化工原理 第一章 概述、流体静力学
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化⼯原理第⼀章主要内容第⼀章流体流动流体:⽓体和液体统称流体。
流体的特点:具有流动性;其形状随容器形状⽽变化;受外⼒作⽤时内部产⽣相对运动。
质点:⼤量分⼦构成的集团。
第⼀节流体静⽌的基本⽅程静⽌流体的规律:流体在重⼒作⽤下内部压⼒的变化规律。
⼀、流体的密度ρ1. 定义:单位体积的流体所具有的质量,kg/m 3。
2. 影响ρ的主要因素液体:ρ=f(t),不可压缩流体⽓体:ρ=f(t ,p),可压缩流体3.⽓体密度的计算4.混合物的密度5.与密度相关的⼏个物理量⽐容υ⽐重(相对密度) d ⼆、压⼒p 的表⽰⽅法定义:垂直作⽤于流体单位⾯积上的⼒ 1atm=760mmHg=1.013×105Pa=1.033kgf/cm 2 =10.33mH2O 1at=735.6mmHg=9.807×105Pa =1kgf/cm 2 =10mH20 表压 = 绝对压⼒ - ⼤⽓压⼒真空度 = ⼤⽓压⼒ - 绝对压⼒三、流体静⼒学⽅程特点:各向相等性;内法线⽅向性;在重⼒场中,同⼀⽔平⾯上各点的静压⼒相等,但其值随着点的位置⾼低变化。
1、⽅程的推导 2、⽅程的讨论液体内部压强 P 随 P 0 和 h ⽽改变的; P ∝h ,静⽌的连通的同⼀种液体内同⼀⽔平⾯上各点的压强相等;当P 0改变时,液体内部的压⼒也随之发⽣相同的改变;⽅程成⽴条件为静⽌的、单⼀的、连续的不可压缩流体;h=(P-P 0)/ρg ,液柱⾼可表⽰压差,需指明何种液体。
3、静⼒学⽅程的应⽤ (1)压⼒与压差的测量 U 型管压差计微差压差计(2)液位的测定(3)液封⾼度的计算 m Vρ=(),f t p ρ=4.220M =ρ000T p p T ρρ=PM RT ρ=12121n m n a a a ρρρρ=+++1122......m n nρρ?ρ?ρ?=+++mm PM RTρ=1/νρ=41/,gh p p ρ+=0()12A C P P gR ρρ-=-() gz21A B A gR P P ρρρ+-=-第⼆节流体流动的基本⽅程⼀、基本概念(⼀)流量与流速1.流量:单位时间流过管道任⼀截⾯的流体量。
第一章流体流动一、流体静力学:压强,密度,静力学方程二、流体基本方程:流速流量,连续性方程,伯努利方程三、流体流动现象:牛顿粘性定律,雷诺数,速度分布四、摩擦阻力损失:直管,局部,总阻力,当量直径五、流量的测定:测速管,孔板流量计,文丘里流量计六、离心泵:概述,特性曲线,气蚀现象和安装高度8■绝对压力:以绝对真空为基准测得的压力。
■表压/真空度 :以大气压为基准测得的压力。
表 压 = 绝对压力 - 大气压力真空度 = 大气压力 - 绝对压力1.1流体静力学1.流体压力/压强表示方法绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度1p 2p 大气压标准大气压:1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O112.流体的密度Vm =ρ①单组分密度),(T p f =ρ■液体:密度仅随温度变化(极高压力除外),其变化关系可从手册中查得。
■气体:当压力不太高、温度不太低时,可按理想气体状态方程计算注意:手册中查得的气体密度均为一定压力与温度下之值,若条件不同,则需进行换算。
②混合物的密度■ 混合气体:各组分在混合前后质量不变,则有nn 2111m φρφρφρρ+++= RTpM m m=ρnn 2211m y M y M y M M +++= ■混合液体:假设各组分在混合前后体积不变,则有nmn12121w w w ρρρρ=+++①表达式—重力场中对液柱进行受力分析:液柱处于静止时,上述三力的合力为零:■下端面所受总压力 A p P 22=方向向上■上端面所受总压力 A p P 11=方向向下■液柱的重力)(21z z gA G -=ρ方向向下p 0p 2p 1z 1z 2G3.流体静力学基本方程式g z p g z p 2211+=+ρρ能量形式)(2112z z g p p -+=ρ压力形式②讨论:■适用范围:适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体;■物理意义:在同一静止流体中,处在不同位置流体的位能和静压能各不相同,但二者可以转换,其总和保持不变。
