化工原理完整教材
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化工原理完整教材课件
实验原理理解
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
化工原理完整教材课件
(下标"0"表示标准状态)
(1-3a)
1.2.1.2 气体的密度
或
1.2.2 流体的压强及其特性
垂直作用于单位面积上的表面力称为流体的静压强,简称压强。流体的压强具有点特性。工程上习惯上将压强称之为压力。 在SI中，压强的单位是帕斯卡，以Pa表示。但习惯上还采用其它单位，它们之间的换算关系为： （2） 压强的基准 压强有不同的计量基准：绝对压强、表压强、真空度。
1.1.2 流体流动的考察方法
流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。在物理化学（气体分子运动论）重要考察单个分子的微观运动，分子的运动是随机的、不规则的混乱运动。这种考察方法认为流体是不连续的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将非常复杂。 1.1.2.1 连续性假设(Continuum hypotheses) 在化工原理中研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常将流体视为由无数质点组成的连续介质。 连续性假设:假定流体是有大量质点组成、彼此间没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的数学工具加以描述。
图１－２压强的基准和量度
1.2.1.2 流体压强的特性
流体压强具有以下两个重要特性： ①流体压力处处与它的作用面垂直，并且总是指向流体的作用面； ②流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关。
熟悉压力的各种计量单位与基准及换算关系，对于以后的学习和实际工程计算是十分重要的。
2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、解题要点； （3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。 3. 本章学时安排 授课14学时，习题课4学时。
(完整版)化工原理课件(天大版)
以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
返回 30 03:06:50
4. 流体的特征
具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。
不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。 返回 31
13.7
QL 13.7kW
热损失：
100% 6.54%
257.3 47.8
返回 23 03:06:50
例4 非稳定热量衡算举例
罐内盛有20t重油，初温
T1=20℃，用外循环加热法 水蒸气
进行加热，重油循环量
W=8t/h。循环重油经加热
冷 凝
器升温至恒定的100℃后又 水
W=8t/h T3=100℃
基本单位：7个，化工中常用有5 个，即长度（米），质量（千 克），时间（秒），温度（K）， 物质的量（摩尔）
➢ 物理单位 基本单位：长度（厘米cm），质 制（CGS制） 量（克g），时间（秒s）
➢ 工程单 位制
基本单位：长度（米），重量或力 （千克力kgf），时间（秒）
我国法定单位制为国际单位制（即SI制） 返回 11
化工生产过程中，流体（液体、气体）的流动 是各种单元操作中普遍存在的现象。如：
传热 — 冷、热两流体间的热量传递； 传质 — 物料流间的质量传递。 流体流动的强度对热和质的传递影响很大。 强化设备的传热和传质过程需要首先研究流体的流动 条件和规律。 因此，流体流动成为各章都要研究的内容。流体 流动的基本原理和规律是“化工原理” 的重要基础。
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4. 流体的特征
具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。
不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。 返回 31
13.7
QL 13.7kW
热损失：
100% 6.54%
257.3 47.8
返回 23 03:06:50
例4 非稳定热量衡算举例
罐内盛有20t重油，初温
T1=20℃，用外循环加热法 水蒸气
进行加热，重油循环量
W=8t/h。循环重油经加热
冷 凝
器升温至恒定的100℃后又 水
