化工原理课件1
化工原理课件第一章
第一章流体流动流体分类:本章重点讨论不可压缩牛顿型流体在管内流动的有关问题。
流动性、无固定形状、流动时产生内摩擦按状态分为气体液体按流变特性分牛顿型流体非牛顿型流体按压缩性可分为不可压缩流体可压缩流体按是否可忽略分子间作用力分为理想流体粘性(实际)流体1 流体流动1 流体流动教学内容:流体静力学管内流体流动的基本方程管内流体流动现象管内流体流动的摩擦阻力损失管路计算流量的测定1.1 流体静力学流体静力学是研究流体在外力作用下的平衡规律。
流体静力学的主要应用液封高度的计算本节主要讨论流体静力学的基本原理及其应用。
1.1 流体静力学主要内容:流体的压力流体的密度与比体积流体静力学基本方程流体静力学基本方程式的应用1.1.1 流体的压力定义与单位垂直作用于流体单位面积上的力称为流体的压强,俗称压力。
以p表示,单位为Pa。
注意其他压力单位,熟练进行换算。
在连续静止的流体内部,压强为位置的连续函数,任一点的压强与作用面垂直,且在各个方向都有相同的数值。
以绝对真空为基准—绝对压强,是流体的真实压强。
压强的基准以大气压强为基准= 绝对压强—大气压强真空度= 大气压强—绝对压强1.1.1 流体的压力绝对压力、表压及真空度的关系如图所示。
1.1.1 流体的压力绝对零压线大气压线AB真空绝对压强绝对强例1-1某设备进出口的表压分别为-12kPa和157kPa,若当地大气压力为101.3kPa,试求此设备进出口的绝对压力及进出口压力差各为多少?出口绝对压力进出口压力差注意:计算压力差时压力采用相同基准!kPa 3.89123=−kPa 3.2581573.1012=+=p kPa 1693.893.25812=−=−=Δp p p 1.1.1 流体的压力(1) 密度定义和单位:单位体积流体所具有的质量称为密度,以ρ表示,单位为kg/m 3。
液体的密度随压力变化不大,常视为不可压缩流体。
理想溶液的密度可由下式估算相对密度:液体密度与4℃水的密度之比值。
化工原理ppt-第一章流体流动
其单位为J/kg。
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二、流体系统的质量守恒与能量守恒
2. 柏努利方程
(1) 总能量衡算
4)外加能量 流体输送机械(如泵或风机)向流体作功。单位质量流体所获得
的机械能。用We表示,单位J/kg。 5)能量损失
液体流动克服自身粘度而产生摩擦阻力,同时由于管路局部装置 引起的流动干扰、突然变化而产生的阻力。流体流动时必然要消耗 部分机械能来克服这些阻力。单位质量流体克服各种阻力消耗的机 械能称为能量损失。用Σhf ,单位J/kg。
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知识运用
【1-3】某自来水厂要求安装一根输水量为30m3/h的管道,试选择一合 适的管子。
解:水的密度:1000kg/m3, 体积流量:Vs=30000/(3600×1000)=0.0083(m3/s)
查表水流速范围,取u=1.8m3/s
根据d 4Vs
u
d 4Vs 4 30 / 3600 0.077 m 77mm
22
一、流体流量和流速
2.流速
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
(1)平均流速:u=Vs/A (m/s)
关系:G =u
(2)质量流速:G=Ws/A (kg/(m2·s))
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一、流体流量和流速
3.圆形管道直径的选定
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一、流体流量和流速
3.圆形管道直径的选定
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二、流体压力
2.表压与真空度
表压和真空度
p 当地大气压,
表压强=绝对压强-大气压强
p 当地大气压,
真空度=大气压强-绝对压强
《化工原理》课件
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
除了《化工原理》教材外, 我们还推荐以下参考教材, 有助于更深入地理解化工 原理。
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重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理,如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律,并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数, 以及如何进行反应平衡的优化。
《化工原理》PPT课件
欢迎来到《化工原理》PPT课件!本课程将介绍化工基本原理和实际应用,帮 助您理解化工流程和反应动力学。