化工原理知识点总结复习重点(完美版)普通本科化工原理(天大版)知识点总结——重科田华制第一章:流体流动一、流体静力学在静止的流体中,单位面积上所受的压力称为静压力或压强。
表压强等于绝对压强减去大气压强,真空度等于大气压强减去绝对压强。
流体静力学方程式只适用于静止的、连续的同一液体内,处于同一水平面上各点压力都相等的情况。
常用的应用包括U型压差计、倾斜液柱压差计和微差压差计。
二、流体动力学流量指的是单位时间内通过某一横截面的流体体积或质量。
连续性方程式表明,在稳定的流动中,流体的质量或体积流量在任何截面上都是相等的。
柏努利方程式适用于实际流体,可以用于计算流体在不同位置的压力和速度。
要点包括作图确定衡算范围、截面的选取、基准水平面的选取、两截面上的压力和单位的一致。
三、流体流动现象雷诺准数可用于描述流体流动的类型,包括层流区、过渡区和湍流区。
在层流和湍流中,质点的运动方式存在本质区别。
层流中,质点沿管轴作规则的平行运动,互不碰撞,互不混合;而湍流中,质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞,产生旋涡,附加阻力也随之增加。
管道截面上,无论是层流还是湍流,质点的速度都沿管径而变化,管壁处速度为零,离开管壁后速度渐增,到管中心处速度最大。
在层流中,速度呈抛物线分布,管中心最大速度是平均速度的两倍;而在湍流中,速度分布则分为层流内层、缓冲区和湍流主体,层流内层的厚度随着Re值的增加而减小。
计算管道阻力时,可以使用伯努利方程和范宁公式,其中范宁公式有多种形式,包括圆直管道和非圆直管道的公式。
在运算时,需要找出λ值,非圆管道的当量直径为4倍水力半径。
流量计可以使用孔板流量计、文丘里流量计和转子流量计,其中孔板流量计是利用流体流经孔板前后产生的压力差来实现流量测量。
离心泵的工作原理是将电动机转化为流体的动能,再将动能转化为静压能。
离心泵的特性参数和特性曲线是描述其性能的重要指标,气蚀现象和安装高度也是需要考虑的因素。
在工作点和流量调节方面,需要注意离心泵的运行状态和流量变化。
化工原理知识点总结复习重点第一章、流体流动一、流体静力学二、流体动力学三、流体流动现象四、流动阻力、复杂管路、流量计一、流体静力学:l 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-绝对压大气压力、绝对压力、表压力(或真空度)之间的关系l 流体静力学方程式及应用:压力形式备注:1)在静止的、连续的同一液体内,处于同一能量形式水平面上各点压力都相等。
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型压差计倾斜液柱压差计微差压差计二、流体动力学l 流量mS=GA=π/4d2G VS=uA=π/4d2u 质量流量mS kg/s mS=VSρ 体积流量VS m3/s 质量流速G kg/m2s (平均)流速u m/s G=uρ l 连续性方程及重要引论:l 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:J/kg 以单位重量流体为基准:J/N=m 输送机械的有效功率:输送机械的轴功率:(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:l 流体流动类型及雷诺准数:(1)层流区Re2000 (2)过渡区2000 Re4000 (3)湍流区Re4000 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。
流体在管内作层流流动时,其质点沿管轴作有规则的平行运动,各质点互不碰撞,互不混合流体在管内作湍流流动时,其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞,产生大大小小的旋涡。
第一章 1[1].1流体流动静力学基本方程第一章流体流淌1-0 概述一学习本章的意义:1.流体存在的广泛性。
