化工原理 ppt课件
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化工原理ppt-第一章流体流动
其单位为J/kg。
2022/8/11
34
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。
2022/8/11
27
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))
2022/8/11
23
一、流体流量和流速
3.圆形管道直径的选定
2022/8/11
24
一、流体流量和流速
3.圆形管道直径的选定
2022/8/11
8
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
进行期末考试，综合评估学生在整个课程中的学 习成果。
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。
在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
我们提供一些网络资源， 供学生进一步学习化工原 理和实际应用。
推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
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。
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
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在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
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推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
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。
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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。
化工原理第一章 流体流动.ppt
z1 g
1 2
u1
2
p1
We
z2 g
1 2
u
2
2
p2
W f
(1)
式中各项单位为J/kg。
下午5时49分
24喻国华
（2）以单位重量流体为基准
将(1)式各项同除重力加速度g :
z1
1 2g
u12
p1
g
We g
z2
1 2g
u22
p2
g
Wf g
令
He
We g
1~3 m/s 0.5~1 m/s 8~15 m/s 15～25 m/s
下午5时49分
14喻国华
稳定流动与不稳定流动
稳定流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量 仅随位置变化，而不随时间变化；
T, p,u f (x, y, z)
不稳定流动：流体在各截面上的有关物理量既随位 置变化，也随时间变化。
（4）各物理量的单位应保持一致，压力表示方法也 应一致，即同为绝压或同为表压。
下午5时49分
35喻国华
例 如附图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液
位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。送液
管 为 φ45×2.5mm 的 钢 管 ， 要 求
pa
送液量为 3.6m3/h。设料液在管 内的压头损失为1.2m（不包括出 h
下午5时49分
4喻国华
例1-2
如附图所示，蒸汽锅炉上装一复式压力计，指示 液为水银，两U形压差计间充满水。相对于某一基准 面，各指示液界面高度分别为
Z0=2.1m, Z2=0.9m, Z4=2.0m, Z6=0.7m, Z7=2.5m。
化工原理ppt课件
B
•
•••••
• •
H
u hor izont al
qV BH
设在水平方向上，颗粒与气体流同速。
工程处理方法：寻找颗粒得以分离的条件，从时间上考虑。
((停沉rseemt留降tlain时时ingin间间dgu：：rdau颗trioa粒nti)o随n同)t 气流uh在t 降尘h室为中颗的粒时距间离段底平 r面的u距horL离izontal
A
B
D
B D 4
ui
qV A B
ui 的大小影响到器内进口旋涡、锥形底口灰 卷起情况、气流经过设备的总压降均有关。
27
两种常用旋风分离器的各部位尺寸比例
28
根据实验气体旋转圈数N一般去3－5. 例1：已知含尘气体中尘粒速度为2300kg／m3.气体温度为500℃, µ=0.036cp流量为1000m3/h.采用某种形式的旋风分离器,D=400mm, B=D/4,A=D/2,H=2D,d=D/2.试估算临界直dpc(即dmin)
16
2
理 论 上 ：i
dp d pc
两边同时取自然对数：
lni
2 ln d p d pc
d p d pc 注意：dmin或者d pc指能够100%被沉降分离的最小颗粒粒径。
17
5.3.2 离心沉降(centrifugal settling) 和 离心沉降设备
在离心力的作用下，使流体中的颗粒产生沉降运动（离心力 方向上的运动），称为离心沉降。
分离器。以旋风分离器为例，分析离心分离设备的工作原理、 生产指标与设备尺寸、操作条件的关系。
处理物料为含尘气体，连续稳定的操作状况。
21
（1）旋风分离器的构造及工作状态
《化工原理》PPT课件
• they are also estimated from published correlates
• A simple theory for gases shows that D is proportional to the product of the average molecular velocity and the mean free path .
