化工原理概述与基本概念

和管壁粗糙度无关；层流时：只与Ｒｅ值有关和管壁粗糙度无关；值有关，ｄｕｐＲｅ（２）湍流时的λ与Ｒｅ值和相对粗糙度（ε／ｄ）有关，具体数据在关联湍流时的λＲｅ值和相对粗糙度ε／ｄ）有关，值和相对粗糙度（图中查取（图见Ｐ６２，粗糙度εＰ５５表格表格）。

图中查取（图见Ｐ６２，粗糙度ε见Ｐ５５表格）。

２、非圆形管道的当量直径在化工生产中经常会遇到非圆形管道或者设备。

在化工生产中经常会遇到非圆形管道或者设备。

当量直径ｄｅ是水力半径的当量直径ｄｅ是水力半径的４倍。

是水力半径的４ｒＨ＝流动截面面积润湿周边长度ｄｅ＝４ｒＨ三、流体流动的局部阻力损失计算流体在管路中流动，在管件处由于流速、方向的改变，流体在管路中流动，在管件处由于流速、方向的改变，使流体受到的阻力损失，为局部阻力损失。

表示为ｈ力损失，为局部阻力损失。

表示为ｈ′ｆ１、阻力系数法克服局部阻力所引起的能量损失，可以表示为动能的倍数，克服局部阻力所引起的能量损失，可以表示为动能的倍数，即：或：ｈ′ｆ＝？ｐ′ｆ＝？ｕ２２ρｕ２２式中ζ称为局部阻力系数。

式中ζ称为局部阻力系数。

关于ζ的讨论：关于ζ的讨论：（１）、突然扩大或突然缩小，式中的流速ｕ应该以小截面处的流速为准，根）、突然扩大或突然缩小式中的流速ｕ应该以小截面处的流速为准，突然扩大或突然缩小，据小管与大管的截面积之比，在图中查取（图见Ｐ６７）。

据小管与大管的截面积之比，在图中查取（图见Ｐ６７）。

（２）、进口与出口，流体从容器中流出，或流入容器中，可按照大截面积）、进口与出口流体从容器中流出，或流入容器中，进口与出口，与小截面积之比为１或为０来计算（流速ｕ与前面相同，Ｐ６７图与小截面积之比为１或为０来计算（流速ｕ与前面相同，Ｐ６７图）。

（３）流体从管子直接排入管外空间时，管口内侧截面上的压强应取与管外压流体从管子直接排入管外空间时，强相等，同时此处流体还具有动能，故出口阻力损失不应该计算在内！！强相等，同时此处流体还具有动能，故出口阻力损失不应该计算在内！！（４）其他ζ数据可以在Ｐ６８的表中查取。

《化工原理》电子教案绪论化工原理就是研究除化学反应以外的诸物理操作步骤原理和所用设备的课程。

化工原理是实验性很强的工科课程，是化工类和相近专业学生必修的重要技术基础课。

主要介绍单元操作的基本原理，所用典型设备的结构、计算和选用。

计算包括设计型计算和操作型计算两种。

设计型计算是指对给定的任务计算出设备的工艺尺寸；操作型计算是指对已有的设备进行查定计算。

学生学完本课程后应初步具有以下能力：（1）能理论联系实际，用工程和经济的观点处理遇到的各种化工单元操作的问题。

（2）会筛选恰当的单元操作去完成给定的生产任务；（3）在设计设备计算工作中能寻找出所需的经验数据以及适宜的公式；（4）能管理设备的正常运转，找出故障的原因并及时排除；（5）应具有强化设备与初步创新的能力。

各单元操作原理及设备的计算都是以物料衡算、能量衡算、传递速率和平衡关系的概念为依据，有关内容在以后各章中陆续介绍。

一、化工生产过程与单元操作1、化学工业所谓化学工业，是指将原料进行化学加工以得到有用的产品的工业，即：化工产品种类繁多，一般可分为无机、有机及生化产品。

若按产品用途及性能来分有染（颜）料化工、塑料橡胶化工、油脂化工、石油化工、食品化工、涂料化工、日用化工等等。

当今如何评价化学工业呢？评价可能为“让你欢喜让你忧”。

欢喜的是化学工业已经成为了国民经济中的支柱产业之一，近二、三十年以来化学工业得到了长足的发展。

化工产品处处可见，人们的衣食住行都已离不开它。

我国自七十年代以来先后引进了大型化肥、石油化工成套生产技术及成套设备，如30万吨合成氨,45万吨尿素成套设备及技术；30万吨乙烯,45万吨芳烃的成套设备及技术。

金山石化,扬子石化,齐鲁石化令人忧虑的是化学工业带来的污染十分严重。

水污染、空气污染、白色污染日益严重，危害人类生存及发展。

2、化工生产过程不论化工生产产品的品种不同、规模大小的差异，一个化工产品生产过程总是由两大部分组成的，即核心部分和辅助部分。

第一章流体流动1.1概述气体和液体统称为流体。

该流程的设计安装过程中，有如下问题需要解决：1.如何确定输送管路的直径，如何合理布置管路，以保证既能完成输送任务，又经济节约。

2.如何计算流体输送过程中所需的能量，以确定所需输送机械的功率。

3.选用何种仪表对管路或设备中的流速、流量、压强等参数进行测量。

本章的学习要求就是能熟练解决上述问题。

§1 流体静止的基本方程一流体的性质1. 质量和密度单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。

