化工流体流动与传热

流体流动中的相变现象和传热问题在流体力学中，相变现象和传热问题是非常重要的研究课题。

相变是指物质在一定条件下从一个相态转变为另一个相态的现象，而传热则是指热能在物体之间传播的过程。

本文将探讨流体流动中的相变现象和传热问题，并分析其在工程应用中的重要性。

一、相变现象1. 物质相变的基本概念相变是物质从一个相态转变为另一个相态的过程。

常见的相变有凝固、熔化、沸腾和凝结等。

在相变过程中，物质的温度和压力保持不变，只有物质的热量发生变化。

2. 相变的分类相变可以分为一级相变和二级相变。

一级相变是指相变过程中物质的热容变化，例如凝固和熔化。

二级相变是指相变过程中物质的熵变化，例如沸腾和凝结。

3. 相变的影响因素相变的发生与温度、压力和物质的性质密切相关。

当温度和压力达到一定条件时，相变才会发生。

不同的物质具有不同的相变温度和相变压力，这取决于物质的性质。

4. 相变的应用相变在许多工程领域中具有广泛的应用。

例如，利用相变储能技术可以在低温蓄热，并在需要时释放热能。

相变材料也用于制造高效的热交换器和冷却设备，提高能源利用效率。

二、传热问题1. 传热的基本概念传热是指热量在物体之间传递的过程。

根据传热方式的不同，可以分为导热、对流和辐射传热。

导热是指热量通过物质的传递，对流是指热量通过流体的流动传递，辐射是指热量通过电磁辐射传递。

2. 传热的计算方法传热过程的计算是工程应用中的重要问题。

对于导热和对流传热，可以利用传热方程来计算热传导和热对流的热量传递。

而辐射传热的计算则需要考虑辐射传热系数和物体之间的相互作用。

3. 传热问题的应用传热问题在许多工程领域中都有广泛的应用。

例如，在能源工程中，传热问题是热能转化和利用的关键。

在化工工程中，传热问题是反应器设计和热交换器设计的基础。

在航空航天工程中，传热问题是飞行器的热保护和热管理的关键。

三、流体流动中的相变和传热问题1. 流体流动中的相变问题在流体流动中，相变问题通常涉及到气液两相的相互转化。

简述化工设计中热传递的主要方式及特点下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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化工原理(上册) - 化工流体流动与传热第三版柴诚敬习题答案第一章：引言习题1.1答案：该题为综合性问题，回答如下：根据流体力学原理，液体在容器中的自由表面是一个等势面，即在平衡时，液体表面上各点处的压力均相等。

所以整个液体处于静止状态。

习题1.2答案：该题为计算题。

首先，根据流速的定义：流体通过某个截面的单位时间内通过的体积与截面积之比，可得流速的公式为：v = Q / A，其中v表示流速，Q表示流体通过该截面的体积，A表示截面积。

已知流速v为10m/s，截面积A为0.5m²，代入公式计算得：Q = v × A = 10m/s × 0.5m² = 5m³/s。

所以，该管道内的流体通过的体积为5立方米每秒。

习题1.3答案：该题为基础性知识题。

流体静压头表示流体的静压差所能提供的相当于重力势能的高度。

根据流体的静压力与流体的高度关系可知，流体静压力可以通过将流体的重力势能转化为压力单位得到。

由于重力势能的单位可以表示为m·g·h，其中m为流体的质量，g为重力加速度，h为高度。

而流体的静压头就是将流体静压力除以流体的质量得到的，即流体静压力除以流体的质量。

所以，流体静压头是等于流体的高度。

第二章：流体动力学方程习题2.1答案：该题是一个计算题。

根据题意，已知流体的密度ρ为1.2 kg/m³，截面积A为0.4 m²，流速v为2 m/s，求流体的质量流量。

根据质量流量公式：Q = ρ × A × v，代入已知数值计算得：Q = 1.2 kg/m³ × 0.4 m² × 2 m/s = 0.96 kg/s。

所以，流体的质量流量为0.96 kg/s。

习题2.2答案：该题为综合性问题，回答如下：流体动量方程是描述流体运动的一个重要方程，其中包含了流体的质量流量、速度和压力等参数。

17．如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m ，水从φ108 mm ×4 mm 的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m 。

