化学工程基础(一).

工程上为了方便，将1kgf/cm2近似作为1大气压，称
为工程大气压，
1工程大气(atm)=1kgf/cm2=98.07kPa
=10mH2O柱=735.6 mm60毫米汞柱。问其相当于多少
Pa?相当于多少米水柱？
⑵ 绝对压强、表压、真空度 把用绝对零压作为起点计算的压强称为绝对压强。 工业设备上所用的压力表测得的压强值称为表压，所
若流体为气体ρ0-ρ≈0，△p=ρ0gR
p1 p2 z2 z1 R ab
⑵ 液面计 化工生产中所用的贮槽、计量罐，通常用液面 计测量液体的贮存量。
⑶ 液封 作用：①封闭作用----防止气体泄漏
②止逆作用----防止气体倒流
③泄压作用
液封高度可根据静力学基本方程式进行计算。设器内 压力为 p（表压），水的密度为 ρ，则所需的液封高 p 度 h0 应为 h0 g
③绝对压强，表压强，真空度之间的关系
注意事项：
①压力表上刻度为0点时，绝对压强就相当于大气压。 ②大气压数值是个可变量，它是由气温、湿度和所在地 区的海拔高度决定的，测量计算时，应以当地的大气压 为准。 ③记录时，必须注明“真空度”和“表压”字样。为了 避免 绝对压强、表压、真空度三者的混淆，对于表压和真空 度必须标注，如450mmHg（真空度），2800Pa（表 压），记录真空度时，还应注明当时当地大气压。
密度与另一种物质的密度之比。“d”表示。如:比重 就是一种相对密度；在化工生产中的相对密度是指 某物质密度与4℃时纯水密度之比。
1.2.压强
⑴ 压强的定义 流体垂直作用于单位面积上的压力---称为压强 P=F/A 单位：SI中“N/m2”也称为帕斯卡，符号“Pa”。 过去流体压强单位有很多种，这些单位目前仍继续使 用，所以有必要将它们之间的换算关系搞清楚。 1标准大气压（atm）=101325N/m2（Pa） =101.325kPa=10332.5kgf/m2 =10.33mH2O柱 =760mmHg柱
每点发生同样大小的变化，表明液面上所受压强能
以同样大小传递到液体内部。
④ 气体一般情况也可用，但压强变化大时不适用。 ⑤静力学方程也可写成
h= (p－p0) / ρg
说明，压强差的大小可用一定高度的液柱来表示。
可引推断出压强的大小也可用一定高度的液柱表示。
注意：当用液柱的高度来表示压强时或压强差时，必 须注明是什么流体，否则就失去了意义。
1.4 液体静力学基本方程的应用 ⑴U型管压差计 U型管压差计在化工厂普通被使用，作为测量流 体压强的仪表，U型管内装有指示液。
常用的指示液有：水、着色水、油、CCl4和Hg
作为指示液的条件是：①与被测流体不相容 ；②不 起化学反应；③ρ示>ρ液
p1 p2 z2 z1 R ab
△p= p1 – p2 =（ρ0-ρ）gR
没有固定形状，能够自由流动的物体，通常是指气体
和液体。 2、为什么要研究流体？ ① 使化学反应趋于均匀 ② 便于运输 ③ 能实现生产过程中的连续化和自动化
3、怎样研究流体的运动规律
不是流体分子的微观运动，而是流体在生产装
置内的整体机械运动。
4、理想流体
①无粘性
②在流动中不产生摩擦阻力的流体
第一节 流体静力学
研究流体在静止状态下所受压力与重力达到平 衡时，流体内部压力变化的规律的科学。
1.1 密度与相对密度
⑴ 密度 单位体积流体所具有的质量称为密度，用“ρ” 表示。 ρ=m/v 单位kg/m3 各种流体其密度各不相同，但任何一种流体都 是随压力和温度而变化的。ρ=ƒ（p，T）
①液体 P对液体的ρ影响较小，常忽略不计，ρ=ƒ（T）
1.3流体静力学方程 （1）定义 ①方法一：如图所示的容器中装有静止的流体

h p1 h Z1 p2 p2 ＝ p1＋ρg(Z1-Z2) p2-p1 ＝ρg h p1
A Z2
p2
②方法二 受力分析：
1）向上作用于薄层底面的总压力 p A
2）向下作用于薄层顶面的总压力（p+dp）A
3）薄层向下作用的重力ρgdz A
压缩性流体。
对于理想气体 ρ=PM/RT a）平均摩尔质量 M=M1y1+M2y2+……Mnyn b）平均密度 ρ=ρ1y1+ρ2y2+……ρnyn ρ1，ρ2，……ρn----各部分的密度。 y1，y2 ……yn------各部分的摩尔分数（或体积分数）
⑵相对密度
相对密度是在共同的特定条件下，一种物质的
化学工程基础
第一讲
本课程主要教授内容
第二章 流体流动与输送 16学时
第三章 传热过程
第四章 传质过程 第五章 吸收
12学时
6学时 17学时
目录 1.流体静力学
1-1 密度和相对密度
1-2 压强
1-3流体静力学方程（重点）
1-4流体静力学方程应用举例
第二章 流体流动与运输
前言: 1、什么是流体？
下次预习要点
2.1 流体的流量与流速
2.2 定常态流动与非定常态流动 2.3 流动型态（重点） 2.4 牛顿黏性定律（难点） 2.5流动边界层及边界层分离
平衡时：所有力相等 p A= （p+dp）A + ρgdz A 积分得：p2=p1+ρg（z1-z2） ——流体静力学基本方程
（2）公式分析 p2-p1 ＝ρg h
① 在静止的流休内部任一点压力的大小，与该点距
液面的深度有关，其深度一样，其压力也相同，压 力相等的水平面称为等压面； ②与流体密度有关 ③当流体上方的压力有变化时，必将引起流体内部
这种流体称为不可压缩流体。
化工生产中，处理的流体多半是几种组合的混合物。对于混 合液体，其平均密度为： 1/ρ=W1/ρ1 +W2/ρ2 +……+Wn/ρn
ρ1，ρ2，……ρn----是液体混合物中各组合的密度，kg/m3
W1，W2，……Wn-------是液体混合物中各组合的质量分数。
②气体
它具有压缩性和膨胀性，ρ=ƒ（p，T）----称为可
谓表压就是流体的绝对压强与大气压之差。
①表压:当被测流体的绝对压强“>”外界大气压时，压 力表上测得值。 表压 = 绝对压强 - 大气压
或 绝对压强 = 大气压 + 表压
②真空度:当被测流体的绝对压强“<”外界大气压 时，真空表上测得值称为。 真空度 = 大气压 - 绝对压强 或 绝对压强 = 大气压 - 真空度。