化工原理上下册9737.pptx

《化工原理上下册9737.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理上下册9737.pptx（228页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、化工原理化工原理n n主讲：赵海萍主讲：赵海萍电子课件电子课件电子课件电子课件化工原理教程化工原理教程化工原理教程化工原理教程化工原理实验教学化工原理实验教学化工原理实验教学化工原理实验教学化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理例题与习题化工原理例题与习题化工原理例题与习题化工原理例题与习题化工原理试题库化工原理试题库化工原理试题库化工原理试题库化工原理教程化工原理教程化工原理教程化工原理教程绪论绪论绪论绪论第一章流体流动第一章流体流动第一章流体流动第一章流体流动第二章流体输送机械第二章流体输送机械第二章流体输送机械第二章流体输送机械第三章非均相物系分离第三章

2、非均相物系分离第三章非均相物系分离第三章非均相物系分离第四章传热第四章传热第四章传热第四章传热第五章蒸发操作第五章蒸发操作第五章蒸发操作第五章蒸发操作第六章气体吸收第六章气体吸收第六章气体吸收第六章气体吸收第七章液体蒸馏第七章液体蒸馏第七章液体蒸馏第七章液体蒸馏第八章干燥第八章干燥第八章干燥第八章干燥绪论绪论绪论绪论 一、化工生产过程一、化工生产过程一、化工生产过程一、化工生产过程化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。化化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。化化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。化化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工

3、过程。化工生产过程，不论其生产规模大小，其核心是化学反应过程及其设备工生产过程，不论其生产规模大小，其核心是化学反应过程及其设备工生产过程，不论其生产规模大小，其核心是化学反应过程及其设备工生产过程，不论其生产规模大小，其核心是化学反应过程及其设备反应器（发生化学变化的主要场所）。为了使生产过程得以有效反应器（发生化学变化的主要场所）。为了使生产过程得以有效反应器（发生化学变化的主要场所）。为了使生产过程得以有效反应器（发生化学变化的主要场所）。为了使生产过程得以有效的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，如：一定的温的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，如：一定的温的进行，

4、反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，如：一定的温的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，如：一定的温度、压力和物料的组成等。因此，原料在进入反应器之前必须进行一度、压力和物料的组成等。因此，原料在进入反应器之前必须进行一度、压力和物料的组成等。因此，原料在进入反应器之前必须进行一度、压力和物料的组成等。因此，原料在进入反应器之前必须进行一定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等（统称为前处理）。定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等（统称为前处理）。定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等（统称为前处理）。定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等（统称为前处理）。化学反应

5、结束以后，为了得到一定纯度的产品，从反应器出来的混合化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品，从反应器出来的混合化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品，从反应器出来的混合化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品，从反应器出来的混合物必须经过一定的处理，如：冷却、过滤、精制等（统称为后处理）。物必须经过一定的处理，如：冷却、过滤、精制等（统称为后处理）。物必须经过一定的处理，如：冷却、过滤、精制等（统称为后处理）。物必须经过一定的处理，如：冷却、过滤、精制等（统称为后处理）。从上述可以看出：化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段，从上述可以看出：化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段，从上

6、述可以看出：化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段，从上述可以看出：化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段，加工成产品的过程。加工成产品的过程。加工成产品的过程。加工成产品的过程。1 1、化学加工手段：也就是使原料在一定条件下发生化学反应，得到、化学加工手段：也就是使原料在一定条件下发生化学反应，得到、化学加工手段：也就是使原料在一定条件下发生化学反应，得到、化学加工手段：也就是使原料在一定条件下发生化学反应，得到产物的加工手段。（化学工艺课程的范畴）产物的加工手段。（化学工艺课程的范畴）产物的加工手段。（化学工艺课程的范畴）产物的加工手段。（化学工艺课程的范畴）2 2、物理加工手段：物料