课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理,理解反 应动力学,培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用,涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念,了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理,包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用,了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业,巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试,评估学生对化工原理的掌握程度。
化工原理第01章课件
04
化工设备
反应器
要点一
总结词
反应器是化工生产中用于实现化学反应的设备,其种类繁 多,根据不同的化学反应类型和工艺要求,有不同的结构 和操作方式。
要点二
详细描述
反应器是化工生产的核心设备之一,其设计和操作对化工 产品的质量和产量具有重要影响。反应器的主要类型包括 釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、 流化床反应器等。这些不同类型的反应器各有其特点和使 用范围,需要根据具体的工艺要求进行选择和设计。
精馏操作
总结词
精馏操作是利用混合物中各组分挥发度的不同,通过加热和冷凝的方法实现各组分的分 离。
详细描述
精馏操作是化工生产中常见的分离方法,广泛应用于石油、化工、制药等领域。通过精 馏操作可以将液体混合物分离成不同的馏分,得到高纯度的产品。精馏操作的效率和分
离效果对于产品的质量和产率具有重要影响。
化工原理第01章课件
目录
• 化工原理简介 • 化工原理基础知识 • 化工单元操作 • 化工设备 • 化工原理实验与课程设计
01
化工原理简介
化工原理的定义
01
化工原理是一门研究化学工业中 单元操作过程和设备原理的学科 ,涉及物质分离、传递、反应工 程等领域。
02
它主要关注工业生产过程中物质 和能量的传递、转化和利用,为 化学工程实践提供基础理论和工 程方法。
课程设计任务与要求
任务
学生需根据所学理论知识和实验操作经验,完成一项化工工艺流程设计或设备改造方案设计。
要求
设计方案需符合工艺要求和安全规范,充分考虑经济、环保等因素,并给出详细的计算和分析过程。
课程设计内容与方法
内容
学生需根据课程要求选择合适的工艺流程或设备改造项目,进行流程设计或设备 改造方案设计。涉及的主要内容包括工艺流程图绘制、设备选型、工艺参数确定 等。
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。
化工原理总结(第一章)ppt课件
)hf
u2
.
(3)de4 润 流 湿 通 周 截 边 面 长 积、uqAv A A: 真 4 1实 d面 e2 积
圆形套管的环隙:de d2d1
.
l le)u2
d
2
le d
( 1 ) 管 管 进 出 口 口 : : 外 外 侧 侧 1 0 .5 u 2 u 1 0 、 0 、 内 内 侧 侧 0 0 u u 1 2 u u
Re2000层流=6R4ehf u
(2)Re
du
Re4000湍流一 完般 全湍 湍流 流 =fRd(ed
③有效功率: Pe、 轴功率: P
pf hf gHf
WgH、Pe
qmW、
.
Pe P
④应用要点: •确定上、下游截面及截面的选取; •位能基准面的选取; •单位的选取:即压力应同为绝压或表压; •外加能量(泵):W(J/kg)、Pe=qmW、η=Pe/P;
.
6、阻力损失
h fhf h , f (
第一章 流体流动
1、流体定义: 由无数流体质点所组成的连续介质
2、流体参数
① 流体的静压强
p P A
单位:N/m2或Pa、atm、mmHg、mH2O或
以流体柱高度表示 p gh
基准:P表 = P绝 -P大、P真=P大-P绝 = - P表
.
② 密度
(1)流体的密度: m f (p,T)
V
(2)气体的密度:
A A1 2 dd1 22
.
5、流体的机械能衡算式:
z1g12u12
p1
Wz2g12u22
p2
hf
(J/kg)
z121gu12 pg1 Hz221gu22pg2 Hf (J/N=m)
化工原理-第一章-流体流动PPT课件
.
4
第一节 流体静力学
研究外力作用下的平衡规律
一、流体的压力
1.定义: 流体垂直作用于单位面积上的力。
2.单位:
lim p
P
A0 A
Pa(帕斯卡,SI制), atm(标准大气压), 某流体柱高度, kgf/cm2(工程大气压) , bar(巴)等
.
5
其之间换算关系为:
1 atm = 760 mmHg = 1.0133×105 Pa = 1.033 kgf/cm2 = 10.33 mH2O = 1.0133 bar
.
6
3.表示方法
绝对压强:以绝对零压作起点计算的压强,是 流体的真实压强;以绝对真空为基准 表压强:绝对压强比大气压强高出的数值;以 当时当地压力为基准 真空度:绝对压强低于大气压强的数值。
.