W=8t/h T3=100℃
基本单位：7个，化工中常用有5 个，即长度（米），质量（千 克），时间（秒），温度（K）， 物质的量（摩尔）
➢ 物理单位 基本单位：长度（厘米cm），质 制（CGS制） 量（克g），时间（秒s）
➢ 工程单 位制
基本单位：长度（米），重量或力 （千克力kgf），时间（秒）
我国法定单位制为国际单位制（即SI制） 返回 11
化工生产过程中，流体（液体、气体）的流动 是各种单元操作中普遍存在的现象。如：
传热 — 冷、热两流体间的热量传递； 传质 — 物料流间的质量传递。 流体流动的强度对热和质的传递影响很大。 强化设备的传热和传质过程需要首先研究流体的流动 条件和规律。 因此，流体流动成为各章都要研究的内容。流体 流动的基本原理和规律是“化工原理” 的重要基础。
化工原理 第一二 静力学教材
1. 压力及压力差的测量
化 工
（1）U形压差计
p1
原 理
设指示液的密度为 0 ，
－ －
被测流体的密度为 。
2
0 A与A′面 为等压面，即 p A p A'
1
而
pA p1 g(m R) A
3
p A' p2 gm 0 gR
p2
m R A’
27
所以
p1 g(m R) p2 gm 0 gR
化 工
整理得
p1 p2 (0 )gR p1
原
理
－ 若被测流体是气体， 0 ，则有
－
2
p1 p2 Rg0
0
1
A
3
p2
m R A’
28
讨论：
（1）U形压差计可测系统内两点的压力差，当将U形
管一端与被测点连接、另一端与大气相通时
化 工
p1
p1
原
理
－
pa
pa
－
2
0
1
表压
3
真空度
读数R就反映了被测流体的表压或真空度。
0 Z7=2.5m。 1 试计算锅炉内水面上方
3
的蒸汽压力。
37
2、液位的测定
化
化工厂中经常要了解容器里物料的贮存量，或要控制
工 原
设备里的液面，因此要进行液位的测量。
理
－
－
2
0 a 液位计的原理——遵循静止液体内部压强变化的规律,
1 是静力学基本方程的一种应用。
Байду номын сангаас
3
38
b 近距离液位测量装置
化 工
0 大于10 。
化工原理《化工原理》(47页)
强吸湿性物料: 。
非吸湿性物料:
1.0
0.8
0.6 相对湿度
0.4
0.2
氯化锌 优质纸
木材 烟叶
0
0.1
0.2
0.3
湿含量 X
对流干燥的基本规律 干燥曲线和干燥速率曲线Drying curve and drying-rate c
速
、
干燥曲线和干燥速率曲线
干燥曲线: 预热段(Pre-heat period):
25
新闻纸
-
铁杉木
25
羊毛织物
-
白岭粉
31.8
白岭粉
6.4
速度m/s 1.0 1.0 10.6 2.1 1.5
空气条件 温度℃ 37 32 25 40 49
相对湿度% 0.10 0.15 0.40 0.40 -
临界湿含量 kg水/ kg干料
0.11 0.13 0.17 0.181 1.25
0.10
3.5
53
0.15
0.053
3.5
55
0.17
0.053
0
19
0.35
1.00
4.0
22
0.34
1.28
-
25
-
0.31
1.0
39
0.20
0.084
1.0
37
-
0.04
第三节干燥过程的计算
1.恒定干燥条件下干燥时间的计算 恒速干燥段的干燥时间
题归结为气固对流给热系数 α的求取。
恒速干燥段的干燥时间
(1) 空气平行流过静止物料层的表面
物料
品种
厚度mm
粘土
6.4
粘土
非吸湿性物料:
1.0
0.8
0.6 相对湿度
0.4
0.2
氯化锌 优质纸
木材 烟叶
0
0.1
0.2
0.3
湿含量 X
对流干燥的基本规律 干燥曲线和干燥速率曲线Drying curve and drying-rate c
速
、
干燥曲线和干燥速率曲线
干燥曲线: 预热段(Pre-heat period):
25
新闻纸
-
铁杉木
25
羊毛织物
-
白岭粉
31.8
白岭粉
6.4
速度m/s 1.0 1.0 10.6 2.1 1.5
空气条件 温度℃ 37 32 25 40 49
相对湿度% 0.10 0.15 0.40 0.40 -
临界湿含量 kg水/ kg干料
0.11 0.13 0.17 0.181 1.25
0.10
3.5
53
0.15
0.053
3.5
55
0.17
0.053
0
19
0.35
1.00
4.0
22
0.34
1.28
-
25
-
0.31
1.0
39
0.20
0.084
1.0
37
-
0.04
第三节干燥过程的计算
1.恒定干燥条件下干燥时间的计算 恒速干燥段的干燥时间
题归结为气固对流给热系数 α的求取。
恒速干燥段的干燥时间
(1) 空气平行流过静止物料层的表面
物料
品种
厚度mm
粘土
6.4
粘土
化工原理完整(天大版)PPT课件
解：首先根据题意画出过程的物料流程图
.
