化工原理第一章lx01
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第1章《流体流动》基本概念和公式1.主要单元操作1)流体流动及流体输送机械;流体力学2)流体与固体颗粒间的相对运动;如过滤、沉降(动量传递理论);3)传热学原理及设备;如接热器、蒸发器——热量传递理论;4)气体的吸收5)液体的蒸馏——质量传递理论6)固体的干燥2.单位制:S·I制; c·g·s 制——以质量为基本单位工程制——以重量为基本单位3.S·I制:基本单位七个:m、kg、s、K、mol、A、Cd辅助单位两个:平面角(弧度rad),立体角(球面度sr)导出单位:4.单位的正确使用——单位换算要点:·任何物理方程中物理量应换算成同一单位制代入进行计算;·由一种单位制换算成另一单位制要乘换算系数;·经验公式中的物理量要严格按公式规定计算,否则要出错。
5.记住的几个常数1 atm = 1.013×105 N/m2 = 0.1013 MPa = 10.33 mH2O柱(4℃)1 cal = 4.187 J; 1 kg.f = 9.807 NR = 8.315 N.m/mol.k = 8.315 J/mol·k6.经验公式的单位换算方法一、将已知单位换算成经验分式规定的单位代入计算;方法二、将经验分式转换为国际单位制表达形式,然后代入计算。
7.物料衡算——质量守恒定律:任意过程:输入=输出+积存ΣGI = ΣGO+ ΣGA稳定过程:过程中无物料积存输入=输出ΣGI = ΣGO8.热量衡算(能量衡算)——能量守恒定律ΣQI = ΣQO+ QLΣ(wH)I = Σ(wH)O + Q L9.求解方法:① 绘方框图表示所进行的过程;② 划定衡算范围;③ 规定衡算基准;④ 列出衡算式求解。
10.流体的密度定义:33()(/)()m m kg kg m V V m ρρ∆∆=或= 单位体积流体所具有的质量。
11.液体 3(/)mkg m Vρ=① 不可压缩液体密度随温度稍有改变; ② 液体混合物混合后总体积不变则 比容 31(/)υρρρρ==+++wAwBwnmABnx x x m kg③ 重度 3kg fm γ= 12.气体① 可压缩流体:理想气体 m PM V RTρ== ② 标准状态(1atm,0℃)下每kmol 气体体积为22.43m ,则 0/22.4MM kg kmol ρ=-气体的千摩尔质量③ 状态(,,T P ρ)与标准状态(000,,T P ρ)之间的转换 0022.4MT P T PTP TP ρρρ''='或= ④ 混合气体 m A vA B vB n vn x x x ρρρρ=+++ vi x i -气体混合物中组分的体积分率 平均分子量 m A A B B n n M M y M y M y =+++ i y ――气体混合物中I 组分的摩尔分率 13.流体的静压强1)定义: PP A∆=∆ 2)常用数据20℃水的密度 ρ水=1000kg/m 3 ρ水银=13600kg/m 3 20℃空气 ρ空气=1.2kg/m 33)大气压 1atm = 1.0133×105Pa = 10.33mH 2O = 760mmHg = 1.033 kgf/cm 2 = 1.0133 bar (巴) 4)工程大气压 = 1 kgf/cm 2= 735.6 mmHg = 10 mH 2O 柱= 0.9807 bar = 9.807×104 Pa14.绝对压强、表压强、大气压强、真空度大气压强绝对压强—流体的真实压强,以绝对零压为起点计算的压强。
《化工原理》第一章流体流动基础流体流动问题是化工厂里最常遇到的一个问题,也是化工单元操作中的一个最基本问题。
