化工原理(少学时)课件和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.1概述
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T , p, u f ( x, y, z )
非稳定流动：流体在各截面上的部分或全部物理量 都随时间变化。
T , p , u f ( x , y , z , )
1.1.3 流体的粘度 牛顿粘性定律 ：
.
.
F
du dy
F A
d u dy
或
dy
u
u＋du
式中：F——内摩擦力，N；
1.1.4 流体流动中的机械能 固体质点： 流体： 位能和动能 位能、动能和压强能
能量之间存在着相互转换
= 9.81×104Pa
压力的表示方法
绝对压力 以绝对真空为基准测得的压力。
表压或真空度 以大气压为基准测得的压力。
表 压 = 绝对压力 － 大气压力
p1
真空度 = 大气压力 － 绝对压力=负的表压
表压
大气压
真空度 绝对压力
p2
绝对压力 绝对真空
例 若已知某地的大气压力为750 mmHg，而设
备A内压力为1000 mmHg，则PA表= _____ mmHg = ______ Pa。 若设备B的真空度为300 mmHg，则PB（绝）= ______mmHg。
自由程 (free path) 在热动平衡态下，一个气 体分子在任意连续两次碰 撞之间所经过的直线路程。 由于分子运动的无序性， 分子各段自由程长度不同。 平均自由程（mean free path） 在一定的条件下，一个气 体分子在连续两次碰撞之 间可能通过的各段自由程 的平均值。
返回
流体的特征
均衡 考虑
常用流体适宜流速范围： 水及一般液体 1~3 m/s
粘度较大的液体
低压气体 压力较高的气体
0.5~1 m/s
8~15 m/s 15～25 m/s
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。
稳定流动与非稳定流动
稳定流动：各截面上的温度、压力、流速等物理 量不随时间变化：
G qm A qv A u
kg/（m2· s）
流量与流速的关系：
q m q v uA GA
管径的估算 对于圆形管道：
d 4qv
费 用
总费用
操作费
u
设备费
u适宜
流量qv一般由生产任务决定。 流速选择：
u
u
↑→ d ↓ →设备费用↓
流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑
运动粘度
粘度μ 与密度ρ 的之比。
m2/s
粘度的物理本质：
分子间的引力和分子的运动与碰撞。
f ( p,T )
液体 :
f (T )
T↑→↓ T↑→↑ p↑→↑
f ( p,T )
气体 : 一般
f (T )
超高压
粘度的单位 SI制：Pa· 或 kg/(m· s s)
或以流体柱高度表示 ： p gh 注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类， 如600mmHg，10mH2O等。 标准大气压的换算关系： 1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H2O
1工程大气压=1at=1kgf/cm2=735.6mmHg =10m H2O
流量：单位时间内流体在管路中流过的数量 体积流量
以体积表示
qv——m3/s或m3/h 质量流量 以质量表示 qm——kg/s或kg/h。 二者关系：
qm qv
流速 （平均流速）
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
u qv A
m/s
质量流速
单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
τ . ——剪应力，Pa；
d u dy
——法向速度梯度，1/s；
μ ——比例系数，称为流体的粘度，Pa· 。 s
牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体； 非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。 粘度的物理意义 : 流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单
位速度梯度所需的剪应力。μ 又称为动力粘度。
物理制：cP(厘泊）
换算关系
1厘泊（ cP ） 1 100 泊（ P) 1 100 [ 达因 秒 厘米 2 ]
1 1
N S ]
[ 100000 1 2 2 100 ( ) m 100
3
10
N S m
2
10
3
Pa s
粘度的测量方法：
旋转式粘度计 落球式粘度计 毛细管粘度计
具有流动性；
无固定形状，随容器形状而变化；
受外力作用时内部产生相对运动。 不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体； 可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。
Байду номын сангаас
流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的 静压强，习惯上又称为压力。 压力的特性 流体压力与作用面垂直，并指向该作用面； 任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反； 作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。 压力的单位 SI制：N/m2或Pa；
第一章
1. 1 概述
流体流动与输送机械
1.1.1 流体：气体与液体的总称。 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。
1.1.2连续介质假定 假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有 间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。 质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备 尺寸、远大于分子自由程。 工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究 流体。
非稳定流动：流体在各截面上的部分或全部物理量 都随时间变化。
T , p , u f ( x , y , z , )
1.1.3 流体的粘度 牛顿粘性定律 ：
.