返回 16 2020/5/23
F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
GI=GO+GA .
返回 17 2020/5/23
KNO3 组分的物料衡算： F20% = W 0% + P (100 － 4) % 1000 20% = 0 + P 96 % 则：P = 208.3 kg/h
2．水分蒸发量W (物衡范围同1.) 总物料衡算式： F = W + P 则：W = F－P = 1000－208.3 = 791.7 kg/h
.
返回 12 2020/5/23
0.3 物料衡算与能量衡算
☆ 稳定操作
以单位时间为基准， 如 ： h ， min ， s 。 参数=f(x,y,z)
非稳定操作
以每批生产周期所用 的时间为基准。参数 =f(x,y,z,)
=0
=
uA恒定
.
uB 返回 13
2020/5/23
dy
dz
三维
微分衡算(非稳态)
.
返回 15 2020/5/23
例1(清华版，P6)：稳态时的总物料衡算及组分物料衡算
生产KNO3的过程中，质量分率为0.2的KNO3水溶液， 以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
.
返回 16 2020/5/23
F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
GI=GO+GA .
返回 17 2020/5/23
KNO3 组分的物料衡算： F20% = W 0% + P (100 － 4) % 1000 20% = 0 + P 96 % 则：P = 208.3 kg/h
2．水分蒸发量W (物衡范围同1.) 总物料衡算式： F = W + P 则：W = F－P = 1000－208.3 = 791.7 kg/h
.
返回 12 2020/5/23
0.3 物料衡算与能量衡算
☆ 稳定操作
以单位时间为基准， 如 ： h ， min ， s 。 参数=f(x,y,z)
非稳定操作
以每批生产周期所用 的时间为基准。参数 =f(x,y,z,)
=0
=
uA恒定
.
uB 返回 13
2020/5/23
dy
dz
三维
微分衡算(非稳态)
.
返回 15 2020/5/23
例1(清华版，P6)：稳态时的总物料衡算及组分物料衡算
生产KNO3的过程中，质量分率为0.2的KNO3水溶液， 以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
化工原理(全套课件148p) 课件
§1、2流体静力学及其应用
▪ 1、流体静止时的性质 ： ▪ 质量m , 体积 V 密度 ρ ▪ 压强P =压力P
静止流体所受力---压强（压力）
▪ 1）压强的定义：静止流体单位面积上所受 到的压力称为压强，习惯上称压力。
▪ 2）压强的符号：P ▪ 3）压强的单位：1atm =101325Pa
=760mmHg =10.33mH2O= 1.033at ▪ 4）压强大小的表征： ▪ 表压=绝对压强—当地大气压 ▪ 真空度=当地大气压—绝对压强
化工原理
梁燕波
绪论
▪ 根据专业人才培养的目标和《化工原理》 课程的教学目的，我们选择了由何潮洪、 冯宵编写的教材《化工原理》。该课程是 一门重要的技术基础课，在整个专业教学 过程中是承前启后，由理及工的桥梁。要 求学生了解工业生产中所涉及的问题，掌 握解决问题的途径，并能运用经济观点综 合处理问题，提高分析和解决问题的能力。 为学生在今后的学习和工作中，正确而有 效地联系工业生产打下基础。
化工原理课程的要求
▪ 化工原理分为： ▪ 理论课和实践课(实验、见习)
1、理论课要求
▪ 1、 上课时间 ▪ 2、所用教材：由冯宵、何潮洪主编 由科学出版
社出版的“十一五“国家级规划教材，《化工 原理》上下册。 ▪ 3、教学内容 ：上册 流体力学基础、流体输送 机械、热量传递基础、传热过程计算与换热器。 下册 质量传递基础、气体吸收、蒸馏、气— 液传质设备。 ▪ 4、上课要求：课堂做笔记、每次有作业，使用 计算器，每周交作业，每章有测试。
上两式为流体静 力学方程。
补充练习
▪ 我们可以用汞柱和水柱表示压强，也可以 用空气柱表示。
▪ P=ρgh ； 101325=1.29*9.8*h ； h=8015m
[高等教育]化工原理完整课件
![[高等教育]化工原理完整课件](https://img.taocdn.com/s3/m/383bcdb3f46527d3250ce09b.png)
g
u2 0 2g
上式简化为
He KHf
而 Hf (ld lec0)(Q d2)2(21g)
4
令 (ld lec0)21 g4 dB
He KBQ2
——管路的特性 方程 在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流
量Q的平方而变
2）离心泵的工作点 离心泵的特性曲线与管
离心泵的气蚀余量 h 值也是由生产泵的工厂通过实验测定的
•△h随Q增大而增大
图
•计算允许安装高度时应取高流量下的△h值。
泵性能表上所列的△h值也 是按输送20℃的清水测定 的，当输送其它液体时应 乘以校正系数予以校正， 但因一般校正系数小于1， 故把它作为外加的安全系 数，不再校正。
4、离心泵的实际安装高度
离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的 状态参数。
注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。 一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。
四、离心泵性能的改变
1、液体性质的影响
1）液体密度的影响
离心泵的流量 Q T2r2b2c2sin 与液体密度无关。 离心泵的压头 H u2c2co2/sg与液体的密度无关
