化工原理

数PA、PB的大小。
习题1
画图 抄题 解题 答
如图所示用一U 形管压力计测量密封器罐中的压力，指示 液为水，密度ρ0=1000kg/m3 。因气体易溶于水，故在水 和气体之间用惰性溶剂（ρ=890 kg/m3 ）将二者隔开。现 已知h=10cm , R=24cm ,求器罐内的绝对压力和表压
（分别用Pa 和mH2o表示）。

解：根据图1-2得 P1=ρ g(h-z1) P2 =ρ g(h-z2) P2-P1=ρ g(h-z1)-ρ g(h-z2)=ρ g(z1- z2) ； P2= P1+ρ g(z1- z2) ； （ P2/ρ g）= （P1/ρ g）+(z1- z2)
上两式为流体静 力学方程。
补充练习
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。
考试要求
考试成绩由：
1、期中考试 2、期末考试 3、平时作业 4、出勤 5、见习
第一章 流体力学基础
教学目标： 1.掌握流体流动中的作用力和机械能 2.掌握压强的表示方法及静力学测量方法 3.掌握质量守衡、机械能守衡、动量守衡 的原理及有关计算 4.掌握流体流动的型态及基本特征 5.掌握湍流时直管阻力损失的实验研究方法 及局部阻力损失的计算 6.掌握简单管路的计算方法
同除mg得：理想状态的伯努利方程
Z1+ u12/2 g + p1/ρg = Z2 + u22/2g + p2/ρg (2) Z ：位压头 〔m〕； u2/2 g：动压头 〔m〕; p/ρg：静压头〔m〕;
理想流体的伯努利方程
Z1 + u12/2 g + p1/ρg = Z2 + u22/2g + p2/ρg gZ1 + u12/2 + p1/ρ = gZ2 + u22/2 + p2/ρ (3) 2式各项的单位为m ， 3式各项的单位为J/kg (2)
答：器罐内的绝对压力为102806Pa和10.48mH2o，表压为1481Pa和
0.15mH2o
§1、3 流体流动的基本方程
流体在流动的过程中遵循 1、质量守恒定律 2、能量守恒定律 3、动量守恒定律 将他们应用在流体流动过程， 可以获得流体流动的基本方程 1、连续性方程 2、运动方程 3、能量方程
各个方程的意义 ，各项的意义 ，各物理量的单位 ，
数PA、PB的大小。
课堂作业
如图所示有三个容器A、B、C内均装有水，容器C
敞口。密闭容器A 、B间的液位差Z1=1.2m,容器B、 C 间液位差Z2 =2.3m ，两U形管下部液体均为汞， 其密度为13600kg/m3 ，高度差分别为 R=0.2m ,H=0.15m ,试求容器A B上方压力表的读
对有分支的情况：
则m0= m1+ m2
例4-1
车间要求将20°C水以15kg/s的流量送入某设备中，若选
取平均流速为1.1m/s，试计算所需管子的尺寸。若在原水
管上再接出一根Φ159×4.5的支管，如图所示，以便将水 流量的一半该送至另一车间。 求当总水量不变时， 此支管内水流速度。
课程内容
本课程紧密结合专业特点，围绕单元操作原理和 应用为主题，以动量传递、热量传递、质量传递 理论为基础，系统介绍液体流动、流体输送机械、 传热、精馏、吸收等各单元操作的基本原理、基 本计算方法、工程应用。通过本课程的学习，使 学生掌握各单元操作的基本原理及典型设备的设 计计算方法，为进一步学习专业课程及从事工程 实践奠定必要的理论基础。本课程通过课堂教学 及实验教学、课程见习等实践性环节相结合，使 学生牢固建立起“单元操作”的概念，培养学生 工程分析方法及独立分析问题和解决问题的能力。
试计算：雷诺准数Re，并判断流动形态；
使管内保持湍流的最小流速。
补充作业：
套管换热器的内管为Φ24×1.5 ，外管为
Φ57×3.5的无逢钢管。液体以5400kg/h的
流量流过环隙，液体的密度为1200kg/m3 ,
黏度为2×10-3pa s。
●
试判断液体在环隙
中的流动形态。
（Re=1.28×104）
§1、3.4 总能量衡算——机械能衡算方程
首先考虑流体在流动过程中的能量：
（1）动能
（2）位能
(1/2)mu2 〔J〕;
mgz 〔J〕; （3）静压能 mp/ρ 〔J〕
在1-1截面上 mgZ1 + (1/2)mu12 + mp1/ρ = Et1
在2-2截面上 mgZ2 + (1/2)mu22 + mp2/ρ = Et2 对理想流体而言； 在1-1截面上机械能总和=在2-2截面上机械能总和 mgZ1+ mu12/2 + mp1/ρ= mgZ2 + mu22/2 + mp2/ρ (1)
§1、3 流体流动的基本方程
§1、3.1基本概念
（1）稳定流动与不稳定流动：
的主要是稳定流动。 （2）流速和流量： 表达式: m=ρV （3）粘性 ： 定义
●
图示说明， 目前研究
定义
符号 u, V, m
单位
V= A×u=(πd2/4) ×u 符号μ
单位 1 pa s = 10P( 泊 )=1000cP(厘泊)
课程介绍
化工原理是一门工程学科, 是工科类化工、制药、 食品、发酵、等专业学生的专业课. 它以工业生 产中的物理加工过程为背景，研究工业生产过程 中的基本规律，应用这些规律解决工业生产中的 实际问题。了解物理、化学规律在生产中的应用; 认识实际生产的复杂性和具体过程的特点, 化工 原理需要用特定的工程规律和方法来解决实际生 产中的问题。该课程的设置目的是使学生能将所 学理论知识与工程实际衔接起来，使学生能够学 会从工程和经济的角度去考虑技术问题，并逐步 实现由学生向工程技术人员的转变。
压强大小的表征
补充例题：比较下列压强大小并排序
PA=2atm（绝对压强）， PB=900mmHg （表压）， PC=6420Pa（真空度）
解： 统一单位、 统一基准 PA=2atm（绝对压强）=202650 Pa （绝对压强） PB=900mmHg（表压）=221315 Pa （绝对压强） PC=6420Pa（真空度）=101325-6420=94905 Pa（绝对压强） 结论： P >PA >P
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 一个大气压相当于10.33mH2O ，760mmHg， 8015m空气柱。
静力学方程的应用
静力学方程适用于重力场中静止、连续、
均匀、不可压缩流体。
等压面是指在连通体内，具有相同高度的

