化工原理-流体流动.ppt

第一章流体流动
流体流动问题:
1、流体(水)的流动与输送;
2、生产过程中物料的输送;
3、搬运各种物体;
4、气液固,物质的转移与变化;
5、风……
6、阻碍流动的问题;
7、………….
日常生活、工业生产等等
天气闷热、地震、洪水、战争
第一章流体流动
流体:液体、气体(具有流动性无固定形状)
流体的流动是各单元操作中普遍涉及的现象,化工生产中所处理的原料、半成品以及产品大多数是流体。
涉及流体流动的规律主要有:
1、流动阻力及流量计量——流体输送需要进行管路设计、输送机械的选择以及所需功率的计算。
2、流动对传热、传质及化学反应的影响——化工设备中的传热、传质以及反应过程在很大程度上受流体在设备内流动状况的影响。流动的强化问题
3、流体的混合——流体流动基本规律支配流体与流体、流体与固体颗粒在各类化工设备中的混合效果。
第一章流体流动
无论是管道输送、流量测定、还是输送流体所需的功率的计算和输送设备的选型及操作,都与流体的基本原理和规律密切相关,不仅如此,许多单元操作都同流体流动有关,各种传热和传质过程都是在流体流动的情况下进行的,强化设备的传热和传质过程往往需要先研究流体的流动条件及规律。
流体流动的基本原理和规律是“化工原理”的基础。
连续性假定
从工程出发研究流体流动,主要是研究流体的宏观运动规律。因此,我们把流体视为由无数微团(或称质点)组成的,彼此无间隙、完全充满所占空间的连续介质。(连续性假设)质点是一个含有大量分子的流体微团,微团的尺寸比分子自由程大得多,但远小于设备的尺寸。
本章主要讨论流体流动过程的基本原理和流体在管内流动的规律,并运用这些原理与规律去分析和计算流体的输送问题。
流体流动的基本原理及其流动规律的应用:
1、流体输送:管道连接,选用适宜流速,确定管径
输送设备:计算外功,选输送设备
2、压强、流速、流量测量:合理选用、安装测量仪
表
3、为强化设备提供适宜的流动条件
流体流动中的作用力:
1、体积力:作用在流体的每一个质点上,与流体的质量成正比。也称质量力。重力和离心力
2、表面力:压力和剪力
表面力与表面积成正比。垂直于表面的力称为压力;平行于表面的力称为剪力或切力。
单位面积上所受的压力称为压强;单位面积上所受的剪力称为剪应力。
第一节流体静力学基本方程式
一、流体的密度
流体单位体积所具有的质量称为密度。
1、表达式: kg/m3
△V→0时,流体某点的密度。
常用流体的密度,可由有关书刊或手册中查得,本书附录中列出某些常见得气体和液体的密度,可供做****题时查用。
2、液体、气体的密度
对于任一种流体ρ=f(P,T)
●液体:通常压力对液体的密度影响很小,可忽略不计,故称液体为不可压缩流体。(工程上考虑问题常用的方法) 即温度对液体的密度有一定的影响ρ=f(T) 在介绍液体密度时应标明对应的温度条件。●气体:具有可压缩性及膨胀性,其密度随压力和温度的不同差别很大。 得不到气体的密度数据时,可按理想气体状态方程式计算(条件:压力不太高,温度不太低)
M——气体的分子量;R——气体常数;下标“0”表示标准状态