7.1.1 gas-liquid equilibrium
• Henry's law
The equilibrium relation between partial pressure in the gas phase and xA The equilibrium relation between mole fraction in the gas phase and mole fraction in the liquid xA
D 1 u
3
• The mean free path for ideal gases varies inversely with pressure and increases with T1.0
• The mean molecular velocity depends on T0.5
D for ideal gases varies with T1.5 and varies inversely with pressure
Chapter 6.
• Fick’s first law of diffusion • Relations between diffusivities
DAB DBA
Equimolal diffusion
• For equimolal diffusion in gases, the net volumetric and molar flows are zero
• A simple theory for gases shows that D is proportional to the product of the average molecular velocity and the mean free path .
7.1.1 gas-liquid equilibrium
• Henry's law
The equilibrium relation between partial pressure in the gas phase and xA The equilibrium relation between mole fraction in the gas phase and mole fraction in the liquid xA
D 1 u
3
• The mean free path for ideal gases varies inversely with pressure and increases with T1.0
• The mean molecular velocity depends on T0.5
D for ideal gases varies with T1.5 and varies inversely with pressure
Chapter 6.
• Fick’s first law of diffusion • Relations between diffusivities
DAB DBA
Equimolal diffusion
• For equimolal diffusion in gases, the net volumetric and molar flows are zero
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）
化工原理完整(天大版)PPT课件
化工原理
Principles of Chemical Engineering
使用教材： 姚玉英主编，化工原理，天津大学出版社，1999 参考教材： 陈敏恒主编，化工原理，化学工业出版社，2002 蒋维钧主编，化工原理，清华大学出版社，1993
可编辑课件
版权所有，未经授权禁止复制或建立镜像。谢谢!
返回 1 2021/4/25
0 绪论 1 流体流动
5 蒸馏 6 吸收
2 流体输送机械
3 非均相物系的分 离和固体流态化
4 传热
7 蒸馏和吸收塔设备 8 液－液萃取 9 干燥
可编辑课件
返回 2 2021/4/25
0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
可编辑课件
返回 3 2021/4/25
解：首先根据题意画出过程的物料流程图
可编辑课件
返回 16 2021/4/25
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。
0 绪论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 1. 化工生产过程
原料预处理
物理过程 单元操作
化学反应
化学反应过程 反应器
产物后处理
物理过程 单元操作
可编辑课件
返回 4 2021/4/25
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Principles of Chemical Engineering
使用教材： 姚玉英主编，化工原理，天津大学出版社，1999 参考教材： 陈敏恒主编，化工原理，化学工业出版社，2002 蒋维钧主编，化工原理，清华大学出版社，1993
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0 绪论 1 流体流动
5 蒸馏 6 吸收
2 流体输送机械
3 非均相物系的分 离和固体流态化
4 传热
7 蒸馏和吸收塔设备 8 液－液萃取 9 干燥
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0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
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解：首先根据题意画出过程的物料流程图