起到密封作用。
三．离心泵的主要性能参数与特性曲线
1、离心泵的性能参数
1）离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，
一般用Q表示，单位为m3/h。又称为泵的送液能力 。 2）离心泵的压头
泵对单位重量的液体所提供的有效能量，以H表示， 单位为m。又称为泵的扬程。
离心泵的压头取决于： ▪ 泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等） ▪ 转速 n ▪ 流量 Q，
第 二章 流体输送机械
第一节 液体输送机械
u2 0 2g
上式简化为
He KHf
而 Hf (ld lec0)(Q d2)2(21g)
4
令 (ld lec0)21 g4 dB
He KBQ2
——管路的特性 方程 在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流
量Q的平方而变
2）离心泵的工作点 离心泵的特性曲线与管
离心泵的气蚀余量 h 值也是由生产泵的工厂通过实验测定的
•△h随Q增大而增大
图
•计算允许安装高度时应取高流量下的△h值。
泵性能表上所列的△h值也 是按输送20℃的清水测定 的，当输送其它液体时应 乘以校正系数予以校正， 但因一般校正系数小于1， 故把它作为外加的安全系 数，不再校正。
4、离心泵的实际安装高度
离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的 状态参数。
注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。 一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。
四、离心泵性能的改变
1、液体性质的影响
1）液体密度的影响
离心泵的流量 Q T2r2b2c2sin 与液体密度无关。 离心泵的压头 H u2c2co2/sg与液体的密度无关
起到密封作用。
三．离心泵的主要性能参数与特性曲线
1、离心泵的性能参数
1）离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，
一般用Q表示，单位为m3/h。又称为泵的送液能力 。 2）离心泵的压头
泵对单位重量的液体所提供的有效能量，以H表示， 单位为m。又称为泵的扬程。
离心泵的压头取决于： ▪ 泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等） ▪ 转速 n ▪ 流量 Q，
第 二章 流体输送机械
第一节 液体输送机械
化工原理完整版
单位： Pa（N/m2），mmH2O，mmHg， atm ，at， kgf/cm2 注意 ：不同单位之间的换算
压力的基准： 表压：以当时当地大气压为基准的压力（g）。
p(表） p（绝） p（大气）
绝压：以绝对零压为基准的压力（a）
p(绝） p（表） p（大气）
真空度：绝对压力低于大气压 时， 大气压与绝压之差
S1
u1
S2 u2
S3
u3
控制体
（2）总质量衡算方程
衡算原则：
输入质量流量 - 输出质量流量 =质量积累速率
1S1u1 2 S 2u2 t
dV
V
------流体流动的连续性方程。 稳态流动时，质量积累速率 = 0，即， 输入质量流率 = 输出质量流率，则：
1S1u1 2 S2u2
Z
1 p 0 z
p
z
p dx p x 2
p
O
p dz z 2
同理：
1 p 0 x 1 p Y 0 y X
p
p dy y 2
p
p dy y 2
p dx x 2
p
p dz z 2
x
y
上式称为欧拉平衡方程。
当流体所受的质量力仅为重力时：
0 ≠0
的流体称为可压缩流体，如气体。
0 =0的流体称为不可压缩流体，如液体。
1.2 流体静力学
1.2.1 流体的压强及其特性
压强：作用于流体单位表面积上的法向表面力，习惯上称为压力。 静压强：流体处于静止状态时的压强。 平均压力：
F pm S
任一点压力：
F p lim( ) s 0 S
0
p
化工原理完全版
第一章 流体流动2．有一液位恒定的高位槽通过管路向水池供水（见附图），高位槽内液面高度h 1为1m ，供水总高度h 2为10m ，输水管内径50mm ，总长度100m （包括所有局部阻力的当量长度），025.0=λ。
试求： （1） 供水量为多少h m /3？（2） 若此时在管垂直部分某处出现一直径为1mm 的小孔，有人说因虹吸现象，在某一高度范围内不会从小孔向外流水，而还有人认为水将从小孔流出。
试推导证明哪种正确。
解：（1）取高位槽上液面为截面1，输水管出口外侧为截面2，在1-1’和2-2’间列柏努利方程，可得：∑-+++=++212212121122f W g Z u p g Z u p ρρ 其中：)(021表压==p p ，021≈=u u 将阻力公式代入∑-21f W ，整理得：222u d l g h λ= 所以 s m l d g h u /98.1100025.005.02807.91025.05.02=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=λ 供水量 h m s m u d V /0.14/108877.3498.105.014.3433322=⨯=⨯⨯==-π （2）仍取高位槽上液面为截面1，再取垂直管处任意一点为截面3，在1-1’和3-3’间列柏努利方程，可得：∑-+++=++313233121122f W g Z u p g Z u p ρρ将阻力公式代入，整理得：)25.021(2)(232331233113u u d Z Z u g Z Z p p +-----=-λρ)5.1(2)2)((2323313d u u d g Z Z p p a λλρ----=- =)05.0025.05.1(298.1)05.0298.1025.0807.9)((2231--⨯⨯--Z Z =9602.18269.8)(31--Z Z显然，此式为单调增函数，且在m Z Z 1)(31=-处时，08667.63>=-ρa p p 所以在1)(31=-Z Z ～9m 时（即垂直管段任意高度处），03>-ρap p ，即a p p >3，表示管内静压高于大气压力，故不会出现虹吸现象，水将从小孔流出。