7、输送、提纯、混合、加热（冷却）等过程。物理加工手段：物料输送、提纯、混合、加热（冷却）等过程。物理加工手段：物料输送、提纯、混合、加热（冷却）等过程。物理加工手段：物料输送、提纯、混合、加热（冷却）等过程。（化工原理课程的范畴）。（化工原理课程的范畴）。（化工原理课程的范畴）。（化工原理课程的范畴）。二、化工单元操作的概念二、化工单元操作的概念二、化工单元操作的概念二、化工单元操作的概念上述的前后处理过程，绝大部分都是进行的是纯粹物理过程，但却上述的前后处理过程，绝大部分都是进行的是纯粹物理过程，但却上述的前后处理过程，绝大部分都是进行的是纯粹物理过程，但却上述的前后处理过程，绝大部分都是进行

8、的是纯粹物理过程，但却是化工生产中所不能缺少的步骤，各种化工产品的生产过程中所涉及的是化工生产中所不能缺少的步骤，各种化工产品的生产过程中所涉及的是化工生产中所不能缺少的步骤，各种化工产品的生产过程中所涉及的是化工生产中所不能缺少的步骤，各种化工产品的生产过程中所涉及的各种物理变化过程均可归纳为若干个称之为化工原理单元操作。各种物理变化过程均可归纳为若干个称之为化工原理单元操作。各种物理变化过程均可归纳为若干个称之为化工原理单元操作。各种物理变化过程均可归纳为若干个称之为化工原理单元操作。由于化工生产的多样性（包括产品、原料、过程的多样性），但是由于化工生产的多样性（包括产品、原料、过程的多样

9、性），但是由于化工生产的多样性（包括产品、原料、过程的多样性），但是由于化工生产的多样性（包括产品、原料、过程的多样性），但是对物理加工的过程进行深入研究发现，物理加工主要包括三个大的方面：对物理加工的过程进行深入研究发现，物理加工主要包括三个大的方面：对物理加工的过程进行深入研究发现，物理加工主要包括三个大的方面：对物理加工的过程进行深入研究发现，物理加工主要包括三个大的方面：流体力学过程、传热过程和传质（物质传输过程）。即三大类单元操作。流体力学过程、传热过程和传质（物质传输过程）。即三大类单元操作。流体力学过程、传热过程和传质（物质传输过程）。即三大类单元操作。流体力学过程、传热过程和传

10、质（物质传输过程）。即三大类单元操作。类别类别类别类别单元操作单元操作单元操作单元操作流体动力过程流体动力过程流体动力过程流体动力过程 流体输送流体输送流体输送流体输送沉降沉降沉降沉降过滤过滤过滤过滤流态化流态化流态化流态化传热过程传热过程传热过程传热过程加热加热加热加热冷却冷却冷却冷却传质过程传质过程传质过程传质过程蒸发蒸发蒸发蒸发吸收吸收吸收吸收蒸馏蒸馏蒸馏蒸馏萃取萃取萃取萃取干燥干燥干燥干燥具体见下表：具体见下表：具体见下表：具体见下表：举例：举例：举例：举例：电解食盐水生产电解食盐水生产电解食盐水生产电解食盐水生产NaOHNaOH的过程（略）。的过程（略）。的过程（略）。的过程（略）。

11、化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的，研究化工单元化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的，研究化工单元化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的，研究化工单元化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的，研究化工单元操作不仅对化工生产有用，而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生操作不仅对化工生产有用，而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生操作不仅对化工生产有用，而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生操作不仅对化工生产有用，而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生产都起到重要作用。产都起到重要作用。产都起到重要作用。产都起到重要作用。三、本课程性质、任务和内容三、本课程性质、任务和

12、内容三、本课程性质、任务和内容三、本课程性质、任务和内容1 1、课程性质、课程性质、课程性质、课程性质本课程属于工程技术基础课程。本课程属于工程技术基础课程。本课程属于工程技术基础课程。本课程属于工程技术基础课程。2 2、课程任务课程任务课程任务课程任务通过本课程的学习，掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备的通过本课程的学习，掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备的通过本课程的学习，掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备的通过本课程的学习，掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备的工艺尺寸的设计或选型，并熟悉其结构、性能。通过本课程的学习，培工艺尺寸的设计或选型，并熟悉其结构、性能。通过本课程

13、的学习，培工艺尺寸的设计或选型，并熟悉其结构、性能。通过本课程的学习，培工艺尺寸的设计或选型，并熟悉其结构、性能。通过本课程的学习，培养学生从工程观点分析和处理有关化工单元操作中各种问题的能力，以养学生从工程观点分析和处理有关化工单元操作中各种问题的能力，以养学生从工程观点分析和处理有关化工单元操作中各种问题的能力，以养学生从工程观点分析和处理有关化工单元操作中各种问题的能力，以使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理和设计的能力。使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理和设计的能力。使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理和设计的能力。使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理

