化工原理天大修订版第一章流体流动

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1、ChapterOne流体流动FluidFlow22221.序言流体的定义：气体和液体的总称.流动性，即抗剪抗张（shearstresses)能力都很小。无固定形状，随容器的形状而变化。在外力作用下流体内部发生相对运动。研究流体流动的重要性：工业中流体状态多。(管路输送、设备、传热)单元操作涉及流体多。(混合、过滤、传热、传质)23333概述：流体力学是力学的一个分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律。流体力

2、学(fluidmechanics)：34444流体力学理论的形成阿基米德牛顿欧拉柏努利与其他学科交叉，发展。45555流体连续性假设假设流体是由大量质点组成的彼此间没有空隙，完全充满所占空间的连续介质。目的：为了摆脱复杂的分子运动，而从宏观的角度来研究流体的流动规律。大量分子构成的集团，但其大小与管路线容器的尺寸相比仍微不足道。56666流体流动的实质实质：并非指其内部分子的运动（静止流体的分子是运动的）。而是流体内部无数质点运动的总和。67777研究流体流动的重要意义流体的输送：研究流体的流动规律以便进

3、行管路的设计、输送机械的选择及所需功率的计算；压强、流速及流量的测量：为了了解和控制生产过程，需要对管路或设备内的压强、流量及流速等一系列的参数进行测量，这些测量仪表的操作原理又多以流体的静止或流动规律为依据的；为强化设备提供适宜的流动条件：化工生产中的传热、传质过程都是在流体流动的情况下进行的，设备的操作效率与流体流动状况有密切的联系78888流体力学研究内容fluidstaticsfluiddynamics（流体静力学）（流体动力学）.外力作用下静止的流体运动的流体89999本章研究的内容流体的静止规

4、律；流体的流动规律；压强、流量、流速等的测量；流体输送机械和管道特性和有关计算；如何利用有关规律去强化生产过程，解决实际问题9101010101.pressure2.densityandspecificvolume3.hydrostaticequilibrium4.application2.流体静力学基本方程式(Hydrostaticequilibrium）10111111112.1Pressurepressure(P)andforce(F)units:P—Pa（帕）,F—N(牛顿)压强单位的转换：1at

5、m=101325Pa=10330kgf/m2=10.33mH2O=760mmHg1112121212Differentexpressionofpressure:绝对压力(absolutepressure)，真空度(vacuum)，表压(gaugepressure)，大气压(atmosphere)绝对压力-大气压=表压大气压-绝对压力=真空度真空度=-表压1213131313例题1在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔顶的真空表读数为80×103Pa。在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为若干？

6、兰州地区的平均大气压强为85.3×103Pa，天津地区的平均大气压强为101.33×103Pa。解：根据兰州地区的大气压强条件，可求得操作时塔顶的绝对压强为绝对压强=大气压强－真空度=85300-80000=5300Pa在天津操作时，要求塔内维持相同的绝对压强，由于大气压强与兰州的不同，则塔顶的真空度也不相同，其值为真空度=大气压强－绝对压强=101330-5300=96030Pa141414142.2密度（density）与比容（specificvolume）ρ=m/Vkg/m3typeoffluid

7、;P;T;1415151515不可压缩性流体(Incompressiblefluid)一般流体的体积（密度）都是随压强和温度的变化而变化的。对于液体（如水），压强的变化对其密度的影响很小，可以忽略不计，流体的特性称为不可压缩性。液体被视为不可压缩流体，其密度只与温度有关，即ρ=ρ(T)1516161616可压缩性流体(Compressiblefluid)它的密度随温度和压强的不同而出现较大的差别，气体是可压缩流体。一般在压强不太高，温度不太低的情况下，可以按理想气体处理。即ρ＝ρ(p,T)17171717

8、2.2.1气体密度的计算当压力温度适中，按照理想气体状态方程，pV=mRT/M→ρ=pM/RTp—kPaT—KM—kg/kmol（摩尔质量）R—8.31kJ/kmol·K1718181818标准状态下：ρ=pMT0/22.4Tp0质量一定时，温度、压力和体积变化关系：pV/T=p’V’/T’19191919比例法计算:ρ=ρ0PT0/P0Tρ0=M/22.4kg/m3(标态下，T0=273K,P0=101.325×103Pa,