《化工原理》PPT课件

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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。
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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，
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1-2-3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程
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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 ，
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对于长距离与大流量输送流体，d应按前述的经济核 算原则进行选择；
对于车间内部，通常管道较短，也不太粗，这时可根 据经验来选择d。一般液体流速为0.5—3m/s，气体为10— 30m/s，蒸汽为20—50m/s。某些流体在管路中常用流速范 围列于下表中。
注：选经验流速代入上式后得到的d还需圆整到标准规格 例1-6
第二节 流体动力学
引言
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 定态流动系统的机械能守恒——柏努利方程
书面作业：P80（13）（14）
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化工生产中的流体绝大多数在密闭的管道或设备 中流动，本节主要讨论流体在管内流动的规律，即 讨论流体在流动过程中，流体所具有的位能、静压 能和动能是如何变化的规律。从而为解决流体流动 这一单元操作中出现的工程问题打下基础。
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四、柏努利方程的应用
应用柏努利方程时需注意的问题： （1）截面的选取
所选取的截面应与流体的流动方向相垂直，并且两截 面间流体应是定态连续流动。截面宜选在已知量多、计 算方便处。一般根据流体流动方向确定截面1-1，2-2顺序 （2）基准水平面的选取
基准水平面可以任意选取，但必须与地面平行。为计算方便 ，宜于选取两截面中位置较低的截面为基准水平面。若截面不 是水平面，而是垂直于地面，则基准面应选管中心线的水平面
mS=VSρ
G=uρ
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四、管径的估算
一般管路的截面均为圆形，若以d表示管路内径，则 VS=uA=πd2u/4于是
所以流体输送管路的直径可根据流量及流速进行计算。
实际管路选择：因为d正比于u-1/2 ，所以选择的u越小，
则d越大，那么对于相同的流量，所用的材料就越多，所 以材料费、检修费等基建费也会相应增加。相反，选择的 u越大，则d就越小，材料费等费用会减少，但由于流体在 管路中流动的阻力与u 成正比，所以阻力损失会增大，即 操作费用就会增加。所以应综合考虑，使两项费用之和最 小。
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题14 附图
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求粗管内和细
管内水的流速？
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1-2-4 定态流动系统的机械能守恒——柏努利方程
一、实际流体的柏努利方程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
推导
以单位质量流体为基准：
以单位重量流体为基准：
二、理想流体的柏努利方程
理想流体是指没有黏性（即流动中没有摩擦阻力）的不可压缩流体。
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三、柏努利方程的讨论 （1）当系统中的流体处于静止时，柏努利方程变为
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题13 附图
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流体通过截面1 -1输入的总能量用下标1标明，经过截面2 -2输出 的总能量用下标2标明，对此流动系统的总能量衡算， 输入=输出， 每一项除以m，其中V/m = v比容，设流体是不可压缩的，上式中的 v1 = v2 = v = 1/ρ；于是
上式是以单位质量为基准的（每一项除以m ），若每一 项除以mg，即得以单位重量为基准的机械能衡算式：
（3）计算中要注意各物理量的单位保持一致，对于压力还
应注意表示方法一致。
例1（例1-8）
例题2
例题3
P22例1－9、1－10、1－11
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如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应 器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s的流速 在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg（不包括出 口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。
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表1-1
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【例1-6】 某厂要求安装一根输水量为30m3/h的管路，试选择合适 的管径。
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1-2-2 定态流动与非定态流动
动画
流体流动系统中，若各截面上的温度、压力、流速等物理量 仅随位置变化，而不随时间变化，这种流动称之为定态流动。
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若流体流动时不产生流动阻力，则流体的能量损失∑hf = 0，这 种流体称为理想流体。实际上这种流体并不存在。但这种设想可以 使流体流动问题的处理变得简单，对于理想流体流动，又没有外功 加入，即∑hf =0，He = 0时，上式可简化为：
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【例1-8】 将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为 大气压。要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。设料液在管内压头 损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔 入口处高出多少米？