7
绝对压
表压 真空度 绝压(余压)
实测压力
大气压 实测压力
绝对零压
表压=绝对压-大气压 真空度=大气压 - 绝对压
P1-P2=(a- c)Rg
A
.
23
例1-4:常温水在管道中流动,用双U型管测两
点压差,指示液为汞,其高度差为100mmHg,计
算两处压力差如图:
2
1'' 1 1'
2'
R
x
ab
P1= P1’
P2= P2’
Pa= P1’+水 g x
P1’= 汞 g R+ P2
Pb = 水 g x +水 g R + P2’
0
P1 - P2= R g 0
倒U型管压差计? P15
.
20
U管压差计 指示液要与被测流体不互溶,不起化学反
化工原理-精选版课件.ppt
2、层流内层与边界层,边界层的分离。
化工原理
本章 内容
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1.1 流体静力学基本方程 1.2 流体流动的基本方程 1.3 流体流动现象 1.4 流体在管内的流动阻力 1.5 管路计算 1.6 流速和流量测量
化工原理
第一节 流体静力学基本方程
1 流体的密度
化工原理
3、液体密度的计算 通常液体可视为不可压缩流体,其密度仅随温度略有变化 (极高压强除外)。 (1)纯组分液体的密度其变化关系可从手册中查得。
(2)混合液体的密度
取1kg液体,令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
xwA、xwB、、xwn ,
当m总 1kg时,xwi
其中xwi
mi
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化工原理
流体流动是最普遍的化工单元操作之一,研究流体流动问 题也是研究其它化工单元操作的重要基础。
掌握 内容
1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因 素及数据的求取;
2、压强的定义、表示法及单位换算; 3、流体静力学基本方程、连续性方程、柏努
利方程及应用; 4、流动型态及其判断,雷诺准数的物理意义
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化工原理
5、 与密度相关的几个物理量
(1)比容:单位质量的流体所具有的体积,用υ表示,单
位为m3/kg。
mi m总
假设混合后总体积不变:
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V总
xwA
A
xwB
B
xwn m总
n m
化工原理
1 xwA xwB xwn
m A B
n
——液体混合物密度计算式
大学化学《化工原理-流体流动1》课件
对于Z方向微元
pA ( p dp) A gAdz dp gdz 0
不可压缩液体
const., p / gz const. p1 p2 g(z2 z1)
第一章 第二节
不可压缩流体
条件 静止
单一连续流体
结论
单一连续流体时→同一水平面静压力相等 间断、非单一流体→逐段传递压力关系
[确切标明 (表)、(绝)、(真)]
第一章 第一节
三、剪力、剪应力、粘度
流体沿固体表面流过存在速度分布
F du
A
dy
:动力粘度、粘性系数
第一章 第一节
牛顿型 非牛顿型
假塑性
塑性 涨塑性
= du
dy
=
y
du dy
= du n
dy
= du n
dy
n n
第一章 第一节
ห้องสมุดไป่ตู้ 粘度
Pa s
N / m2 m/s/m
第一章 第二节
二 、流体静力学方程的应用
1、压差计
p1 p2 (A B )gR
微差压差计
(1)D : d 10 :1
(2)
B
与
很接近
A
第一章 第二节
2、液面计
3、液封
4、液体在离心力场内的静力学平衡
p
p
r
r
第一章 第二节
N s m2
T↑ 液体 ↓, 气体 ↑
P↑ 基本不变, 基本不变
40atm以上考虑变化
第一章 第一节
混合粘度
1、不缔合混合液体
log m
xi log i
2、低压下混合气体
m
yi
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U 形压差计的读数 R 的大小反映了 被测两点间广义压力之差
浙江大学本科生课程 化工原理 第一章 流体力学基础
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1.2.3 流体静力学基本方程的应用 (2)双液柱压差计
p1 p2
1略小于2
z1
1
z1
p1 p2 2 1 gR
p1
R R
R
p2
1.2.3 流体静力学基本方程的应用 2.压差计(manometer)
(1)U形压差计
p1 g z 1 R p 2 gz 2 0 gR
z1
2 1 z2
p1 gz1 p2 gz2 0 gR
1 2 0 gR
2
0
读数放大
倾斜式压差计
浙江大学本科生课程 化工原理 第一章 流体力学基础
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x
p+(
p+(p/y)dy
p
y
p 0 同理,有: g y y p g z 0 z
p g x 0 x
哈密顿算 第一章 流体力学基础
F BM p 0
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------流体静力学微分方程式
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1.2.3 流体静力学基本方程的应用
1.压力计 (1)单管压力计
pa R A 1•
p1 pa p1 (表) Rg
(2)U 形压力计
A 1 h 2 R 3 0
浙江大学本科生课程 化工原理
..