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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。
0 绪论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 1. 化工生产过程
原料预处理
物理过程 单元操作
化学反应
化学反应过程 反应器
产物后处理
物理过程 单元操作
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《化工原理》PPT课件
精选课件ppt
17
返回
用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，
如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢
管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
m3/s或m3/h。
2 、质量流量mS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体质量，
二、流速
kg/s或kg/h。
1、平均流速u ：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，
m/ s。
2、质量流速G ：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，
三、相互关系： kg/（m2·s）。
mS=GA=πd2G/4
VS=uA=πd2u/4
流体流动应服从一般的守恒原理：质量守恒和能 量守恒。从这些守恒原理可得到反映流体流动规律 的基本方程式
连续性方程式（质量守恒）
柏努利方程式（能量守恒）
这是两个非常重要的方程式，请大家注意。
精选返课件回ppt
2
1-2-1 流体的流量与流速
一、流量
1、体积流量VS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体体积，
8
1-2-3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程
精选课件ppt
流体流速与 管道的截面 积成反比， 截面积越大 流速越小， 反之亦然。 管内不同截 面流速之比 与其相应管 径的平方成 反比。
例1-9 7
【例1-7】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径
d1=10cm，
细管内径d2=5cm，当流量 为 4×10 － 3m3/s 时 ，
精选课件ppt
化工原理-精选版课件.ppt
1、牛顿型流体与非牛顿型流体；
2、层流内层与边界层，边界层的分离。
化工原理
本章 内容
2019/12/17
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
2019/12/17
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
2019/12/17
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：
2019/12/17
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
2、层流内层与边界层，边界层的分离。
化工原理
本章 内容
2019/12/17
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
2019/12/17
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
2019/12/17
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：
2019/12/17
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
化工原理.ppt
对确定的控制体只能有一个热量衡算方程。
步骤：1）画流程图；2）确定控制体；3） 确定基准；4）列方程，求解。
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
12/13
几个基本概念
3、过程速率 过程速率=过程推动力/过程阻力 4、平衡关系 过程所能进行到的极限状态的数学描述
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
3/13
研究对象
1、化工生产过程：以化学手段将原料加工 成有用产品的生产过程被称为化工生产过 程。其中以化学反应为核心，并辅助大量 的物理操作步骤。
2、单元操作：化工生产过程中诸多辅助的 物理操作步骤。其特点是：只是物理操作； 化工过程共有的；在不同的化工生产过程 中，同一单元操作的原理相同，设备往往 也是通用的。
质量(M) g
质量(M) kg
时间(θ) s
时间(θ) s
绝对单 位制
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
8/13
单位制与单位换算
➣重力单位制：长度(L)、时间(θ)、力(F) 的规定单位分别为m、s、kg(f)，又称工 程单位制。
➣ SI单位制中规定的基本物理量：质量 （kg）、长度（m）、时间（s）、物质 量（mol）、热力学温度（K）、电流强 度（A）、发光强度（cd）
∑GI= ∑GO+ GA 无化学反应时，该式也适用各组分；有化学反 应时，只适用于任一元素。 步骤：1）画流程图；2）确定控制体；3）确定基 准；4）列方程，求解。
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