2、实验课要求
实验独立考试
1、实验过程操作 2、实验报告 3、卷面考试
2、实验课要求


1、上课时间： 第8-15周 2、实验教材： 化学化工学院编教材 3、实验内容： 化工原理实验和化工原 理实训和化工原理仿真 4、实验要求： 第8-15周做实验 具体要 求、专门讲解。 5、工业见习： 一次，具体时间、具体 要求、专门讲解。
平面上的各个点的压强相等。
判断连通体，找出等压面。
例1-1
如图所示有三个容器A、B、C内均装有水，容器C
敞口。密闭容器A 、B间的液位差Z1=1m,容器B、 C 间液位差Z2 =2m ，两U形管下部液体均为汞， 其密度为13600kg/m3 ，高度差分别为 R=0.2m ,H=0.1m ,试求容器A B上方压力表的读
P1=P+ρ0gh 因为P1= P1’
P1’=Pa+ρgR
所以P=Pa+ρgR-ρ0gh
=101325+1000×9.81×0.24-890×9.81×0.1
=102806Pa(绝对压强) =1481Pa（表压） P=(102806×10.33)/101325 =10.48mH2o (绝对压强) =10.48—10.33=0.15mH2o（表压）
Biblioteka Baidu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。
§1.3.2 质量恒算方程——连续性方程
1、宏观质量恒算：对稳态流动有m1=m2

1、宏观质量恒算： 对稳态流动有m1=m2 ρ1 u1 A1=ρ2 u2 A2 若ρ1=ρ2=ρ 则u1 A1= u2 A2 对圆形管道而言： (πd12/4) ×u1=(πd22/4) ×u2 整理得：d12 ×u1= d22×u2 u1/ u2= d22/ d12
B C
作业：比较下列压强大小，并排序
1、P =40000 Pa（表压） 2、P =2atm（绝对压强） 3、P =500 mmHg（真空度） 4、Pd= 15mH2O (表压) （用表压和Pa单位表示）
A B C
2、流体静力学方程
2、流体静力学方程
以图1-2为例推倒公式1-3和1-4 首先复习用液柱表示压强 P=ρ gh 该压强为点压强或同一平面的压强，ρ是 流体密度，g为9.8，h为该点或该平面上方 的液柱高度，单位为米。
.
实际流体的伯努利方程
gZ1 + u12/2 + p1/ρ + we= gZ2 + u22/2 + p2/ρ+ wf Z1 + u12/2 g + p1/ρg +he = Z2 + u22/2g + p2/ρg + hf wf : 摩擦损失 或阻力损失 ； we ：外界做的功 ； he： 外加压头 ； hf ：损失压头 ； (4) (5)
§1、1概述
1、什么是流体：具有流动性的气体和液体 统称流体。 2、什么是流体力学：研究流体流动规律的 科学称为流体力学，包括流体静力学和流 体动力学。 本章研究的内容：结合化工过程特点，对 流体静力学原理及其在化工生产中的应用 和流体动力学基本方程的应用进行详细的 介绍。
§1、2流体静力学及其应用
过渡状态，称为过渡区流动。
对非圆形管道，可用当量直径de来代替直径
d ，也可求对应雷诺准数。
当量直径de=（4×流体流过的横截面积）/ 流体湿润周边。 套管环隙的当量直径de=D-d (大圆内径-小 圆外径)
例1-3
20°C的水在内径50mm的圆形管内流动，质
量流量为0.2t/h .
（4）非牛顿型流体：
（5）流动类型和雷诺数：
当流体流动时，在不同条件下，可以观察
到两种截然不同的流型。这一现象是由雷
诺在1883年发现的。
Re=duρ/μ （无量纲准数）雷诺准数 各项的物理意义及单位。
工程上一般认为：流体在圆形直管流动， 当Re<2000时为层流， 当Re>4000时为湍流， 当Re介于2000~4000之间时，流动处于一种