14、和设计的能力。3 3、课程内容、课程内容、课程内容、课程内容主要讨论三大类单元操作：主要讨论三大类单元操作：主要讨论三大类单元操作：主要讨论三大类单元操作：A A、流体动力过程、流体动力过程、流体动力过程、流体动力过程B B、传热过程、传热过程、传热过程、传热过程C C、传质过程、传质过程、传质过程、传质过程根据操作方式，单元操作可以分为连续操作（定态操作）和间歇根据操作方式，单元操作可以分为连续操作（定态操作）和间歇根据操作方式，单元操作可以分为连续操作（定态操作）和间歇根据操作方式，单元操作可以分为连续操作（定态操作）和间歇操作（非定态操作）两大类。操作（非定态操作）两大类。操作（非定态操

15、作）两大类。操作（非定态操作）两大类。四、四个基本概念四、四个基本概念四、四个基本概念四、四个基本概念1 1、物料衡算、物料衡算、物料衡算、物料衡算以物质守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出物料以物质守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出物料以物质守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出物料以物质守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出物料和组成之间的数量关系。和组成之间的数量关系。和组成之间的数量关系。和组成之间的数量关系。进行物料衡算，首先定出衡算进行物料衡算，首先定出衡算进行物料衡算，首先定出衡算进行物料衡算，首先定出衡算基准，一般以一定时间内的物料为基准，

16、一般以一定时间内的物料为基准，一般以一定时间内的物料为基准，一般以一定时间内的物料为基准（时间基准）。根据质量守恒定律，输入衡算范围的各段物基准（时间基准）。根据质量守恒定律，输入衡算范围的各段物基准（时间基准）。根据质量守恒定律，输入衡算范围的各段物基准（时间基准）。根据质量守恒定律，输入衡算范围的各段物流量必须等于输出衡算范围的各段物流量与积累于衡算范围的物料量流量必须等于输出衡算范围的各段物流量与积累于衡算范围的物料量流量必须等于输出衡算范围的各段物流量与积累于衡算范围的物料量流量必须等于输出衡算范围的各段物流量与积累于衡算范围的物料量之和。之和。之和。之和。即即即即:G:G1 1=G=

17、G0 0+G+GAA式中式中式中式中:G:G1 1输入物料的总和输入物料的总和输入物料的总和输入物料的总和;GG0 0输出物料的总和输出物料的总和输出物料的总和输出物料的总和;GGAA累积物料的总和。累积物料的总和。累积物料的总和。累积物料的总和。2 2、热量衡算、热量衡算、热量衡算、热量衡算以能量守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出能量和各以能量守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出能量和各以能量守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出能量和各以能量守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出能量和各项能量之间的数量关系。项能量之间的数量关系。项能量之间的数量关系。

18、项能量之间的数量关系。与物料衡算不同，除时间基准外，还要选定物流焓的基准态。物流焓与物料衡算不同，除时间基准外，还要选定物流焓的基准态。物流焓与物料衡算不同，除时间基准外，还要选定物流焓的基准态。物流焓与物料衡算不同，除时间基准外，还要选定物流焓的基准态。物流焓的基准态包括：基准压强的基准态包括：基准压强的基准态包括：基准压强的基准态包括：基准压强p p0 0、基准温度、基准温度、基准温度、基准温度t t0 0、基准相态、基准相态、基准相态、基准相态。QQ1 1=Q=Q0 0+Q+QL LQQ1 1随物料进入衡算范围的总热量（随物料进入衡算范围的总热量（随物料进入衡算范围的总热量（随物料进入衡

19、算范围的总热量（KJKJ或或或或KWKW）;QQ0 0随物料流出衡算范围的总热量（随物料流出衡算范围的总热量（随物料流出衡算范围的总热量（随物料流出衡算范围的总热量（KJKJ或或或或KWKW）;QQL L向衡算范围以外损失的总热量（向衡算范围以外损失的总热量（向衡算范围以外损失的总热量（向衡算范围以外损失的总热量（KJKJ或或或或KWKW）。）。）。）。3 3、平衡关系、平衡关系、平衡关系、平衡关系物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其发展，结果物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其发展，结果物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其发展，结果物系在自然发