《化工原理》第二版 邹华生主编 第一章2
若 dx/dt =ux、dy/dt =uy、dz/dt =uz
d ∂ ∂ ∂ ∂ = + ux + uy + uz dt ∂t ∂x ∂y ∂z
第一章 流体力学基础
对流导数项
12
作业
P75-77 2、5 、7(读数h)、9,10,11,14
第一章 流体力学基础
13
1.3 流体流动的基本方程 1.3.1 基本概念 质量衡算---连续性方程方程 1.3.2 质量衡算--连续性方程方程 1.3.3 机械能衡算
第一章 流体力学基础
1
1.3.1 基本概念
质量守恒 三大守恒定律 动量守恒 能量守恒
第一章 流体力学基础
2
1.3.1 基本概念
一、粘性——牛顿粘性定律 粘性 牛顿粘性定律
影响因素：主要有温度、压力、 影响因素：主要有温度、压力、组成
T ↑, µ L ↓, µ G ↑
第一章 流体力学基础
4
1.3.1 基本概念
非牛顿型流体
τ
宾汉塑性流体 宾汉塑性流体 牛顿流体
τ0
涨塑性流体
假塑性流体
du/dy
第一章 流体力学基础
5
运动粘度
单位：1St=1cm2/s=100cSt =10-4m2/s
µ ν= ρ
简称斯
不同流体的粘度差别很大。在压强为101.325kPa、 温度为20℃的条件下，空气、水和甘油的动力粘度和运 动粘度为： 空气 µ＝17.9×10-6 Pa s， γ ＝14.8×10 -6 m2/s 水 µ ＝1.01×10 -3 Pa s， 甘油 µ ＝1.499Pa s， γ ＝1.01×10 -6 m2/s γ ＝1.19×10 -3 m2/s
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内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流 体流动过程的有关问题，诸如：
（1） 流体输送： 流速的选择、管径的计算、流体 输送机械选型。
（2） 流动参数的测量 ： 如压强、流速的测量等。 （3） 建立最佳条件： 选择适宜的流体流动参数， 以建立传热、传质及化学反应的最佳条件。 此外，非均相体系的分离、搅拌（或混合）都是流 体力学原理的应用。
化工原理
Principles of Chemical Engineering
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第一章 流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念 静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算
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第一章 流体流动 .学习要求
1. 本章学习目的 通过本章学习，重是可压缩的流体，其密度随压强和温度而变化。
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
察，描述其运动参数（位移、数度等）与时间的关系。 可见，拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状 态。
② 欧拉法 在固定的空间位置上观察 流体质点的 运动情况，直接描述各有关参数在空间各点的分布情 况合随时间的变化，例如对速度u，可作如下描述：
u x f x ( x , y , z , t ) , u y f y ( x , y , z , t ) , u z f z ( x , y , z , t )
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图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
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图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，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。流动时产生内摩擦从而 构成了流体力学原理研究的复杂内容之一
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1.1.2 流体流动的考察方法
流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。在物理 化学（气体分子运动论）重要考察单个分子的微观运动，分子的运 动是随机的、不规则的混乱运动。这种考察方法认为流体是不连续 的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将非常复杂。
1.1.2.1 连续性假设(Continuum hypotheses)
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2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用 条件、解题要点； （3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。
3. 本章学时安排 授课14学时，习题课4学时。