V M =ρ 单位：㎏/m 32、重量与重度单位体积流体所具有的重量称为流体的重度。

V G =γ 单位：N /m 33、比重某物质的密度与4O C 时水的密度之比称为该物质的比重。

水液C od 4ρρ= 比重无单位二、压力1．概念压力——单位面积上所受的垂直作用力。

单位：N /㎡系统的实际压力称为绝压。

当系统的实际压力大于1大气压时，采用压力表测压，压力表读数称为表压。

当系统的实际压力小于1大气压时，采用真空表测压，真空表读数称为真空度。

读数范围：表压> 0 ；0 <真空度< 1。

相互关系：绝压=大气压+ 表压绝压= 大气压－真空度压大气压？绝压绝压绝对零压线三、流体静力学基本方程P O作用在液柱顶面的总压力= P1dA作用在液柱顶面的总压力= P2dA液柱自身重= ρg(Z1-Z2) dA液柱处静止状态，则其受力平衡。

则P1dA +ρg (Z1-Z2)dA = P2dAP1+Z1ρg = P2+Z2ρgZ1P1/ρ+ g Z1= P2/ρ+ g Z2Z2P2————————流体静力学基本方程式中：P/ρ、g Z的单位流体静力学基本方程的物理意义结论1、静止流体内任一点的压力P的大小与该点的深度H有关，H越大，P越大。

2、液面压力有变化，将引起液体内部各点压强发生同样大小的变化。

————————巴斯葛定律3、液柱高度可以表示压力大小，也可以表示静压能和位能。

第一章、流体流动「一、流体静力学J二、流体动力学I三、流体流动现象、四、流动阻力、复杂管路、流量计一、流体静力学：•压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。

表压强（力）=绝对压强（力）-大气压强（力）真空度=大气压强-绝对压«电解大气压皎大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系•流体静力学方程式及应用:戈力形式P2 = pλ + pg{zλ -z2）备注：1）在静止的、连续的同一液体内，处于同一Y能量形式-^ + z l g = -^ + z2g水平面上各点压力都相等。

P P此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。

应用：U 型压差计p1-p2 =（∕70-p）gR倾斜液柱压差计微差压差计二、流体动力学•流量质量流量ms kg/s i πis=VsP、体积流量v s m3∕sʃm s=GA= π∕4d i G质量流速G kg∕rn2s [ V s=uA= π∕4d u（平均）流速u m/s ʃ G=up•连续性方程及重要引论：•一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题）以单位质量流体为基准：Z i g+-u^λ +-^ + W e =z2g+-u^ +^ + ΣW f J/kg2 p 2 p以单位重量流体为基准：z1+ɪwɪ2+^ + H e =z2+ɪw/ +⅛ + ΣΛ, J∕N=m2g pg 2g - Pg输送机械的有效功率：N e = m s W eN输送机械的轴功率：N =。

（运算效率进行简单数学变换）应用解题要点:1、作图与确定衡算范围：指明流体流动方向，定出上、下游界面；2、截面的选取：两截面均应与流动方向垂直；3、基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小；4、两截面上的压力：单位一致、表示方法一致；5、单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。

三、流体流动现象：•流体流动类型及雷诺准数：（1）层流区Re<2000（2）过渡区200（X Re<4000（3）湍流区Re>4000本质区别:（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。

化工原理之流体流动概述引言流体流动是化工领域中至关重要的一部分，它涉及到许多的应用，比如管道输送、泵的设计、混合和分离等等。

在化工工程中，流体的流动特性对于工艺的操作和效率至关重要。

本文将简要介绍化工原理中流体流动的概念、分类、流动参数以及相关的实际应用。

流体的定义流体是指无固定形状和容积，可以流动的物质。

在化工领域中，常见的流体包括气体和液体。

与固体不同，流体具有较弱的分子间相互作用力，因此可以在容器内自由地流动。

流体流动的分类根据物质流动的性质，流体流动可以分为稳定流动和非稳定流动。

稳定流动是指流体在相同截面上的流速分布保持恒定，其特点是流速和流量均随位置不变。

非稳定流动则相反，流速和流量随位置而变化。

另外，流体流动还可以分为层流和湍流。

层流是指流体沿着平行层面流动，并且每一层内的流速分布保持均匀。

在层流中，不同层之间的流体不相互混合。

湍流则是指流体流动时出现的紊乱不规则的状态，流速分布不均匀且经常发生变化。

流体流动的参数对于流体流动的描述，常用的参数包括流速、流量、雷诺数和黏度等。

流速流速是指流体在单位时间内通过某一截面的体积。

流速可以通过体积流量和截面积之间的关系计算得出。

流量流量是指单位时间内通过某一截面的流体体积。

它可以通过以下公式计算：流量 = 流速 × 截面积雷诺数雷诺数是判断流体流动状态的重要参数，它描述了流体内部的分子相互作用和流体流动的惯性之间的比例关系。

当雷诺数小于临界值时，流体流动属于层流状态；当雷诺数大于临界值时，流体流动属于湍流状态。

黏度黏度是流体流动性质的重要指标，它表示流体内部分子之间黏附力的大小。

黏度越大，流体的粘稠度就越高，流动阻力也越大。

在化工工程中，黏度是设计和操作过程中需要考虑的一个重要参数。

流体流动的应用流体流动在化工工程中有广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景：管道输送在化工领域中，流体常常需要从一个地方输送到另一个地方。

管道输送是一种常见的方法，通过合理地设计管道系统、选择适当的泵和控制流量，可以实现高效、稳定的流体输送。