11/13
几个基本概念
2、热量衡算 ∑QI：输入热量总和；∑QO：输出热量总 和;QA：积累的热量 ∑QI= ∑QO+ QA
步骤：1）画流程图；2）确定控制体；3） 确定基准；4）列方程，求解。
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
12/13
几个基本概念
3、过程速率 过程速率=过程推动力/过程阻力 4、平衡关系 过程所能进行到的极限状态的数学描述
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
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绪论
3/13
研究对象
1、化工生产过程：以化学手段将原料加工 成有用产品的生产过程被称为化工生产过 程。其中以化学反应为核心，并辅助大量 的物理操作步骤。
2、单元操作：化工生产过程中诸多辅助的 物理操作步骤。其特点是：只是物理操作； 化工过程共有的；在不同的化工生产过程 中，同一单元操作的原理相同，设备往往 也是通用的。
质量(M) g
质量(M) kg
时间(θ) s
时间(θ) s
绝对单 位制
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绪论
8/13
单位制与单位换算
➣重力单位制：长度(L)、时间(θ)、力(F) 的规定单位分别为m、s、kg(f)，又称工 程单位制。
➣ SI单位制中规定的基本物理量：质量 （kg）、长度（m）、时间（s）、物质 量（mol）、热力学温度（K）、电流强 度（A）、发光强度（cd）
∑GI= ∑GO+ GA 无化学反应时，该式也适用各组分；有化学反 应时，只适用于任一元素。 步骤：1）画流程图；2）确定控制体；3）确定基 准；4）列方程，求解。
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绪论
11/13
几个基本概念
2、热量衡算 ∑QI：输入热量总和；∑QO：输出热量总 和;QA：积累的热量 ∑QI= ∑QO+ QA
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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。
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V s u 1 A 1 u 2 A 2 u A 常(1-数 24c)
上式表明： 不可压缩性流体流经各截面时的体积 流量也不变；
流速u与管截面积成反比，截面积越 小，流速越大；反之，截面积越大， 流速越小。
ppt课件
17
对于圆形管道 ：
u1 u2
A2 A1
d2 d1
2
（1-24d）
即：不可压缩流体在圆形管道中，任意截 面的流速与管内径的平方成反比
(1-24)
或
1u1A 1 2u2A2 (1-24a)
推广至任意截面
m s 1 u 1 A 1 2 u 2 A 2 u 常 A (1-数 24b)
式（1-24）～式(1-24b)均称为连续性方程，表 明在定态流动系统中，流体流经各截面时的质量 流量恒定。
ppt课件
16
对不可压缩流体，ρ=常数，连续性方程 可写为：
则水在管1中的流速为
u14VdS12 0.798150.003 8211.7m 5 /s
管2的内径为
d210 2 8410 m 0m
ppt课件
20
由式（1-24d），则水在管2中的流速为
u2u1(d d1 2)21.75 (1801 )201.1m 5 /s
管3a及3b的内径为 d357 23.55m 0 m
ppt课件
18
例：如图所示，管路由一段φ89×4mm的管1、一 段φ108×4mm的管2和两段φ57×3.5mm的分支管 3a及3b连接而成。若水以9×10－3m/s的体积流量
流动，且在两段分支管内的流量相等，试求水在 各段管内的速度。
3a
1
2
3b
ppt课件
19
解： 管1的内径为
d189 248m 1 m
ppt课件
7
流速选择： u↑→ d ↓ →设备费用↓
流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑
费
总费用
用
操作费
设备费
u适宜
u
图1-12 管径与总费用pp关t课系件图
均衡 考虑
8
适宜流速的选择应根据经济核算确定，通 常可选用经验数据。
通常水及低粘度液体的流速为1～3m/s，一般 常压气体流速为10 m/s ，饱和蒸汽流速为20～40 m/s等。
2
1.2 流体动力学
1.2.1 流体的流量与流速
一、 流量
定义： 单位时间内流过管道任一截面的流体量。
• 体积流量：单位时间内流经管道任一截面的 流体体积。
VS——m3/s或m3/h。
ppt课件
3
2.质量流量:单位时间内流经管道任一截面的 流体质量。
mS——kg/s或kg/h。
二者关系： ms Vs
一般，密度大或粘度大的流体，流速取小一些；
对于含有固体杂质的流体，流速宜取得大一 些，以避免固体杂质沉积在管道中。
ppt课件
9
例： 某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： 取水在管内的流速为1.8m/s，
d
4 V u s
43/0 36 000 .07 m 7 7m 7 m 3.1 41.8
如图所示的定态流动系 统，流体连续地从1-1′ 截面进入，2-2′截面流 出，且充满全部管道。在 管路中流体没有增加和漏 失的情况下，根据物料衡 算，单位时间进入截面11′的流体质量与单位时 间流出截面2-2′的流体 质量必然相等，即：
1 2
1
2
图1-15 连续性方程的推导
ppt课件
15
ms1 ms2