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1.1 概述
流体流动规律是本门课程的重要基础，主要原 因有以下三个方面：
（1）流动阻力及流量计算 （2）流动对传热、传质及化学反应的影响 （3）流体的混合效果
化工生产中，经常应用流体流动的
基本原理及其流动规律解决关问题。以 图1-1为煤气洗涤装置为例来说明：
流体动力学问题：流体（水和煤气） 在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中 流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、 水封箱中的水
在重力场中的静止流体内部压强的变化规律及其 工程应用。 * 本节的重点 重点掌握流体静力学基本方程式的适用条件 及工程应用实例。 * 本节的难点 本节点无难点。
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1.2 流体静力学基本方程
流体静力学主要研究流体流体静止时其内部压强变 化的规律。用描述这一规律的数学表达式，称为流体静 力学基本方程式。先介绍有关概念：
1.2.1 流体的密度
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。以ρ
表示，单位为kg/m3。
（1-1)
式中ρ---流体的密度，kg/m3 ；
m---流体的质量，kg；
V---流体的体积，m3。
当ΔV→0时，Δm/ΔV 的极限值称为流体内部的某点
密度。
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1.2.1 流体的密度
1.2.1.1 液体的密度 液体的密度几乎不随压强而变化，随温度略有改
①垂直于表面的力p，称为压力（法向力）。
单位面积上所受的压力称为压强p。 ② 平行于表面的力F，称为剪力（切力）。
单位面积上所受的剪力称为应力τ。
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1.2.流体静力学基本方程( Basic equations of
fluid statics )
➢ * 本节主要内容 流体的密度和压强的概念、单位及换算等；
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1.1.3 流体流动中的作用力
任取一微元体积流体作为研究对象，进行受力 分析，它受到的力有质量力（体积力）和表面力两类。
（1）质量力（体积力） 与流体的质量成正比， 质量力对于均质流体也称为体积力。如流体在重力场中所
受到的重力和在离心力场所受到的离心力，都是质量力。
（2）表面力 表面力与作用的表面积成正比。单 位面积上的表面力称之为应力。
变，可视为不可压缩流体。 纯液体的密度可由实验测定或用查找手册计算的方
法获取。 混合液体的密度，在忽略混合体积变化条件下，
可用下式估算（以1kg混合液为基准），即
（1-2）
式中ρi ---液体混合物中各纯组分的密度，kg/m3； αi ---液体混合物中各纯组分的质量分率。
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1.2.1 流体的密度
在化工原理中研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常 将流体视为由无数质点组成的连续介质。
连续性假设:假定流体是有大量质点组成、彼此间 没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及 运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的 数学工具加以描述。
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1.1.2 流体流动的考察方法
1.1.2.2 流体流动的考察方法 ① 拉格朗日法 选定一个流体质点，对其跟踪观
（1） 流体输送： 流速的选择、管径的计算、流体 输送机械选型。
（2） 流动参数的测量 ： 如压强、流速的测量等。 （3） 建立最佳条件： 选择适宜的流体流动参数， 以建立传热、传质及化学反应的最佳条件。 此外，非均相体系的分离、搅拌（或混合）都是流 体力学原理的应用。
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第一章 流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念 静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算
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第一章 流体流动 .学习要求
1. 本章学习目的 通过本章学习，重是可压缩的流体，其密度随压强和温度而变化。
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
察，描述其运动参数（位移、数度等）与时间的关系。 可见，拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状 态。
② 欧拉法 在固定的空间位置上观察 流体质点的 运动情况，直接描述各有关参数在空间各点的分布情 况合随时间的变化，例如对速度u，可作如下描述：
u x f x ( x , y , z , t ) , u y f y ( x , y , z , t ) , u z f z ( x , y , z , t )