在化工厂中,管道和设备中绝大多数物质都是流体(包括气体、液体或气液混合物)。
只是到最后,有些产品才是固体。
2 .通过讨论流体流淌逻辑,可以正确设计管路和合理挑选泵、压缩机、风机等流体输送设备,并且计算其所需的功率。
3 .流体流淌是化工原理各种单元操作的基础,对强化传热、传质具有重要的实践意义。
由于热量传递,质量传递,以及化学反应都在流淌状态下举行,与流体流淌密切相关。
所以大家要仔细学习这一章,充分打好基础。
二流体流淌的讨论范畴1 流体定义:具有流淌性的液体和蔼体统称为流体。
2 延续性介质假定:流体是由大量的单个分子组成,而每个分子之间彼此有一定的间隙,它们将随时都在作无规章随机的运动。
所以,若把流体分子作为讨论对象,则流体将是一种不延续介质,这将使讨论十分困难。
好在在化工生产过程中,我们对流体流淌逻辑的讨论感爱好的并非是单个分子的微观运动,而是流体宏观的机械运动。
所以我们不取单个分子作为考察对象,而取比分子平均自由程大得多,比设备尺寸小得多的这样一个流体质点作为最小考察对象,质点是由大量分子组成的微团,它可以代表流体的性质。
流体可以看成是由大量微团组成的,质点间无空隙,而是弥漫所占空间的延续介质,从而可以使用延续函数的数学工具对流体的性质加以描述。
提高:延续性介质假定如图1所示,考虑一个微元体积内流体平均密度的变化状况:取包含P(x,y,z)点在内的微元体积⊿V,其中包含流体的质量为⊿m,则微元流体的平均密度为⊿m/⊿V,微元流体的平均密度随体积的变化如图2所示。
当微元体积⊿V从十分小逐渐增大,趋向一个特定的微元体积V时,流体的平均密度逐渐趋向一个极限值,且不再随微元体积的继续增大而发生变化。
当微元体积⊿V比δV小时,这时微元体积内所包含的流体分子数目是那样少,以致流体分子因为其无规章的热运动,进入或离开微元体积的流体分子数目已足以引起该微元体积内流体平均密度的随机波动。
目录第一章流体流动与输送设备 (3)第一节流体静力学 (3)第二节流体动力学 (5)第三节管内流体流动现象 (7)第四节流体流动阻力 (8)第五节管路计算 (11)第六节流速与流量的测量 (11)第七节流体输送设备 (13)第二章非均相物系分离 (21)第一节概述 (21)第二节颗粒沉降 (22)第三节过滤 (25)第四节过程强化与展望 (27)第三章传热 (28)第一节概述 (28)第二节热传导 (28)第三节对流传热 (30)第四节传热计算 (30)第五节对流传热系数关联式 (31)第六节辐射传热 (34)第七节换热器 (35)第四章蒸发 (37)第一节概述 (37)第二节单效蒸发与真空蒸发 (37)第三节多效蒸发 (40)第四节蒸发设备 (41)第五章气体吸收 (42)第一节概述 (42)第二节气液相平衡关系 (45)第三节单相传质 (46)第四节相际对流传质及总传质速率方程 (49)第五节吸收塔的计算 (51)第六节填料塔 (58)第六章蒸馏 (60)第一节概述 (60)第二节双组分物系的气液相平衡 (60)第三节简单蒸馏和平衡蒸馏 (62)第四节精馏 (63)第五节双组分连续精馏的计算 (63)第六节间歇精馏 (67)第七节恒沸精馏与萃取精馏 (67)第八节板式塔 (67)第九节过程的强化与展望 (69)第七章干燥 (71)第一节概述 (71)第二节湿空气的性质及湿度图 (71)第三节干燥过程的物料衡算与热量衡算 (73)第四节干燥速率和干燥时间 (75)第五节干燥器 (76)第六节过程强化与展望 (78)第一章 流体流动与输送设备第一节 流体静力学流体静力学主要研究流体处于静止时各种物理量的变化规律。
1-1-1 密度单位体积流体的质量,称为流体的密度。
),(T p f =ρ液体密度 一般液体可视为不可压缩性流体,其密度基本上不随压力变化,但随温度变化,变化关系可从手册中查得。
液体混合物的密度由下式计算:n n m a a a ρρρρ+++= 22111式中,i a 为液体混合物中i 组分的质量分数;气体密度 气体为可压缩性流体,当压力不太高、温度不太低时,可按理想气体状态方程计算RT pM =ρ一般在手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度下的数值,若条件不同,则此值需进行换算。