20、生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其发展，结果必然达到一定的平衡状态。必然达到一定的平衡状态。必然达到一定的平衡状态。必然达到一定的平衡状态。在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所

21、追求的理想条件。是我们推平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们推平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们推平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们推知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工艺知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工艺知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工艺知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工艺尺寸设计的理论依据。尺寸设计的理论依据。尺寸设计的理论依据。尺寸设计的理论依据。4 4、过程速率、过程速率、过程速率、过程速率 物系处

22、于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以物系处于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以物系处于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以物系处于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。一般我们用过程速率来表示：一般我们用过程速率来表示：一般我们用过程速率来表示：一般我们用过程速率来表示

23、：过程速率过程速率过程速率过程速率=（过程推动力）（过程推动力）（过程推动力）（过程推动力）/（过程阻力）（过程阻力）（过程阻力）（过程阻力）对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。如：传热的过程推动力是温度差；过程阻力则主要是物质的传热能力。如：传热的过程推动力是温度差；过程阻力则主要是物质的传热能力。如：传热的过程推动力是温度差；过程阻力则主要是物质的传热能力。如：传热的过程推动力是温度差；过程阻力则主要是物质的传热能力。五、量纲一致性、单

24、位一致性五、量纲一致性、单位一致性五、量纲一致性、单位一致性五、量纲一致性、单位一致性 量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示的关系。根据物理规律建立的理论公式，公式中的每一个符号都的关系。根据物理规律建立的理论公式，公式中的每一个符号都的关系。根据物理规律建立的理论公式，公式中的每一个符号都的关系。根据物理规律建立的理论公式，公式中的每一个符号都代表一个物理量，此方程式中各项的量纲必须一致（即量纲一致代表一个物理量，此方程式

25、中各项的量纲必须一致（即量纲一致代表一个物理量，此方程式中各项的量纲必须一致（即量纲一致代表一个物理量，此方程式中各项的量纲必须一致（即量纲一致性）。性）。性）。性）。单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同一套单位制中的单位（要求使用国际单位制中的各个基本单位）。一套单位制中的单位（要求使用国际单位制中的各个基本单位）。一套单位制中的单位（要求使用国际单位制中的各个基本单位）。一套单位制中的单位（要求使用国际单位制中的各个基本

26、单位）。11流体流动流体流动流体流动流体流动 处在液体和气体状态下的物体统称为流体。具有流动性、抗剪性和抗张处在液体和气体状态下的物体统称为流体。具有流动性、抗剪性和抗张处在液体和气体状态下的物体统称为流体。具有流动性、抗剪性和抗张处在液体和气体状态下的物体统称为流体。具有流动性、抗剪性和抗张能力很小，无固定形状，变形很容易。能力很小，无固定形状，变形很容易。能力很小，无固定形状，变形很容易。能力很小，无固定形状，变形很容易。流体是有大量彼此之间有一定间隙的分子组成，是个进行着杂乱无章运流体是有大量彼此之间有一定间隙的分子组成，是个进行着杂乱无章运流体是有大量彼此之间有一定间隙的分子组成，是个

27、进行着杂乱无章运流体是有大量彼此之间有一定间隙的分子组成，是个进行着杂乱无章运动的体系。动的体系。动的体系。动的体系。对一般工程问题我们不需要讨论单个分子的运动。而是将流体看成由无对一般工程问题我们不需要讨论单个分子的运动。而是将流体看成由无对一般工程问题我们不需要讨论单个分子的运动。而是将流体看成由无对一般工程问题我们不需要讨论单个分子的运动。而是将流体看成由无数个质点（或微团）所组成的一个连续介质。这就是我们所谓的连续性假设。数个质点（或微团）所组成的一个连续介质。这就是我们所谓的连续性假设。数个质点（或微团）所组成的一个连续介质。这就是我们所谓的连续性假设。数个质点（或微团）所组成的一个