化工生产中所处理的物料以流体占大多数,流体的输送是在管路中进行的,因此流体输送管路在化工生产中起着重要的作用,可看成与人体里的血管相当。
输送管路是由管子、阀门、输送机械(泵、通风机等)流量计等部分机械组成,它四通八大于各处。
对于这类大量的输送管路和设备,如能做到正确设计、布置和选用,就会为国家节约许多生产资料、避免浪费。
学习这一章主要目的有四个方面:1、讨论粘性流体动量传递的基本原理。
2、掌握流体一些基本规律。
3、了解流体输送设备的基本结构。
4、解决流体输送中的问题流体输送究竟包括那些内容,可通过以下实例了解概况。
QOHHSNHOHNHSH++=+2442(脱去半水煤气中的SH2)银川氨肥厂脱硫塔(脱硫变换工段)由上图可知,主要任务有二:一、选:(合适的流速、合适的管径、阀门、测量仪表、泵、风机)。
二、研:(为了选合适就得研究流体的性质,流动形态即条件,流体的有关规律。
)第一节流体的物理性质1.1.1 连续介质的假定一、连续介质假定:流体是有连续分布的流体质点所组成。
二、理想流体与实际流体1、流体:液体与气体的统称。
2、 粘度:流体内部摩擦力的表现,是流体重要的物性参数之一用μ表示。
注:固体有摩擦力,如粉笔盒(擦)在桌面上移动(摩擦产生于外表面)。
液体也有摩擦力,如倒一瓶水与一瓶油相比较,油到出来慢,为什么呢?油液内部有摩擦力。
(摩擦力产生于内部)。
3、 理想流体:理想液体与理想气体的统称,即粘度为零的流体。
4、 理想液体:不可压缩,受热不膨胀,粘度为零因而流动时不产生摩擦阻力的液体。
5、 理想气体:粘度为零,流动时没有摩擦阻力的气体,它完全符合理想气体状态方程式。
(物化上“理想气体”是指分子间无吸引力,分子体积为零,完全符合理想气体状态方程式nRT PV =的气体)。
6、 实际流体:粘度不为零的流体。
《化工原理》内容提要第一章流体流动1. 基本概念1)稳定流动:流速以及其他和流动有关的物理量不随时间而变的流动。
2)不稳定流动:流速以及其他和流动有关的物理量随时间而变的流动。
3)采用欧拉法考察流体运动,流线上各点的切线表示同一时刻各点的速度方向。
4)采用拉格朗日法考察流体运动,轨线是某一流体质点的流动轨迹,轨线上各点表示同一质点在不同时刻的空间位置。
5)轨线描述的是同一质点在不同时间的位置,而流线表示的则是同一瞬间不同质点的速度方向。
6)流体流动中的作用力有:表面力(压力、切力);体积力(质量力);剪应力。
7)流体中的能量包括:内能、机械能(位能、动能、压强能)。
8)层流:流体质点作直线运动,即流体分层流动,宏观上层次分明,彼此互不混杂。
9)湍流或紊流:流体不仅在总体上沿管道向前运动,同时还在各个方向作随机的脉动。
10)流型的判据—雷诺数Re:Re < 2000时,层流必定出现,为层流区;2000< Re < 4000时,为过渡流区;Re> 4000时,一般均出现湍流,为湍流区。
11)边界层:流体流动受固体壁面影响的区域称为流动边界层12)边界层发展:边界层厚度δ随流动距离增加而增加。
13)流动充分发展:边界层不再改变,管内流动状态也维持不变。
14)层流内(底)层:边界层内近壁面处一薄层,无论边界层内的流型为层流或湍流,其流动类型均为层流。
15)直管阻力损失:流体流经直管时,由于流体内摩擦力作用,沿管长产生的阻力损失。
16)局部阻力损失:流体流经管件阀件时,流道突变(流速的改变或流向的改变)产生的阻力损失。
阻力损失主要表现为流体势能的降低。
17)对非圆形管其当量直径:d e=4×流通截面积/润湿周边长;18)流体性质对流体输送管路最佳流速的选择:粘度较大的流体(如油类)流速应取低些;含有固体悬浮物的流体,为了防止管路的堵塞,流速则不能取得太低。
密度较大的液体,流速应取低些,而密度小的液体,流速则可取得比液体大得多。