/s
4
在适宜流速范围内，所以该管子合适。
ppt课件
11
1.2.2 定态流动与非定态流动
定态流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量 仅随位置变化，而不随时间变化；
T,p,uf(x,y,z)
该装置液位恒 定，因而流速不随 时间变化，为定态 流动。
ppt课件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图1-13 定态流动
12
非定态流动：流体在各截面上的有关物理量既随位 置变化，也随时间变化。
T ,p ,uf(x,y,z,)
该装置流动过 程中液位不断下降， 流速随时间而递减， 为非定态流动。
图1-14 非定态流动
ppt课件
13
在化工厂中，连续生产的开、停车阶段， 属于非定态流动，而正常连续生产时，均属 于定态流动。
本章重点讨论定态流动问题。
ppt课件
14
1.2.3 定态流动系统的质量守恒 ——连续性方程
1.2 流体动力学
1.2.1 流体的流量与流速
1.2.2 定态流动与非定态流动
1.2.3 定态流动系统的质量守恒 ——连续性方程
1.2.4 定态流动系统的能量守恒
——柏努利方程
ppt课件
1
本节重点： 连续性方程与柏努利方程。
本节难点：
柏努利方程应用；正确选取截 面及基准面，解决流体流动问题。
ppt课件
kg/（m2·s）。
质量流速与流速的关系为：
Gms Vsu （1-21）
AA
流量与流速的关系：
ms VsuAGA (1-22)
ppt课件
6
三、管径的估算
一般化工管道为圆形，若以d表示管道的内径，则 ：
u Vs A
u Vs d2 4
则 ： d 4V s u
(1-23)
式中，流量一般由生产任务决定，选定流速u 后可用上式估算出管径，再圆整到标准规格。
ppt课件
23
一、总能量衡算
1 p 1,u 1, 1
又水在分支管路3a、3b中的流量相等，则有
u2A2 2u3A3
ppt课件
21
即水在管3a和3b中的流速为
u3u22(d d3 2)21.2 15 (1500)202.3m 0 /s
ppt课件
22
1.2.4 定态流动系统的机械能守恒
——柏努利方程
柏努利方程反映了流体在流动过程中， 各种形式机械能的相互转换关系。柏努利方程 的推导方法有多种，以下介绍较简便的机械能 衡算法。
查附录低压流体输送用焊接钢管规格，选用公
称直径Dg80（英制3″）的管子，或表示为 φ88.5×4mm，该管子外径为88.5mm，壁厚为 4mm，则内径为：
d 8.5 8 2 4 8.5 m 0 m
ppt课件
10
水在管中的实际流速为：
uVdS2
30/36001.6m 3 0.7850.08205
（1-19）
ppt课件
4
二、 流 速
1.流速：单位时间内流体质点在流动方向上所流 经的距离。
2.点速度：流通截面上某一点的速度。用ur来表示。
3.平均流速：流体的体积流量与管道截面积之比。 以u表示，单位为m/ s 。
习惯上，平均流速简称为流速。
u Vs A
(1-20)
ppt课件
5
4. 质量流速：单位时间内流经管道单位截面积 的流体质量。以G表示，单位为
上式表明： 不可压缩性流体流经各截面时的体积 流量也不变；
流速u与管截面积成反比，截面积越 小，流速越大；反之，截面积越大， 流速越小。
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17
对于圆形管道 ：
u1 u2
A2 A1
d2 d1
2
（1-24d）
即：不可压缩流体在圆形管道中，任意截 面的流速与管内径的平方成反比
(1-24)
或
1u1A 1 2u2A2 (1-24a)
推广至任意截面
m s 1 u 1 A 1 2 u 2 A 2 u 常 A (1-数 24b)
式（1-24）～式(1-24b)均称为连续性方程，表 明在定态流动系统中，流体流经各截面时的质量 流量恒定。
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16
对不可压缩流体，ρ=常数，连续性方程 可写为：
则水在管1中的流速为
u14VdS12 0.798150.003 8211.7m 5 /s
管2的内径为
d210 2 8410 m 0m
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20
由式（1-24d），则水在管2中的流速为
u2u1(d d1 2)21.75 (1801 )201.1m 5 /s
管3a及3b的内径为 d357 23.55m 0 m
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18
例：如图所示，管路由一段φ89×4mm的管1、一 段φ108×4mm的管2和两段φ57×3.5mm的分支管 3a及3b连接而成。若水以9×10－3m/s的体积流量
流动，且在两段分支管内的流量相等，试求水在 各段管内的速度。
3a
1
2
3b
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19
解： 管1的内径为
d189 248m 1 m
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7
流速选择： u↑→ d ↓ →设备费用↓
流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑
费
总费用
用
操作费
设备费
u适宜
u
图1-12 管径与总费用pp关t课系件图
均衡 考虑
8
适宜流速的选择应根据经济核算确定，通 常可选用经验数据。
通常水及低粘度液体的流速为1～3m/s，一般 常压气体流速为10 m/s ，饱和蒸汽流速为20～40 m/s等。
2
1.2 流体动力学