28、连续介质。这就是我们所谓的连续性假设。实践证明，在绝大部分情况下是成立的。实践证明，在绝大部分情况下是成立的。实践证明，在绝大部分情况下是成立的。实践证明，在绝大部分情况下是成立的。1.1 1.1 流体的基本性质流体的基本性质流体的基本性质流体的基本性质 一、流体的密度一、流体的密度一、流体的密度一、流体的密度 单位体积的流体所具有的质量。单位体积的流体所具有的质量。单位体积的流体所具有的质量。单位体积的流体所具有的质量。表达式：表达式：表达式：表达式：式中式中式中式中：mm流体的质量（流体的质量（流体的质量（流体的质量（kgkg）流体的体积（流体的体积（流体的体积（流体的体积（mm）流体的密

29、度（流体的密度（流体的密度（流体的密度（kgmkgm）单位质量的流体所具有的体积称为比容。单位质量的流体所具有的体积称为比容。单位质量的流体所具有的体积称为比容。单位质量的流体所具有的体积称为比容。表达式：表达式：表达式：表达式：其单位为其单位为其单位为其单位为mmkgkg，数值上等于密度的倒数。，数值上等于密度的倒数。，数值上等于密度的倒数。，数值上等于密度的倒数。、液体的密度、液体的密度、液体的密度、液体的密度 液体的密度随体积变化很小，一般忽略不计。液体的密度随体积变化很小，一般忽略不计。液体的密度随体积变化很小，一般忽略不计。液体的密度随体积变化很小，一般忽略不计。、气体的密度、气体的

30、密度、气体的密度、气体的密度 理想气体的密度医科根据理想气体方程得出：理想气体的密度医科根据理想气体方程得出：理想气体的密度医科根据理想气体方程得出：理想气体的密度医科根据理想气体方程得出：、混合物的密度、混合物的密度、混合物的密度、混合物的密度 液体混合物的平均密度：液体混合物的平均密度：液体混合物的平均密度：液体混合物的平均密度：混合气体的密度：混合气体的密度：混合气体的密度：混合气体的密度：二、流体的粘度二、流体的粘度二、流体的粘度二、流体的粘度 在外力的作用下，流体内部各层之间产生相对运动。有相对运动在外力的作用下，流体内部各层之间产生相对运动。有相对运动在外力的作用下，流体内部各层之

31、间产生相对运动。有相对运动在外力的作用下，流体内部各层之间产生相对运动。有相对运动则就有相互作用力，该作用力起到则就有相互作用力，该作用力起到则就有相互作用力，该作用力起到则就有相互作用力，该作用力起到“抗拒抗拒抗拒抗拒”相对运动的作用，此特性相对运动的作用，此特性相对运动的作用，此特性相对运动的作用，此特性就是流体的粘性。就是流体的粘性。就是流体的粘性。就是流体的粘性。衡量粘性大小的物理量是粘度，粘度越大，则流体的流动性就越衡量粘性大小的物理量是粘度，粘度越大，则流体的流动性就越衡量粘性大小的物理量是粘度，粘度越大，则流体的流动性就越衡量粘性大小的物理量是粘度，粘度越大，则流体的流动性就越差

32、。差。差。差。1 1）、牛顿粘性定律）、牛顿粘性定律）、牛顿粘性定律）、牛顿粘性定律 如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：实验证明：实验证明：实验证明：实验证明：F F 引入比例系数引入比例系数引入比例系数引入比例系数 F=F=就是流体的粘度。就是流体的粘度。就是流体的粘度。就是流体的粘度。单位面积上的内摩擦力：单位面积上的内摩擦力：单位面积上的内摩擦力：单位面积上的内摩擦力：=22）、流体的粘度）、流体的粘度）、流体的粘度）、流体的粘度根据上式可以看出：流体粘度的物理含义是：使流体产生单位根据上式可以看出：流体粘度的物理含义是：使流体产生单位根据上式可以看出：流体粘度的物理含义是：使流体

33、产生单位根据上式可以看出：流体粘度的物理含义是：使流体产生单位速度梯度所需要的内摩擦力（剪应力）。单位：速度梯度所需要的内摩擦力（剪应力）。单位：速度梯度所需要的内摩擦力（剪应力）。单位：速度梯度所需要的内摩擦力（剪应力）。单位：PaSPaS（SISI制）制）制）制）1 1厘泊（厘泊（厘泊（厘泊（CPCP）=10=102 2泊（泊（泊（泊（P P）=10=10-3-3PasPas运动粘度的概念运动粘度的概念运动粘度的概念运动粘度的概念一般使用的是动力粘度。一般使用的是动力粘度。一般使用的是动力粘度。一般使用的是动力粘度。1.21.2流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学主要是研究流