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图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
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图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，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。流动时产生内摩擦从而 构成了流体力学原理研究的复杂内容之一
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1.1.2 流体流动的考察方法
流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。在物理 化学（气体分子运动论）重要考察单个分子的微观运动，分子的运 动是随机的、不规则的混乱运动。这种考察方法认为流体是不连续 的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将非常复杂。
1.1.2.1 连续性假设(Continuum hypotheses)
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2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用 条件、解题要点； （3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。
3. 本章学时安排 授课14学时，习题课4学时。
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1.1 概述
流体流动规律是本门课程的重要基础，主要原 因有以下三个方面：
（1）流动阻力及流量计算 （2）流动对传热、传质及化学反应的影响 （3）流体的混合效果
化工生产中，经常应用流体流动的
基本原理及其流动规律解决关问题。以 图1-1为煤气洗涤装置为例来说明：
流体动力学问题：流体（水和煤气） 在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中 流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、 水封箱中的水
在重力场中的静止流体内部压强的变化规律及其 工程应用。 * 本节的重点 重点掌握流体静力学基本方程式的适用条件 及工程应用实例。 * 本节的难点 本节点无难点。
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1.2 流体静力学基本方程
流体静力学主要研究流体流体静止时其内部压强变 化的规律。用描述这一规律的数学表达式，称为流体静 力学基本方程式。先介绍有关概念：
1.2.1 流体的密度
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。以ρ
表示，单位为kg/m3。
（1-1)
式中ρ---流体的密度，kg/m3 ；
m---流体的质量，kg；
V---流体的体积，m3。
当ΔV→0时，Δm/ΔV 的极限值称为流体内部的某点
密度。
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1.2.1 流体的密度
1.2.1.1 液体的密度 液体的密度几乎不随压强而变化，随温度略有改
①垂直于表面的力p，称为压力（法向力）。
单位面积上所受的压力称为压强p。 ② 平行于表面的力F，称为剪力（切力）。
单位面积上所受的剪力称为应力τ。
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1.2.流体静力学基本方程( Basic equations of
fluid statics )
➢ * 本节主要内容 流体的密度和压强的概念、单位及换算等；
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1.1.3 流体流动中的作用力
任取一微元体积流体作为研究对象，进行受力 分析，它受到的力有质量力（体积力）和表面力两类。
（1）质量力（体积力） 与流体的质量成正比， 质量力对于均质流体也称为体积力。如流体在重力场中所
受到的重力和在离心力场所受到的离心力，都是质量力。
（2）表面力 表面力与作用的表面积成正比。单 位面积上的表面力称之为应力。
变，可视为不可压缩流体。 纯液体的密度可由实验测定或用查找手册计算的方
法获取。 混合液体的密度，在忽略混合体积变化条件下，
可用下式估算（以1kg混合液为基准），即
（1-2）
式中ρi ---液体混合物中各纯组分的密度，kg/m3； αi ---液体混合物中各纯组分的质量分率。
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1.2.1 流体的密度
在化工原理中研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常 将流体视为由无数质点组成的连续介质。
连续性假设:假定流体是有大量质点组成、彼此间 没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及 运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的 数学工具加以描述。
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1.1.2 流体流动的考察方法
1.1.2.2 流体流动的考察方法 ① 拉格朗日法 选定一个流体质点，对其跟踪观