化工原理課件

化工原理課件2024/3/27化工原理課件1.研究流體流動問題的重要性

流體是氣體與液體的總稱。

流體流動是最普遍的化工單元操作之一；研究流體流動問題也是研究其它化工單元操作的重要基礎(chǔ)?；ぴ碚n件2.連續(xù)介質(zhì)假定

假定流體是由無數(shù)內(nèi)部緊密相連、彼此間沒有間隙的流體質(zhì)點（或微團）所組成的連續(xù)介質(zhì)。質(zhì)點：由大量分子構(gòu)成的微團，其尺寸遠小于設(shè)備尺寸、遠大于分子自由程。工程意義：利用連續(xù)函數(shù)的數(shù)學(xué)工具，從宏觀研究流體?；ぴ碚n件3.流體的特征具有流動性；無固定形狀，隨容器形狀而變化；受外力作用時內(nèi)部產(chǎn)生相對運動。不可壓縮流體：流體的體積不隨壓力變化而變化，如液體；可壓縮性流體：流體的體積隨壓力發(fā)生變化，如氣體?；ぴ碚n件1.1流體靜力學(xué)1.1.1密度一、定義單位體積流體的質(zhì)量，稱為流體的密度。kg/m3

二、單組分密度液體密度僅隨溫度變化（極高壓力除外），其變化關(guān)系可從手冊中查得?；ぴ碚n件氣體當(dāng)壓力不太高、溫度不太低時，可按理想氣體狀態(tài)方程計算：

注意：手冊中查得的氣體密度都是在一定壓力與溫度下之值，若條件不同，則密度需進行換算?；ぴ碚n件三、混合物的密度混合氣體各組分在混合前后質(zhì)量不變，則有

——氣體混合物中各組分的體積分率。

或——混合氣體的平均摩爾質(zhì)量

——氣體混合物中各組分的摩爾(體積)分率。

化工原理課件混合液體假設(shè)各組分在混合前后體積不變，則有

——液體混合物中各組分的質(zhì)量分率。

四、比容單位質(zhì)量流體具有的體積，是密度的倒數(shù)。m3/kg化工原理課件

1.1.2壓力流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的靜壓強，習(xí)慣上又稱為壓力。

一、壓力的特性

流體壓力與作用面垂直，并指向該作用面；任意界面兩側(cè)所受壓力，大小相等、方向相反；作用于任意點不同方向上壓力在數(shù)值上均相同。二、壓力的單位

SI制：N/m2或Pa；化工原理課件或以流體柱高度表示：注意：用液柱高度表示壓力時，必須指明流體的種類，如600mmHg，10mH2O等。

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的換算關(guān)系：1atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O三、壓力的表示方法

絕對壓力以絕對真空為基準(zhǔn)測得的壓力。

表壓或真空度以大氣壓為基準(zhǔn)測得的壓力?；ぴ碚n件表壓=絕對壓力－大氣壓力真空度=大氣壓力－絕對壓力絕對壓力

絕對壓力

絕對真空

表壓

真空度

大氣壓

化工原理課件1.1.3流體靜力學(xué)平衡方程

一、靜力學(xué)基本方程

重力場中對液柱進行受力分析：（1）上端面所受總壓力（2）下端面所受總壓力（3）液柱的重力設(shè)流體不可壓縮，p0p2p1z1z2G方向向下方向向上方向向下化工原理課件液柱處于靜止時，上述三項力的合力為零:——靜力學(xué)基本方程

壓力形式能量形式化工原理課件討論：（1）適用于重力場中靜止、連續(xù)的同種不可壓縮性流體；（2）物理意義：——單位質(zhì)量流體所具有的位能，J/kg；——單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能，J/kg。在同一靜止流體中，處在不同位置流體的位能和靜壓能各不相同，但二者可以轉(zhuǎn)換，其總和保持不變?；ぴ碚n件（3）在靜止的、連續(xù)的同種流體內(nèi)，處于同一水平面上各點的壓力處處相等。壓力相等的面稱為等壓面。（4）壓力具有傳遞性：液面上方壓力變化時，液體內(nèi)部各點的壓力也將發(fā)生相應(yīng)的變化。

化工原理課件二、靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用

1.壓力及壓力差的測量

（1）U形壓差計

設(shè)指示液的密度為，被測流體的密度為。

A與A′面為等壓面，即而p1p2mRAA’化工原理課件所以整理得若被測流體是氣體，，則有化工原理課件討論：（1）U形壓差計可測系統(tǒng)內(nèi)兩點的壓力差，當(dāng)將U形管一端與被測點連接、另一端與大氣相通時，也可測得流體的表壓或真空度；

表壓真空度p1pap1pa化工原理課件（2）指示液的選?。褐甘疽号c被測流體不互溶，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；其密度要大于被測流體密度。應(yīng)根據(jù)被測流體的種類及壓差的大小選擇指示液。

化工原理課件思考：若U形壓差計安裝在傾斜管路中，此時讀數(shù)R反映了什么？p1p2z2RAA’z1化工原理課件（2）雙液體U管壓差計

擴大室內(nèi)徑與U管內(nèi)徑之比應(yīng)大于10。密度接近但不互溶的兩種指示液A和C；適用于壓差較小的場合。化工原理課件（3）倒U形壓差計

指示劑密度小于被測流體密度，如空氣作為指示劑

（5）復(fù)式壓差計

（4）傾斜式壓差計

適用于壓差較小的情況。適用于壓差較大的情況?；ぴ碚n件2.液位測量

（1）近距離液位測量裝置

壓差計讀數(shù)R反映出容器內(nèi)的液面高度。

液面越高，h越小，壓差計讀數(shù)R越小