34、体在外力（重力和压力）的作用流体静力学主要是研究流体在外力（重力和压力）的作用流体静力学主要是研究流体在外力（重力和压力）的作用流体静力学主要是研究流体在外力（重力和压力）的作用 下，下，下，下，流流流流 体处于平衡状态的规律。体处于平衡状态的规律。体处于平衡状态的规律。体处于平衡状态的规律。垂直作用于单位面积上的压力称为流体的静压强，简称为压强。垂直作用于单位面积上的压力称为流体的静压强，简称为压强。垂直作用于单位面积上的压力称为流体的静压强，简称为压强。垂直作用于单位面积上的压力称为流体的静压强，简称为压强。表达式：表达式：表达式：表达式：式中：式中：式中：式中：p p流体的静电压（流体的

35、静电压（流体的静电压（流体的静电压（NmNm即即即即PaPa）；）；）；）；P P垂直作用于流体表面的压力（垂直作用于流体表面的压力（垂直作用于流体表面的压力（垂直作用于流体表面的压力（N N）；）；）；）；A A作用的面积（作用的面积（作用的面积（作用的面积（mm）。）。）。）。常用的压强单位一般还有常用的压强单位一般还有常用的压强单位一般还有常用的压强单位一般还有atmatm（标准大气压）、（标准大气压）、（标准大气压）、（标准大气压）、mmHgmmHg（毫米（毫米（毫米（毫米汞柱）、汞柱）、汞柱）、汞柱）、atat（工程大气压）等。（工程大气压）等。（工程大气压）等。（工程大气压）等。1

36、atm=760mmHg=10.33mH1atm=760mmHg=10.33mH2 2OO；1at=735.6mmHg=10mH1at=735.6mmHg=10mH2 2OO。2 2、压强的表达基准、压强的表达基准、压强的表达基准、压强的表达基准1 1）、表压）、表压）、表压）、表压2 2）、绝对压强）、绝对压强）、绝对压强）、绝对压强3 3）、真空度）、真空度）、真空度）、真空度三者的关系如下图：三者的关系如下图：三者的关系如下图：三者的关系如下图：二、流体静力学基本方程二、流体静力学基本方程二、流体静力学基本方程二、流体静力学基本方程1 1、基本方程的推导、基本方程的推导、基本方程的推导、基

37、本方程的推导如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：平面平面平面平面A A的面积为的面积为的面积为的面积为A A离液面的深度为离液面的深度为离液面的深度为离液面的深度为Z Z外压为外压为外压为外压为P P0 0则则则则A A上的压强上的压强上的压强上的压强P PA A为：为：为：为：P PA A=P=P0 0+gZ+gZ具体推导过程略。具体推导过程略。具体推导过程略。具体推导过程略。2 2、基本方程的应用、基本方程的应用、基本方程的应用、基本方程的应用P=PP=PA A-P-P0 0=g=g Z Z三、基本方程的应用三、基本方程的应用三、基本方程的应用三、基本方程的应用1 1、测量压强与压强差

38、、测量压强与压强差、测量压强与压强差、测量压强与压强差2 2、液位的测量、液位的测量、液位的测量、液位的测量3 3、液封高度的计算、液封高度的计算、液封高度的计算、液封高度的计算1.31.3管内流动的守恒原理管内流动的守恒原理管内流动的守恒原理管内流动的守恒原理流体流动是化工生产的普遍现象，它应当遵守质量守恒、机械能流体流动是化工生产的普遍现象，它应当遵守质量守恒、机械能流体流动是化工生产的普遍现象，它应当遵守质量守恒、机械能流体流动是化工生产的普遍现象，它应当遵守质量守恒、机械能守恒原理。守恒原理。守恒原理。守恒原理。一、流量和流速一、流量和流速一、流量和流速一、流量和流速1 1、流量、流量