已知水流经系统的能量损失可按∑h f =5.5u 2计算，其中u 为水在管内的平均流速（m/s ）。

设流动为稳态，试计算（1）A -A '截面处水的平均流速；（2）水的流量（m 3/h ）。

解：（1）A - A '截面处水的平均流速在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得22121b12b2f 1122p p gz u gz u h ρρ++=+++∑ （1）式中 z 1=7 m ，u b1～0，p 1=0（表压） z 2=1.5 m ，p 2=0（表压），u b2 =5.5 u 2 代入式（1）得22b2b219.8179.81 1.5 5.52u u ⨯=⨯++ s m 0.3b =u（2）水的流量（以m 3/h 计）()h m 78.84s m 02355.0004.02018.0414.30.3332b2s ==⨯-⨯⨯==A u V 18. 20℃ 水以2.5m/s 的流速流经φ38×2.5mm 的水平管，此管以锥形管和另一φ53×3m 的水平管相连。

如本题附图所示，在锥形管两侧A 、B 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。

若水流经A ﹑B 两截面的能量损失为1.5J/㎏，求两玻璃管的水面差（以ｍｍ计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。

分析:根据水流过A 、B 两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解 解：设水流经Ａ﹑Ｂ两截面处的流速分别为u A 、 u B u A A A = u B A B∴ u B = （A A /A B ）u A = （33/47）2×2.5 = 1.23m/s 在Ａ﹑Ｂ两截面处列柏努力方程Z 1ｇ + ｕ12／2 + Ｐ1/ρ = Z 2ｇ+ ｕ22／2 + Ｐ2/ρ + Σｈf∵ Z 1 = Z 2∴ （Ｐ1-Ｐ2）/ρ = Σｈf +（ｕ12-ｕ22）／2 g （h 1-h 2）= 1.5 + (1.232-2.52) /2 h 1-h 2 = 0.0882 m = 88.2 mm19.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。

★面向21世纪课程教材★化工流体流动与传热教学大纲天津大学化工学院化工系2003年4月《化工流体流动与传热》课程教学大纲64 学时4 学分一、课程性质、目的和任务本课程及其后续课程《化工传质与分离过程》，是为培养面向21世纪高等化工创新人才的需要而建立的新课程体系中的主干课程。

本课程将传统的《化工原理》与《化工传递过程基础》有机地融为一体，依据传递过程的理论体系和单元操作的共性组合而成。

本课程属于化工类及其相近专业的一门主干课，为学生在具备了必要的高等数学、物理、物理化学、计算技术等基础知识之后必修的技术基础课。

本课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用，是化工类及其相近专业许多专业课程的重要基础课程，本课程教学水平的高低，对化工类及相近专业学生的业务素质和工程能力的培养起着至关重要的作用。

本课程属工科科学，用自然科学的原理（主要为动量、热量传递理论）考察、解释和处理化学工程中的实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究。

本课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练；强调理论与实际相结合；强调提高分析问题、解决问题的能力和综合能力。

学生通过本课程学习，应能够运用动量和热量传递的基本理论，解决流体流动、流体输送、沉降分离、过滤分离、液体搅拌、过程传热、蒸发等单元操作过程的计算及设备选择等问题，并为后续专业课程的学习奠定基础。

二、教学基本要求本课程在第五学期(四年制)开设。

教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力，进行课外选读，不作要求。

本课程教学计划总学时64学时（其中课堂讲授62学时，机动2学时）；学生自学12学时；课程设计1周。

本课程采用课后习题，每次课后留2～3个练习题，由学生独立完成，教师可根据情况布置综合练习题和安排习题讨论课。

第一章流体流动1、密度定义: 单位体积流体所具有的质量称为密度.公式: ρ= m / V式中：ρ----流体的密度，kg/m3 ，m ----流体的质量，kg，V ----流体的体积，m3。

在研究流体流动时，若压力与温度变化不大时，则可认为液体的密度为常数。

密度为常数的流体称为不可压缩流体。

严格说来，真实流体都是可压缩流体，不可压缩流体只是在研究流体流动时，对于密度变化较小的真实流体的一种简化。

本章中如不加说明均指不可压缩流体。

2、气体密度一般来说气体是可压缩的，称为可压缩流体。

但是，在压力和温度变化率很小的情况下，也可将气体当作不可压缩流体来处理。

当气体的压力不太高，温度又不太低时，可近似按理想气体状态方程来计算密度。

即ρ= m /V＝nM / V = p M / RTp -------- 气体的绝对压强，kPa或kN/m2；n -------- 物质的量，mol ；M --------气体的摩尔质量，kg/mol；T -------- 气体的绝对温度，K；R ------气体常数，8.314 kJ/(kmol · K)。

