化工原理(天大)03

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1、今日作业：p76~775，7流体静力学基本方程ppgz(z)2112ppgh(2)0在静止的、连续的同一液体中处于同一水平面dcba上的各点“压强相等”。))))微倾倒普流体静力学基本方程的应用差斜U通压型UU一、压强与压强差的测量差型管型计管压管二、液位的测量。压差压差计差三、液封高度的计算计；计；；1.3流体流动的基本方程三、液封高度的计算液封—利用一定高度的液层对设备进行密封，以维持设备内的压强(＞或＜常压)或控制其内的液位。气气★维持压力容器(设液p水备)内压力不超标称溢流0“安全液封”h00安全液封例：（p24例1-8）为控制乙炔发生炉内压强≤10.7kP

2、a(表)，求装在炉外的液封管插入槽内水面下的深度。解：最大压力时，炉内压力P1oho与液封管出口侧同水平高度(O-O面)的液体压强相同。3pgh10.7101w3310.71010.710h1.09mg10009.81w气水例（p24例1-9）真空蒸发产生的水蒸气，送入混合冷凝器与顶部淋下冷P水直接接触冷凝。冷凝器顶部与真空1泵相通把不凝气抽走，下部装有液封以防将外部空气吸入。若冷凝器内真h空度为80kPa，试求液封高度h=？m。Pa解：冷凝器的压强就是水腿内液面的压强3pap1wghpap18010wgh3pp8010a1h8.1

3、5mg10009.81w补充：流体在离心力场内的静力学平衡当液体随旋转离心装置转动时，会形成抛物形的自由表面，转动速度相当高时，液体的自由表面几乎成为与转动轴平行的圆柱形表面。这里讨论圆柱形表面，并忽略离心力场以外的其它力场的影响。在旋转形成的圆柱形液层中取一个环形柱状微圆体，p其高b，厚dr，距转动轴平均p1b2半径为r，若旋转角速度为，液体密度，则该微元体的质r1dr量dm可表示为：r2rdm2rbdr∵液体在离心力场中处于相对静止状态，∴该微元环两侧面受到的压力差应该等于微元体所受到的离心力。22dP2rbdpdFrdm2rbrdr22rb

4、dp2rbrdrpp1b22dprdrp22r2r1drdprdrprr2r112p2p1222r1r2(r2r1)r2r122可见，液体在离心力场中所受压强差与其、旋转角速度及液层距转动轴半径r的大小成正比。1.3流体流动基本方程化工生产中，因工艺需要，常要求流体物料在不同的设备间流动。这需对流体施加外力（或提供能量）方可实现。这是因为：流动流体与流道壁面间存在摩擦阻力；流体由低位流向高位需提高势能；流体由低压升至高压又需压能补充。因此，流体流动过程中的能量损失关系，流速、压强的变化规律以及为输送流体提供的能量是化学

5、工程的重要问题。这些要求对流体流动规律进行研究。本节主要讨论流体在管内流动的规律。反映流体流动规律的方程有：连续性方程、柏努利方程。1.3.1流量与流速流量—单位时间通过管道任一截面的流体量。体积流量V(或V),m3/s(或m3/h);sh质量流量w,kg/s。s二者有：Vwss流速—单位时间内流体在流动方向上流过的距离，m/s。流体在管内流动时，管中心流速最大，壁处为0。一般不加说明为平均流速：VSuAwVuAGAssG—质量流速，使用它可避免气体流速随p、T变化带来的麻烦。显然：Gu对于圆形管道，有：Vsu2(/4)d4Vsd(1-17)uu↑→流

6、动阻力↑→动耗↑→操作费↑；选流速求d时，u↓→d↑→投资费↑常用流速范围见表1-1（p26)1.3.2连续性方程对稳态流动系统的异径管段作物料衡算：（流体流速、压强、密度等只是位置的函数，与时间无关。）物衡范围：12wws2s1管内壁，1-1～2-2时间基准：1s12wwws1s2swuAuAuAC(1-25a)s111222此为连续性方程通式。对于不可压缩流体，可简化为：VuAuAuAC(1-25b)s11221连续性方程反映了稳态流动的情况下，流量一定时管路各截面流速的变化规律。常用它求：不同A下的u或不同u下的A(或d)。液体在圆管中流动

7、：2ud2221u(d)u(d)112244u1d21.3.3柏努利方程(能量衡算方程)★2一、流动系统的总能量衡算2物衡范围：流道内的1-1～2-2，时间基准：1sZ以1kg质量为单位作能量衡算21.随流体输入/出的能量：1Z0101⑴内能U物质内部的能量总和。是原子与分子运动及其相互作用的结果。宏观：U=f(T)。1kg流体输入/出的内能分别用U,U表示，单位：J/kg。12⑵位能（即势能）mkg流体的位能相当于将其从基准面升举到其所在高度Z