39、、流量、流量单位时间内通过管道任一截面的流体的量为流体的流量。单位时间内通过管道任一截面的流体的量为流体的流量。单位时间内通过管道任一截面的流体的量为流体的流量。单位时间内通过管道任一截面的流体的量为流体的流量。按照按照按照按照“量量量量”的单位不同，可分为：体积流量和质量流量。的单位不同，可分为：体积流量和质量流量。的单位不同，可分为：体积流量和质量流量。的单位不同，可分为：体积流量和质量流量。体积流量：体积流量：体积流量：体积流量：V VS S（mm3 3/S/S或或或或mm3 3/h/h）质量流量：质量流量：质量流量：质量流量：w ws s（kg/skg/s或或或或kg/hkg/h）V

40、VS S=w=ws s22、流速、流速、流速、流速单位时间内流体在流动方向上通过的距离，为流速。用单位时间内流体在流动方向上通过的距离，为流速。用单位时间内流体在流动方向上通过的距离，为流速。用单位时间内流体在流动方向上通过的距离，为流速。用u u表示。表示。表示。表示。uA=VsuA=wuA=VsuA=ws s例题例题例题例题：见课本：见课本：见课本：见课本P29P29 二、质量守恒与连续性方程二、质量守恒与连续性方程二、质量守恒与连续性方程二、质量守恒与连续性方程 在流动系统中，若流体在各个截面上的流速、密度、压强等只随位置改变，在流动系统中，若流体在各个截面上的流速、密度、压强等只随位置

41、改变，在流动系统中，若流体在各个截面上的流速、密度、压强等只随位置改变，在流动系统中，若流体在各个截面上的流速、密度、压强等只随位置改变，而不随时间改变，则我们称为定态流动。而不随时间改变，则我们称为定态流动。而不随时间改变，则我们称为定态流动。而不随时间改变，则我们称为定态流动。流体在定态流动时，遵循连续性方程。流体在定态流动时，遵循连续性方程。流体在定态流动时，遵循连续性方程。流体在定态流动时，遵循连续性方程。2-22-21-11-1WsWs11WsWs2 2如上图所示：如上图所示：如上图所示：如上图所示：根据质量守恒定律，有：根据质量守恒定律，有：根据质量守恒定律，有：根据质量守恒定律，

42、有：WsWs1 1=Ws=Ws2 2而而而而WsWs1 1=u=u1 1AA1 111WsWs2 2=u=u2 2AA2 22 2AA1 1=d=d1 12 2/4A/4A2 2=d=d2 22 2/4/4 代入有：代入有：代入有：代入有：u u1 1/u/u2 2=d=d2 22 2/d/d1 12 2，此式即为连续性方程。此式即为连续性方程。此式即为连续性方程。此式即为连续性方程。三、能量守恒与柏努利方程三、能量守恒与柏努利方程三、能量守恒与柏努利方程三、能量守恒与柏努利方程流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能

43、量衡算。流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。1 1、定态流动时的总能量衡算、定态流动时的总能量衡算、定态流动时的总能量衡算、定态流动时的总能量衡算A A、内能、内能、内能、内能物质内部能量的总和，用物质内部能量的总和，用物质内部能量的总和，用物质内部能量的总和，用U U表示。单位是表示。单位是表示。单位是表示。单位是:kJ/kg:kJ/kgB B、位能、位能、位能、位能物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。物体因受

44、重力作用，在不同的高度所具有的能量。m.g.z(kJ/kg)m.g.z(kJ/kg)C C、动能、动能、动能、动能物体因运动而具有的能量。物体因运动而具有的能量。物体因运动而具有的能量。物体因运动而具有的能量。mumu2 2/2/2D D、静压能、静压能、静压能、静压能流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。pVspVs（kJ/kgkJ/kg）E E、热、热、热、热流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热则为为正，被冷却

45、则为负。流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热则为为正，被冷却则为负。流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热则为为正，被冷却则为负。流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热则为为正，被冷却则为负。用用用用QQ来表示。（来表示。（来表示。（来表示。（kJ/kgkJ/kg）F F、功、功、功、功流体流动获得机械能为正（用流体流动获得机械能为正（用流体流动获得机械能为正（用流体流动获得机械能为正（用WWe e来表示）；流体损失机械能为负来表示）；流体损失机械能为负来表示）；流体损失机械能为负来表示）；流体损失机械能为负(用用用用HHf f表示表示表示表示)。2 2、定态流动时的机械能衡算和柏努利