pa
p1 pa 0 gR gh
指示液
第一章 流体力学基础
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p2 p1 z 2 z 1 g g
静压头
浙江大学本科生课程 化工原理 第一章 流体力学基础
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静力学方程的讨论: 1) 适用场合:
绝对静止、连续、均质、不可压缩
2)等压面为水平面; 3)压力可传递-------巴斯噶定理。
浙江大学本科生课程 化工原理
第一章 流体力学基础
令单位质量流体的质量力为FBM ,其在 x、y、z 方向 的分量大小分别为 gx、gy、gz,则
F BM g x i g y j g z k
浙江大学本科生课程 化工原理
第一章 流体力学基础
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1.2.1静止流体所受的力
2.静压力 单位面积上所受到的压应力称为压强,习惯上称之为静 压力,用符号p表示。 静压力各向同性
浙江大学本科生课程 化工原理 第一章 流体力学基础
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1.1 几个概念 二.流体的性质 1.易流动性 流体不能承受拉力 2.压缩性
可压缩流体 不可压缩流体
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第一章 流体力学基础
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1.1 几个概念 二.流体的性质 3.密度 用表示,属于物性 影响因素:气体----------种类、压力、温度、浓度 液体--------- 种类、温度、浓度
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第一章 流体力学基础
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1.2.1静止流体所受的力 (1)压力单位 SI制中, N/m2 =Pa,称为帕斯卡
1atm (标准大气压) 1.013 105 Pa 760mmHg 10.33mH 2 O
绝压 (2)压力大小的两种表征方法 表压---以当地大气压为基准
重力场中: gx=gy=0,gz= - g
p p 0 0 x y
p g 0 z
dp g 0 dz
对连续、均质 且不可压缩流体, =常数
gz p 常数
广义压力
流体静力学方程
1 2 Z2 Z1
gz1 p1 gz2 p2
p2 p1 gz1 z 2
三、流体所受到的力
质量力 流体所受的力 表面力
如重力、离心力等,属 于非接触性的力。
法向力 切向力
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第一章 流体力学基础
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1.2 流体静力学方程及其应用
1.2.1静止流体所受的力
质量力 静止流体所受的力 静压力 法向压力
1.质量力
获得方法:(1)查物性数据手册
(2)公式计算: 液体混合物: 1 a1 a 2 a n m 1 2 n 气体: RT
浙江大学本科生课程 化工原理
PM
PM m -------------理想气体状态方程 m RT
第一章 流体力学基础
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1.1 几个概念
幻灯片1目录
1.1 几个概念 一.连续介质模型 二.流体的性质 三、流体所受到的力 1.2 流体静力学方程及其应用 1.2.1 静止流体所受的力 1.2.2 流体静力学基本方程 1.2.3 流体静力学基本方程的应用
浙江大学本科生课程 化工原理 第一章 流体力学基础
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第一章
1.1 几个概念 一.连续介质模型
流体力学基础
气体 流体 液体
动量传递 三传热量传递 质量传递
把流体视为由无数个流体微团(或流体 质点)所组成,这些流体微团紧密接触, 彼此没有间隙。这就是连续介质模型。 流体微团(或流体质点):
u
宏观上足够小,以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点; 同时微观上足够大,它里面包含着许许多多的分子,其行为已 经表现出大量分子的统计学性质。
表压 绝压 当地大气压
真空度 当地大气压 绝压
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第一章 流体力学基础
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1.2.2 流体静力学基本方程
z
p+(p/z)dzp
作 x 方向力的平衡,有:
g x dxdydz pdydz
p (p dx)dydz 0 x
p
p+(p/x)dx