,h,1.3流体静力学方程,p2 p1g(Z1-Z2),p2-p1 g h,方法二受力分析：1）向上作用于薄层底面的总压力 p A2）向下作用于薄层顶面的总压力（p+dp）A3）薄层向下作用的重力gdz A平衡时：所有力相等 p A= （p+dp）A + gdz A积分得：p2=p1+g（z1-z2） 流体静力学基本方程, 在静止的流休内部任一点压力的大小，与该点距液面的深度有关，其深度一样，其压力也相同，压力相等的水平面称为等压面；与流体密度有关当流体上方的压力有变化时，必将引起流体内部每点发生同样大小的变化，表明液面上所受压强能以同样大小传递到液体内部。,（2）公式分析,p2-p1 g h, 气体一般情况也可用，但压强变化大时不适用。静力学方程也可写成 h= (pp0) / g 说明，压强差的大小可用一定高度的液柱来表示。可引推断出压强的大小也可用一定高度的液柱表示。注意：当用液柱的高度来表示压强时或压强差时，必须注明是什么流体，否则就失去了意义。,1.4 液体静力学基本方程的应用,U型管压差计 U型管压差计在化工厂普通被使用，作为测量流体压强的仪表，U型管内装有指示液。常用的指示液有：水、着色水、油、CCl4和Hg作为指示液的条件是：与被测流体不相容 ；不起化学反应；示液,= p1 p2 =（0-）gR若流体为气体0-0，p=0gR, 液面计 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。, 液封,作用：封闭作用-防止气体泄漏 止逆作用-防止气体倒流 泄压作用液封高度可根据静力学基本方程式进行计算。设器内压力为 p（表压），水的密度为 ，则所需的液封高度 h0 应为,下次预习要点,2.1 流体的流量与流速2.2 定常态流动与非定常态流动2.3 流动型态（重点）2.4 牛顿黏性定律（难点）2.5流动边界层及边界层分离,谢谢各位同学！,