46、方程、定态流动时的机械能衡算和柏努利方程、定态流动时的机械能衡算和柏努利方程、定态流动时的机械能衡算和柏努利方程如前图：对如前图：对如前图：对如前图：对1-11-1和和和和2-22-2截面进行能量衡算。截面进行能量衡算。截面进行能量衡算。截面进行能量衡算。上式中：若物质的内能无变化，则上式中：若物质的内能无变化，则上式中：若物质的内能无变化，则上式中：若物质的内能无变化，则U U1 1=U=U2 2pVpVs s=pw=pws s/上式若以上式若以上式若以上式若以1kg1kg流体为衡算对象，则有：流体为衡算对象，则有：流体为衡算对象，则有：流体为衡算对象，则有：3 3、关于柏努利方程的讨论、关

47、于柏努利方程的讨论、关于柏努利方程的讨论、关于柏努利方程的讨论见课本见课本见课本见课本P36P36（略）（略）（略）（略）4 4、柏努利方程的应用、柏努利方程的应用、柏努利方程的应用、柏努利方程的应用 例例例例11：见课本：见课本：见课本：见课本P37P37例例例例22：见课本：见课本：见课本：见课本P38P38例例例例33：见课本：见课本：见课本：见课本P39P391.41.4流体流动现象流体流动现象流体流动现象流体流动现象一、流体流动类型一、流体流动类型一、流体流动类型一、流体流动类型1 1、雷诺实验、雷诺实验、雷诺实验、雷诺实验18831883年雷诺通过实验揭示了流体流动有两中不同的流动

48、类型：年雷诺通过实验揭示了流体流动有两中不同的流动类型：年雷诺通过实验揭示了流体流动有两中不同的流动类型：年雷诺通过实验揭示了流体流动有两中不同的流动类型：层流和湍流。层流和湍流。层流和湍流。层流和湍流。2 2、两种流动形态、两种流动形态、两种流动形态、两种流动形态层流和湍流层流和湍流层流和湍流层流和湍流3 3、雷诺准数、雷诺准数、雷诺准数、雷诺准数在雷诺实验中，还发现流体以何种流动形态流动，与管道直径在雷诺实验中，还发现流体以何种流动形态流动，与管道直径在雷诺实验中，还发现流体以何种流动形态流动，与管道直径在雷诺实验中，还发现流体以何种流动形态流动，与管道直径d d、流体密度、流体密度、流体

49、密度、流体密度、流体粘度、流体粘度、流体粘度、流体粘度 和流速和流速和流速和流速u u有关。有关。有关。有关。将四个参数构成数群：将四个参数构成数群：将四个参数构成数群：将四个参数构成数群：式中式中式中式中ReRe为雷诺准数（简称雷诺数）。为雷诺准数（简称雷诺数）。为雷诺准数（简称雷诺数）。为雷诺准数（简称雷诺数）。实验证明：实验证明：实验证明：实验证明：Re2000Re2000为层流；为层流；为层流；为层流；2000Re40002000Re4000为过渡流态；为过渡流态；为过渡流态；为过渡流态；Re4000Re4000为湍流。为湍流。为湍流。为湍流。二、层流与湍流二、层流与湍流二、层流与湍流

50、二、层流与湍流1 1、流体质点的区别、流体质点的区别、流体质点的区别、流体质点的区别层流时，流体的质点是沿着管轴进行规则平行分层运动、质点层流时，流体的质点是沿着管轴进行规则平行分层运动、质点层流时，流体的质点是沿着管轴进行规则平行分层运动、质点层流时，流体的质点是沿着管轴进行规则平行分层运动、质点之间既不碰撞，也不相互混合。之间既不碰撞，也不相互混合。之间既不碰撞，也不相互混合。之间既不碰撞，也不相互混合。湍流时，流体的质点是作不规则的杂乱的运动、质点之间有碰湍流时，流体的质点是作不规则的杂乱的运动、质点之间有碰湍流时，流体的质点是作不规则的杂乱的运动、质点之间有碰湍流时，流体的质点是作不规