1.2.1 流体的流量与流速
一、 流量
定义： 单位时间内流过管道任一截面的流体量。
• 体积流量：单位时间内流经管道任一截面的 流体体积。
VS——m3/s或m3/h。
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3
2.质量流量:单位时间内流经管道任一截面的 流体质量。
mS——kg/s或kg/h。
二者关系： ms Vs
一般，密度大或粘度大的流体，流速取小一些；
对于含有固体杂质的流体，流速宜取得大一 些，以避免固体杂质沉积在管道中。
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9
例： 某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： 取水在管内的流速为1.8m/s，
d
4 V u s
43/0 36 000 .07 m 7 7m 7 m 3.1 41.8
如图所示的定态流动系 统，流体连续地从1-1′ 截面进入，2-2′截面流 出，且充满全部管道。在 管路中流体没有增加和漏 失的情况下，根据物料衡 算，单位时间进入截面11′的流体质量与单位时 间流出截面2-2′的流体 质量必然相等，即：
1 2
1
2
图1-15 连续性方程的推导
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15
ms1 ms2
/s
4
在适宜流速范围内，所以该管子合适。
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11
1.2.2 定态流动与非定态流动
定态流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量 仅随位置变化，而不随时间变化；
T,p,uf(x,y,z)
该装置液位恒 定，因而流速不随 时间变化，为定态 流动。
ppt课件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图1-13 定态流动
12
非定态流动：流体在各截面上的有关物理量既随位 置变化，也随时间变化。
T ,p ,uf(x,y,z,)
该装置流动过 程中液位不断下降， 流速随时间而递减， 为非定态流动。
图1-14 非定态流动
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13
在化工厂中，连续生产的开、停车阶段， 属于非定态流动，而正常连续生产时，均属 于定态流动。
本章重点讨论定态流动问题。
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14
1.2.3 定态流动系统的质量守恒 ——连续性方程
1.2 流体动力学
1.2.1 流体的流量与流速
1.2.2 定态流动与非定态流动
1.2.3 定态流动系统的质量守恒 ——连续性方程
1.2.4 定态流动系统的能量守恒
——柏努利方程
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1
本节重点： 连续性方程与柏努利方程。
本节难点：
柏努利方程应用；正确选取截 面及基准面，解决流体流动问题。
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kg/（m2·s）。
质量流速与流速的关系为：
Gms Vsu （1-21）
AA
流量与流速的关系：
ms VsuAGA (1-22)
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6
三、管径的估算
一般化工管道为圆形，若以d表示管道的内径，则 ：
u Vs A
u Vs d2 4
则 ： d 4V s u
(1-23)
式中，流量一般由生产任务决定，选定流速u 后可用上式估算出管径，再圆整到标准规格。
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23
一、总能量衡算
1 p 1,u 1, 1
又水在分支管路3a、3b中的流量相等，则有
u2A2 2u3A3
ppt课件
21
即水在管3a和3b中的流速为
u3u22(d d3 2)21.2 15 (1500)202.3m 0 /s
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22
1.2.4 定态流动系统的机械能守恒
——柏努利方程
柏努利方程反映了流体在流动过程中， 各种形式机械能的相互转换关系。柏努利方程 的推导方法有多种，以下介绍较简便的机械能 衡算法。
查附录低压流体输送用焊接钢管规格，选用公
称直径Dg80（英制3″）的管子，或表示为 φ88.5×4mm，该管子外径为88.5mm，壁厚为 4mm，则内径为：
d 8.5 8 2 4 8.5 m 0 m
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10
水在管中的实际流速为：
uVdS2
30/36001.6m 3 0.7850.08205
（1-19）
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4
二、 流 速
1.流速：单位时间内流体质点在流动方向上所流 经的距离。
2.点速度：流通截面上某一点的速度。用ur来表示。
3.平均流速：流体的体积流量与管道截面积之比。 以u表示，单位为m/ s 。
习惯上，平均流速简称为流速。
u Vs A
(1-20)
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4. 质量流速：单位时间内流经管道单位截面积 的流体质量。以G表示，单位为