电子教案与课件：化工原理(制药专业适用) 第01章01

3 流体流动中的守恒原理 3.1 质量守恒 质量流量 qm=qVρ
平均流速 u qV A
分析方法（数学分析法）
①取控制体
②作力衡算
③结合本过程的特点，得到方程
2.2 静力学方程应用
流体的总势能
（压强能与位能之和）
虚拟压强 应用条件： ①同种流体且不可压缩(气体高差不大时仍可用) ②静止(或等速直线流动的横截面---均匀流) ③重力场 ④单连通
压强的表示方法 1 单位：N/m2=Pa
升温、降温，改变相态 利用温度差而传入或移出热量 热量传递
溶剂与不挥发溶质分离 供热以汽化溶剂
热量传递
均相混合物分离
各组分挥发度的不同
质量传递
均相混合物分离
各组分在溶剂中溶解度的不同 质量传递
均相混合物分离
各组分在溶剂中溶解度的不同 质量传递
去湿
供热汽化
热质同传
均相混合物分离
各组分在吸附剂中吸附能力不同 质量传递
PA - PB= pA - pB pC = pA+ρgR pC = pB+ρigR PA - PB=R(ρi -ρ)g
指示的是虚拟压差，只有等高时才是压差
3 静力学方程的工程应用 例1 测压： 已知：R=180mm, h=500mm 求：pA=? (绝压)，(表压)
解：pB=pa+ρ汞gR
pB=pA+ρ水gh
pA=pa+ρ汞gR-ρ水gh
=1.013×105+13600×9.81×0.18-1000×9.81×0.5
=1.204×105Pa(绝压) pA=1.204×105-1.013×105=1.91×104Pa(表压)
例2 烟囱效应：
pA=p2+ρ冷gh pB=p2+ρ热gh 由于ρ冷>ρ热,则pA>pB 所以拔风 烟囱拔风的必要条件是什么？
1kgf=9.81N
第一章 流体流动和流体输送机械
1 概述 流体：气体, 液体, 超临界物质, 悬浮液, 气溶胶 流体流动涉及：流动阻力，流量计量 传热速率，传质速率，流体混合
1.1 流体流动中的作用力 连续性假定
固体力学：考察对象--单个固体，离散介质 流体力学：考察对象--无数质点，连续介质
目的：可用微积分
3 压强p ：单位面积所受压力，N/m2=Pa
4 流体密度ρ 液体---不可压缩流体，与压强无关 气体---可压缩流体，与压强有关
厂里用 标m3/h(Nm3/h)表示气体流量 1kmol=22.4Nm3
标准状态下：
换算：
0
p p0
T0 T
5 流体黏性
黏性的物理本质--分子间引力和分子热运动、碰撞
dV
2 流体静力学 2.1 静力学方程 静压强的特性
①任意界面上只受到大小相等方向相反的压力 ②作用于任意点不同方位的静压强数值相等 ③压强各向传递
取控制体作力衡算
p2A-p1A-A(z1-z2)ρg=0 静力学方程
p1
gz1
p2
gz2
等高等压，等压面
p2 pa g(z1 z2 ) pa gh
化工原理
(制药专业适用) 齐鸣斋等编
化学工业出版社
绪论
一、制药过程与单元操作 例如：中药制药
药材→浸取→反应→分离→干燥→成品药 若加工不当：药用成分流失或变性 使之“虽有药名，终无药实” “脉准、方对、不治病”
二、本课程性质与任务 单元操作主要有： 流体输送,搅拌,过滤,沉降 换热，蒸发 精馏，萃取，浸取，干燥 结晶，吸附，膜分离
牛顿黏性定律
表明①流体受剪切力必运动 ②牛顿型流体与非牛顿型流体的区别 μ=f(物性，温度) t↑, μ气↑，μ液↓
6 理想流体: 假定μ=0
流体黏性
1.2 流体流动的机械能
u2
m u2
2 为单位质量流体的动能 (
2) m
gz 为单位质量流体的位能 ( mgz)
p
为单位质量流体的压强能
m ( pdAdl)
定态流动：流体运动空间各点状态不随时间变化 流线：同一时刻不同流体质点的速度方向连线
控制体---考察对象
流线演示
流体受力 1 体积力：作用于体积中的各个部位，
力的大小与体积（质量）有关。 如：重力，惯性力，离心力 2 表面力： 分解成--垂直于作用面--压力
--平行于作用面--剪切力，剪应力τ
106Pa=1MPa
流体柱高度 ( p=ρgh )
1 atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O 1 bar=105Pa 1 at=1kg(f)/cm2=9.81×104Pa
2 基准 表压=绝对压-大气压 真空度=大气压-绝对压
压力表读数—表压；真空表读数—真空度
压力表
U形管指示的是什么？
均相混合物分离
溶质在溶剂中的过饱和
质量传递
均相混合物分离
各组分尺度不同的截留
质量传递
均相混合物分离
电解质离子选择性的传递
质量传递
三、单位换算 SI制：基本量-单位：长度m，质量kg，时间s 导出量-单位：力N=kg·m/s2，密度kg/m3 CGS制：长度cm，质量g，时间s 工程单位制：长度m，力kgf，时间s
课程主线 传递过程
动量传递 热量传递
质量传递
单元操作
流体输送 搅拌 过滤 沉降 加热冷却 蒸发 液体精馏 萃取 浸取 干燥 吸附 结晶 反渗透 电渗析
目的
原理
传递过程
输送
输入机械能
动量传递
百度文库
混合或分散
输入机械能
动量传递
非均相混合物分离
尺度不同的截留
动量传递
非均相混合物分离 密度差引起的沉降运动
动量传递
例3 液封： 设备中压力要保持，液体要排出，须用液封
例3 液封： 设备中压力要保持，液体要排出，须用液封
例4 流向判别：
接通后流向？
流水的有无-静力学 流水的多少-动力学 判据:看z大小，还是p大小？ 同一水平高度比压强 p左=pA+ρgzA=PA p右=pB+ρgzB=PB
单位换算
SI单位，cgs单位，工程单位 质量：1kg=1000g 长度：1m=100cm=1000mm=106μm 时间：1s=1000ms, 1h=60min=3600s 力：1N=105dyn，1kg(f)=9.81N 压强：1at=1kg(f)/cm2=9.81×104Pa 密度ρ：1000kg/m3=1g/cm3 动力黏度μ ：1P (泊)=1dyn s/cm2 1Pa s=1000mPa s=10P(泊)=1000cP(厘泊) 运动黏度ν= μ /ρ：1m2/s=104cm2/s 界面张力σ：1N/m=1000mN/m=1000dyn/cm