化工原理课件

青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动1/概述流体流动所涉及基本物理量流体静力学基本方程及其应用青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动2/质量传递热量传递动量传递三传液体气体流体概述流体特征：Natureoffluids流动性：抗剪、抗张的能力很小无固定形状在外力作用下，内部发生相对运动青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动3/一.应用（研究流体流动基本原理的应用）流体输送计算能量，选择输送机械压力、温度、流量的测定青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动4/二.本章讨论的前提——连续性假设视流体为由无数质点（分子集团）所组成的连续介质。u流体微团（或流体质点）的特点：宏观上足够小以致于可将其看成一个几何上没有维度的点；相对微观分子足够大表现出大量分子的统计学性质；青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动5/第一节流体静力学基本方程1．密度(Density):单位质量流体所具有的质量用表示，属于物性一．流体静力学所涉及主要物理量（密度、比容、比重、重度）VmSI:【kg/m3】),(PTf同一种流体：青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动6/1、液体的密度压力影响较小，可视为不可压缩性流体)(Tf获取的方法：纯组分：查物性数据手册混合液体：公式计算nnmaaa22111以单位质量流体（1kg）为基准：混合前后体积不变：ia其中：为组分i的质量分数iiimma青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动7/例1：计算293K时60％（质量分数）的醋酸水溶液的密度。解：查取293K时，998kg/m3，1049kg/m3＝水＝醋酸故293K时醋酸水溶液的密度为：醋酸醋酸水水＋aam1104960.099840.0＋31028mkgm＝青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动8/2、气体的密度可压缩性流体：),(PTf计算气体密度时，注意：必须表明气体的状态存在标准状况下及操作条件下的密度之间的转换在压强不太高（10atm），温度不太低时，按理想气体处理青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动9/（a）理想气体的求取由理想气体状态方程：RTMmnRTPVRTPMatmP10KT2730000RTMP000TPPT000TPPT青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动10/（b）理想气体混合物的求取以单位体积混合气为基准：nniimyyyy2211iy－各组分的体积分数前提是：混合前后气体的质量相等iiiiiiiPPVVnny另外：nniimyMyMyMyMM2221青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动11/例2在盐酸制造过程中，氯化氢气体混合物（其中含25％HCl；75％空气，均为体积百分数），在50oC及743mmHg(绝压)的条件下进入吸收塔，试计算气体混合物的密度。解：已知MHCl=36.5M空气＝29，yHCl=0.25，yair=0.75T=273+50=323K,P=743mmHg2221yMyMMm000TPPTmm4.220mmM22110yymMm=30.8751.14kg/m3青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动12/2、比容（）定义：单位质量流体的体积1【m3/kg】3、比重（d）定义：相对密度OHd2OH2:4oC时水的密度，1000[kg/m3]4、重度（）g定义：单位体积流体的重量【kgf/m3】青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动13/二、压强(pressure)1、定义：单位面积上受到的垂直作用力2、表达式：AFPPamN2/SI:PabarOmHmmHgcmkgfatm1013250133.133.10760033.1122OmHmmHgPaatcmkgf242106.73510807.911青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动14/3、绝对压强、表压、真空度绝对压强：以绝对零压为起点计算的压强，流体的真实压强表压：当被测流体的绝对压强大于外界大气压时，用测压表测得的压强表压强＝绝对压强－当地大气压强真空度：当被测流体的绝对压强小于外界大气压时，用真空表（计，规）测得的压强真空度＝当地大气压强－绝对压强青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动15/绝对压力为零（绝对真空）大气压绝对压力表压绝对压力真空度注：大气压必须指当时、当地的大气压真空度称为负压＝－表压以后应用中必须指明P的性质（P表、P真、P绝）青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动16/dzz二、流体静力学基本方程(HydrostaticEquilibrium)1、方程的推导静止流体内部取厚度为dz的微元根据静止状态下受力平衡原理：0iF对流体微元Adz进行受力分析（向下方向为正）：下底面总压力:-pApp+dp上底面总压力:(p＋dp)A自身重力：gAdzgdz0gdzdpz1z2p1p2dzgdpzzpp2121不可压缩流体：＝常数常数gzp给定边界条件：2211gzpgzp青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动17/2211gzpgzp流体静力学基本方程：【J/kg】zgzzgpp)(1221zgpp21ghpp002pphgpp12【Pa】【m液柱】青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动18/说明：1重力场中，流体必须是静止的、连续的、同一种流体，且＝常数ghpp02由式可知，流体中任一点的压强大小与液面压强、本身密度及深度h有关，故流体中同一水平面上各点的压强相等，称为等压面。3由式hgpp12知，压强或压差可用液柱高度表示，但必须注明何种液体。4容器中气体密度变化不大，可近似认为常数，故以上公式也适用于气体。青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动19/gRpppa)(11表ghgRppa011.2.3流体静力学基本方程的应用ApplicationsofFluidStatics单管压力计U型管压力计1、压力计(Manometers)paRA1•..单管压力计paA1hR230U形压力计青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动20/21z2z1R330gRgzpRzgp02211gRgzpgzp022111.2.3流体静力学基本方程的应用2．压差计(1)U形压差计gRzgPP021若被测管段水平放置gRPP021青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动21/p1p2z11z1R2gRpp1221p1Rp2R0倾斜式压差计(2)双液柱压差计1略小于2读数放大青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动22/1.2.3流体静力学基本方程的应用液位的测量液封高度的计算青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动23/下节课内容P14，15P17-20预习作业P701-4青岛科技大学本科生课程化工原理第一章流体流动24/