3、混合物密度A. 液体混合物各组分的浓度常用质量分率来表示。

若混合前后各组分体积不变，则1kg混合液的体积等于各组分单独存在时的体积之和。

混合液体的平均密度ρm为：1/ρm =∑（xmi / ρi ）式中ρi------ 液体混合物中各纯组分的密度，kg/m3 ；xmi------ 液体混合物中各组分的质量分率。

B. 气体混合物各组分的浓度常用体积分率来表示。

若混合前后各组分的质量不变，则1m3混合气体的质量等于各组分单独存在时的质量之和。

混合气体的平均密度ρm为：ρm = ∑（xvi ρi ）式中ρi-------- 气体混合物中各纯组分的密度，kg/m3 ；xvi------ 气体混合物中各组分的体积分率。

二、流体的静压强1、静压强流体垂直作用于单位面积上的力，称为压强，或称为静压强。

922化工原理二
922化工原理二是一门课程，主要涉及化学工程领域的基本理论和实践。

这门课程的重点包括流体流动、热量传递、物质传递、化学反应等方面的基本原理。

在学习这门课程时，学生需要掌握以下几个关键知识点：
1. 流体流动：主要包括流体的基本性质、流体流动的规律、流速与压强的关系等。

此外，还需要了解流量计、泵、压缩机等设备的工作原理。

2. 热量传递：涉及热传导、对流传热和辐射传热等基本方式，以及换热器、冷却塔等热交换设备的设计和计算。

3. 物质传递：主要包括物料输送设备（如输送泵、压缩机等）的工作原理和选用，以及固体颗粒的输送和干燥原理。

4. 化学反应：涉及化学反应速率、反应器类型、反应动力学等内容。

学生需要了解不同类型的反应器（如釜式反应器、管式反应器等）及其设计方法。

5. 单元操作：主要包括分离技术（如蒸馏、萃取、离子交换等）、蒸
发、结晶等单元操作的基本原理和设备。

6. 化工工艺设计：涉及工艺流程的优化、设备选型、操作参数的确定等。

通过学习这门课程，学生将具备化学工程领域的基本理论知识，为后续的专业课程和实践环节打下基础。

在实际应用中，这些知识将有助于分析和解决化学工程领域的问题，为我国化工行业的发展作出贡献。

流体流动与热传递的工程应用研究流体流动和热传递是热力学和流体力学领域的重要研究方向之一。

它们在许多工程领域中扮演着重要的角色，如能源转换、化工过程、环境工程等。

本文将对流体流动和热传递的工程应用进行探讨。

一、流体流动的工程应用研究流体力学是研究流体在力的作用下的运动行为的学科。

在工程领域中，流体流动起到了非常重要的作用。

以下列举了几个流体流动的工程应用研究方向：1. 管道系统的流体传输管道系统的流体传输是很多工程领域中常见的问题，如油气管道、水管道等。

研究管道系统中的流体流动行为，可以帮助我们了解管道系统中的流量分布、压力损失等问题，进而优化管道系统的设计与运行。

2. 喷气推进器研究喷气推进器是飞机、火箭等交通工具中的重要部件之一。

研究喷气推进器中的流体流动行为，可以帮助我们了解气流的受力和能量转换过程，进而提高推力效率和燃烧效率。

3. 污水处理和水资源管理污水处理和水资源管理是当今社会中的重要课题。

流体力学的研究可以帮助我们了解污水在处理过程中的流动行为，从而优化处理设备的设计和运行，提高水资源的利用效率和环境保护效果。

二、热传递的工程应用研究热传递是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。

研究热传递的工程应用可以帮助我们更好地利用热能，提高能源转换效率。

以下列举了几个热传递的工程应用研究方向：1. 热能转换与利用研究热传递的工程应用可以帮助我们更好地理解热能转换与利用的过程，如锅炉、蒸汽发生器、热交换器等设备。

通过优化热传递过程，可以提高能源转换效率，减少能源消耗，降低对环境的影响。

2. 热管技术研究热管是一种高效的热传递设备，应用广泛于电子器件的散热、空调系统、核工程等领域。

研究热管的热传递性能，可以提高热管的传热效率，进一步提高热管在工程上的应用。

3. 热辐射的工程应用热辐射是通过电磁波传递热量的过程。

研究热辐射的工程应用可以帮助我们更好地利用太阳能、红外线等热辐射能量，如太阳能热水器、太阳能光伏发电等应用。

