化工传递(第二章)2014
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《化工传递过程》讲稿【讲稿】第一章 传递过程概论(4学时)传递现象是自然界和工程技术中普遍存在的现象。
传递过程:物理量(动量、热量、质量)朝平衡转移的过程即为传递过程。
平衡状态:物系内具有强度性质的物理量如速度、温度、组分浓度等不存在梯度。
*动量、热量、质量传递三者有许多相似之处。
*传递过程的研究,常采用衡算方法。
第一节 流体流动导论流体:气体和液体的统称。
微元体:任意微小体积。
流体质点:当考察的微元体积增加至相对于分子的几何尺寸足够大,而相对于容器尺寸充分小的某一特征尺寸时,便可不计分子随机运动进出此特征体积分子数变化所导致的质量变化,此一特征体积中所有流体分子的集合称为流体质点。
可将流体视为有无数质点所组成的连续介质一、静止流体的特性(一)流体的密度流体的密度:单位体积流体所具有的质量。
对于均质流体 对于不均质流体点密度dVdM d =ρ *流体的点密度是空间的连续函数。
*流体的密度随温度和压力变化。
流体的比体积:单位流体质量的体积。
MV =υ (二)可压缩流体与不可压缩流体可压缩流体:密度随空间位置和时间变化的流体,称为可压缩流体。
(气体)不可压缩流体:密度不随空间位置和时间变化的流体,称为不可压缩流体。
(液体)(三)流体的压力流体的压力(压强,静压力):垂直作用于流体单位面积上的力。
A P p =(四)流体平衡微分方程1.质量力(重力)单位流体质量所受到的质量力用B f 表示。
在直角坐标z y x ,, 三个轴上的投影分量分别以 X ﹑Y ﹑Z 表示。
B F V M =ρ2.表面力:表面力是流体微元的表面与其临近流体作用所产生的力用Fs 表示。
在静止流体中,所受外力为重力和静压力,这两种力互相平衡,利用平衡条件可导出流体平衡微分方程。
916:16化工传递过程基础黄山学院化学系首先分析x 方向的作用力,其质量力为由静压力产生的表面力为XdxdydzdF Bx ρ=dydz dx x p p pdydz dF sx ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+-=12(五)流体静压力学方程流体静压力学方程可由流体平衡微分方程导出。
《化工传递过程Ⅱ》课程教学大纲课程编号:12S15A0103建议学时:40课程名称:化工传递过程Ⅱ开课学期:秋季英文名称:Fundamentals of Transport课程学分:2.5Processes适用专业:化学工程、化学工艺、化工机械、海洋化学工程与技术一、课程性质、目的和任务传递过程原理是国内外化学工程系高年级本科生和硕士研究生的必修课程,是化学工程专业的重要基础理论课程之一。
课程教学的任务是在大学化工原理(或化工过程与设备或单元操作)课程的基础上,通过课程学习使学生理解动量传递、热量传递和质量传递的基本原理以及三者之间的密切联系,掌握建立、求解化工传递过程数学模型基本方法,提高学生分析问题、解决问题的能力。
二、课程主要内容及要求第一章动量、热量与质量传递导论(共2学时)1、绪论2、现象定律3、普兰德数、施密特数和刘易斯数本章内容为一般了解。
第二章粘性流体流动的微分方程(共4学时)1、连续性方程的推导及分析2、粘性流体的运动微分方程3、用动力压力表示的萘维-斯托克斯方程本章内容为详细掌握。
第三章运动方程的应用(共8学时)1、稳态层流2、非稳态流动3、流函数4、势流第四章边界层理论基础(共4学时)1、边界层概念2、普兰德边界层方程的推导及求解3、边界层积分动量方程的推导本章内容为详细掌握。
第五章热量传递概论与能量方程(共2学时)1、热量传递方式2、能量方程本章内容为一般了解。
第六章热传导(共4学时)1、稳态热传导2、集总热容法3、一维不稳态导热的分析解本章内容为详细掌握。
第七章对流传热(共6学时)1、对流传热的机理和膜系数2、平板壁面层流传热的精确解3、平板层流传热的近似解本章内容为详细掌握。
第八章质量传递概论与传质微分方程(共2学时)1、分子传质与对流传质2、质量传递微分方程本章内容为一般了解。