.
F
du dy
F A
d u dy
或
dy
u
u＋du
式中：F——内摩擦力，N；
1.1.4 流体流动中的机械能 固体质点： 流体： 位能和动能 位能、动能和压强能
能量之间存在着相互转换
= 9.81×104Pa
压力的表示方法
绝对压力 以绝对真空为基准测得的压力。
表压或真空度 以大气压为基准测得的压力。
表 压 = 绝对压力 － 大气压力
p1
真空度 = 大气压力 － 绝对压力=负的表压
表压
大气压
真空度 绝对压力
p2
绝对压力 绝对真空
例 若已知某地的大气压力为750 mmHg，而设
备A内压力为1000 mmHg，则PA表= _____ mmHg = ______ Pa。 若设备B的真空度为300 mmHg，则PB（绝）= ______mmHg。
自由程 (free path) 在热动平衡态下，一个气 体分子在任意连续两次碰 撞之间所经过的直线路程。 由于分子运动的无序性， 分子各段自由程长度不同。 平均自由程（mean free path） 在一定的条件下，一个气 体分子在连续两次碰撞之 间可能通过的各段自由程 的平均值。
返回
流体的特征
均衡 考虑
常用流体适宜流速范围： 水及一般液体 1~3 m/s
粘度较大的液体
低压气体 压力较高的气体
0.5~1 m/s
8~15 m/s 15～25 m/s
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。
稳定流动与非稳定流动
稳定流动：各截面上的温度、压力、流速等物理 量不随时间变化：
G qm A qv A u
kg/（m2· s）
流量与流速的关系：
q m q v uA GA
管径的估算 对于圆形管道：
d 4qv
费 用
总费用
操作费
u
设备费
u适宜
流量qv一般由生产任务决定。 流速选择：
u
u
↑→ d ↓ →设备费用↓
流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑
运动粘度
粘度μ 与密度ρ 的之比。
m2/s
粘度的物理本质：
分子间的引力和分子的运动与碰撞。
f ( p,T )
液体 :
f (T )
T↑→↓ T↑→↑ p↑→↑
f ( p,T )
气体 : 一般
f (T )
超高压
粘度的单位 SI制：Pa· 或 kg/(m· s s)
或以流体柱高度表示 ： p gh 注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类， 如600mmHg，10mH2O等。 标准大气压的换算关系： 1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H2O
1工程大气压=1at=1kgf/cm2=735.6mmHg =10m H2O
流量：单位时间内流体在管路中流过的数量 体积流量
以体积表示
qv——m3/s或m3/h 质量流量 以质量表示 qm——kg/s或kg/h。 二者关系：
qm qv
流速 （平均流速）
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
u qv A
m/s
质量流速
单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
τ . ——剪应力，Pa；
d u dy
——法向速度梯度，1/s；
μ ——比例系数，称为流体的粘度，Pa· 。 s
牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体； 非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。 粘度的物理意义 : 流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单
位速度梯度所需的剪应力。μ 又称为动力粘度。
物理制：cP(厘泊）
换算关系
1厘泊（ cP ） 1 100 泊（ P) 1 100 [ 达因 秒 厘米 2 ]
1 1
N S ]
[ 100000 1 2 2 100 ( ) m 100
3
10
N S m
2
10
3
Pa s
粘度的测量方法：
旋转式粘度计 落球式粘度计 毛细管粘度计
具有流动性；
无固定形状，随容器形状而变化；
受外力作用时内部产生相对运动。 不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体； 可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。
Байду номын сангаас
流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的 静压强，习惯上又称为压力。 压力的特性 流体压力与作用面垂直，并指向该作用面； 任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反； 作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。 压力的单位 SI制：N/m2或Pa；
第一章
1. 1 概述
流体流动与输送机械
1.1.1 流体：气体与液体的总称。 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。
1.1.2连续介质假定 假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有 间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。 质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备 尺寸、远大于分子自由程。 工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究 流体。