化工原理传热传热是化工工程中非常重要的一个环节，它涉及到许多工艺过程中的能量转移和热平衡问题。

在化工生产中，传热过程不仅影响着产品的质量和产量，还直接关系到能源的利用效率和生产成本。

因此，对于化工原理传热的研究和应用具有重要的意义。

首先，我们来了解一下传热的基本原理。

传热是指热量从高温区传递到低温区的过程。

在化工生产中，常见的传热方式包括传导、对流和辐射。

传导是指热量通过物质内部的分子振动传递，对流是指热量通过流体的流动传递，而辐射则是指热量通过电磁波辐射传递。

这三种传热方式在化工过程中经常同时存在，相互作用，共同影响着热量的传递效果。

在化工原理传热中，热传导是最基本的传热方式。

热传导的速率取决于传热介质的导热系数和温度梯度。

导热系数越大，温度梯度越大，传热速率就越快。

在化工设备中，常见的传热设备包括换热器、冷凝器、蒸发器等，它们利用传热原理实现了物料之间的热量交换。

通过合理设计传热设备的结构和选用合适的传热介质，可以有效提高传热效率，降低能源消耗和生产成本。

除了传热设备的设计，传热过程中的传热表面也是影响传热效果的重要因素。

传热表面的形态和材质对传热速率有着直接的影响。

通过增大传热表面积和改善传热表面的热传导性能，可以提高传热效率，实现更高效的能量转移。

在化工生产中，传热过程还经常涉及相变热的问题。

相变热是指物质在相变过程中吸收或释放的热量。

在化工原理传热中，常见的相变热包括蒸发、冷凝、凝固和熔化等。

通过合理控制相变热的过程，可以实现对物料温度的精确控制，保证生产过程的稳定性和产品质量。

总的来说，化工原理传热是化工工程中不可或缺的一部分，它直接关系到生产过程的能量转移和热平衡问题。

通过深入研究传热原理，合理设计传热设备和优化传热过程，可以实现能源的高效利用和生产成本的降低，推动化工生产的可持续发展。

希望通过本文的介绍，读者能对化工原理传热有更深入的了解，为实际生产提供一定的参考和指导。

绪 论一、本门课程的产生化学工业是对原料进行化学加工以获得有用的产品。

显然，其核心是化学反应过程及其设备，为使化学反应经济有效的进行，反应器内必须保持某些最佳反应条件，如适宜的压强、温度和物料的纯度。

这些过程统称为前处理。

反应后，产物与反应物必须分开，产物必须精制，这些过程称为后处理。

前后处理中，绝大多数过程是纯物理过程。

从诸多化学工业生产中如何找出规律性的东西。

解剖麻雀：碳酸氢氨的制造冷气热气Q HCO NH O H CO NH +⇔++34223首先制备原料 3NHQ NH N H +⇔+32223循环冷气经合成塔内外壁环隙从上而下，由热交换器的管间进入从中心管上升入触媒层。

压强为[]a P k ⋅⨯310392.31 温度为 C C 520~480 。

①动量传递（冷气入塔）（物理学中：动量=质量⨯速度[]s N ⋅）②热量传递③质量传递（氨水吸收二氧化碳制造碳酸氢氨）④化学反应工程。

（合成炉）除化学反应外，其余步骤皆可归纳为若干基本物理过程如输送、压缩、传热、沉降、过滤、蒸发、结晶、干燥、蒸馏、吸收、萃取、冷冻等。

共同的过程：传递过程（三传一反）共同的方法：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧建立数学方程。

映了过程的真实面貌，的主要因素，大体上反抓住影响过程—即半理论半经验方法）、数学研究模型方法（量之间的关系）。

、直接用实验测取各变（避免了方程式的建立验的方法）、实验研究方法即经（21 任何一个学科（或学科分支）之所以能成为一门学科，必须有统一的研究对象、统一的研究方法。

统一对象即传递过程，也是联系各单元操作的一条主线；各单元操作有着共同的研究方法，这样以单元操作为内容，以传递过程和研究方法为主线组成了“化工原理”这一门课。

共同的过程 共同的方法产生一门学科即：化工原理。

二、《化工原理》课程的性质、地位和作用《化工原理》是在高等数学、物理学及物理化学、化学等课程的基础上开设的一门基础技术课程，其主要任务是研究化工单元操作的基本原理，典型设备的构造及工艺尺寸的计算或设备选型。