第九章分子扩散(共2学时)1、稳态分子扩散的通用速率方程2、气体中的分子扩散本章内容为详细掌握。
化工传递过程复习资料第一篇:化工传递过程复习资料第一章第一节流体流动导论流体是气体和液体的统称。
流体由大量的彼此之间有一定间隙的分子组成,各个分子都做着无序的随机运动。
因此流体的物理量在空间和时间上的分布是不连续的。
一.静止流体的特性流体静止状态是流体运动的特定状态,及流体在外力作用下处于相对静止或平衡状态。
1.流体的密度2.可压缩流体与不可压缩流体3.流体的压力4.流体平衡微分方程5.流体静力学方程二.流体流动的基本概念 1.流速与流率若流体流动与空间的3个方向有关,称为三维流动;与2个方向有关,称为二维流动;仅与1个方向有关,则称为一维流动。
在化学工程中,许多流动状态可视为一维流动。
流率为单位时间内流体通过流动截面的量。
2.稳态流动与非稳态流动当流体流过任一截面时,流速、流率和其他有关的物理量不随时间变化,称为稳态流动或定常流动。
只要有一个随时间变化,则称为非稳态流动或不定常流动。
3.粘性定律与黏度 4.粘性流体与理想流体 5.非牛顿型流体 6.流动形态与雷诺数 7.动量传递现象第二章第一节动量传递概论按照机理不同,可将动量传递分为分子动量传递和涡流动量传递两种。
前者指层流流动中分子的不规则热运动引起的分子迁移过程;后者为湍流运动中的微团脉动引起的涡流传递过程。
二者统称为动量的扩散传递。
此外,流体发生宏观运动引起的动量迁移过程称为对流动量传递。
一.动量的分子传递与涡流传递 1.分子动量传递与传递系数分子动量传递:由微观分子热运动所产生的动量传递。
2.涡流动量传递当流体做湍流流动时,流体中充满涡流的微团,大小不等的微团在各流层之间交换,因此湍流中除分子微观运动引起的动量传递外,更主要的是由宏观的流体微团脉动产生的涡流传递。
在层流流动的流体内部,流体质点无宏观混合,各层流体中间的动量才传递主要靠分子传递;而当流体做湍流流动时,动量的传递既有分子传递又有涡流传递。
但研究发现,由于流体黏性的减速作用,湍流流动的流体在紧靠壁面外的流层中仍处于层流状态,其动量的传递为分子传递。
习题1.拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中,塔顶压强为5.88×104Pa(表压),流量20m3/h。
全部输送管均为φ57×3.5mm无缝钢管,管长50m(包括局部阻力的当量长度)。
碱液的密度ρ=1500kg/m3,粘度μ=2×10-3Pa·s。
管壁粗糙度为0.3mm。
试求:(1)输送单位重量液体所需提供的外功。
(2)需向液体提供的功率。
2.在图2-11所示的4B20型离心泵特性曲线图上,任选一个流量,读出其相应的压头和功习题1 附图率,核算其效率是否与图中所示一致。
3.用水对某离心泵作实验,得到下列实验数据:Q/(L·min-1)0 100 200 300 400 500H/m 37.2 38 37 34.5 31.8 28.5 若通过φ76×4mm、长355m(包括局部阻力的当量长度)的导管,用该泵输送液体。
已知吸入与排出的空间均为常压设备,两液面间的垂直距离为4.8m,摩擦系数λ为0.03,试求该泵在运转时的流量。
若排出空间为密闭容器,其内压强为1.29×105Pa(表压),再求此时泵的流量。
被输送液体的性质与水相近。
4.某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水。
当流量为71m3/h时,泵吸入口处真空表读数2.993×104Pa,泵压出口处压强计读数3.14×105Pa。
两测压点的位差不计,泵进、出口的管径相同。
测得此时泵的轴功率为10.4kW,试求泵的扬程及效率。
5.用泵从江中取水送入一贮水池内。
池中水面高出江面30m。
管路长度(包括局部阻力的当量长度在内)为94m。
要求水的流量为20~40m3/h。
若水温为20℃,ε/d=0.001,(1)选择适当的管径(2)今有一离心泵,流量为45 m3/h,扬程为42m,效率60%,轴功率7kW。
问该泵能否使用。
6.用一离心泵将贮水池中的冷却水经换热器送到高位槽。