（中职）化工单元过程及操作第一节概述及流体物性教学课件

*,*,化学工业出版社,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,（中职）化工单元过程及操作第一节概述及流体物性ppt教材课件汇总完整版电子教案,第一章 流体流动与输送,2,目的和要求,1.,熟练掌握,流体静力学基本方程式，连续性方程式和柏努利方程式及其应用。,2.,正确理解,流体的流动类型和流动阻力的概念。,4.,了解,测速管，文丘里流量计，孔板流量计和转子流量计的工作原理和基本计算。,3.,掌握,流体流动阻力的计算，简单管路的设计型计算和输送能力的核算。,3,（1）静力学基本方程的应用,（2）连续性方程、柏努力方程的物理意义、适用条件、应用柏努力方程解题的要点和注意事项。,（3）管路系统总能量损失方程（包括 数据的获得）,本章重点掌握的内容,（1）边界层的基本概念（边界层的形成和发展，边界层分离）,（2）牛顿型流体和非牛顿型流体,本章应掌握的内容,（1）两种流型（层流和湍流）的本质区别，处理两种流型的工程方法（解析法和实验研究方法）,（2）流量测量,（3）管路计算,本章一般了解的内容,4,（,2）应用柏努力方程、静力学方程解题要绘图，正确选取衡算范围。解题步骤要规范。,本章学习应注意的问题,（1）流体力学是传热和传质的基础，它们之间又存在着密切的联系和相似性，从开始学习流体流动就要学扎实，打好基础。,5,流体力学的应用,日常生活中,流动现象：,6,煤 气 洗 涤 塔,工业生产过程中,煤气,煤气,水,孔板流量计,泵,水封,填料塔,水池,7,液态或气态下的物料称为流体,流体的特征：,易流动,，,抗剪,和,抗张,的能力,很小,；,无固定形状,，随容器的形状而变化；在外力的作用下其,内部发生相对运动,。,宏观上足够小，以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；,同时微观上足够大，它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质。,流体微团（或流体质点）,把流体视为由无数个,流体微团（或流体质点）,所组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。这就是连续介质模型,8,气体与液体的区别：,密度：气体变化；液体变化不明显。,压缩性：气体可压缩，20%可看成不可压缩。液体不可压缩。,流体流动,规律是本门课程的,重要基础,，主要原因是：,2,.流体的流动对传热、传质以及反应过程有着重要的影响。,过程进行的好坏，动力的消耗及设备的投资都与流体的流动状况密切相关。,1.,各种流体输送问题，管路的设计，输送机械的选择以及所需功率的计算,需要研究流体的流动规律。,强化,削弱,化工过程,9,第一节 流体的基本物性,一,、流体的密度、相对密度和比容（比体积）,（一）流体的密度,定义：单位体积流体所具有的质量。Kg/m,3,影响密度的因素：温度、压力,不可压缩流体：流体种类和温度变化不受压力影响。,可压缩流体（气体）：受温度、压力影响大。,密度的获取方法：常用的查表,用比重计测得、换算,密度的定义:,10,（二）气体密度,理想气体：,其中,R8.314kJ/kmolK；Mkg/kmol；,PkN/m,2,（kPa）；TK。,11,液体混合物:,若混合前后体积不变,w,质量分率,以1m,3,混合物为基准,以1kg混合物为基准,（三）混合物的密度,已知纯物质的密度及混合物的组成，则,气体混合物：若混合前后压力与温,度变化不大时，,x,摩尔分数,在压力不太高，温度不太低时，也可用下式计算,12,（四）相对密度,定义：流体的密度与标准大气压下4,（,277K）时纯水的密度（1000）之比。用S或d表示,例如：,油,=800kg/m,3,则d（S,油,）=800/1000=0.8,（五）比容（比体积）,单位质量物质所具有的体积，以,表示，也称质量体积、比容,13,二、压强,定义：,特性：,垂直作用于器壁,在同一流体的相同水平面上,各方向的压强相同,p,p,p,p,p,p,在流体内部由于流体本身的重力而产生,的垂直作用在单位面积上的力称为流体的,静压强，简称压强或压力。,14,3.压强的单位及换算,压强的法定单位是Pa：1Pa=1N/m,2,。常用单位：如：物理大气压（atm）、工程大气压（at）、米水柱（mH,2,O）、毫米汞柱（mmHg）、巴（bar）等,换算关系如下：,1atm=1.01310,5,Pa=760mmHg,=1.033at=10.33mH,2,O,1at=1kgf/cm,2,=9.8110,4,Pa=10mH,2,O,=735.6mmHg,压强也可以用流体柱表示：教材有,15,4.压强的表示方法,表压强,=,绝对压强,-,大气压强,真空度,=,大气压强,-,绝对压强,压力大小的两种表征方法,P,A,绝,P,A,（表）,P,大气压,P（真空度）,P,B,绝,绝对零压线,大气压线,绝压/表压/真空度的关系,16,压力表,17,真空表,18,若已知某地的大气压力为750 mmHg，而设备A内压力为1000 mmHg，则,P,A表,=,mmHg=,Pa。,若设备B的真空度为300 mmHg，则,P,B（绝）,=,mmHg。,250,33330.59,450,33775,19,三、粘性及牛顿粘性定律,20,三、粘性及牛顿粘性定律,u,u=0,y,x,y方向上的流体速度分布为线性,为什么有分层流动的现象,？,流体具有,粘性,，流动流体内部存在,内摩擦力,或,粘滞力,dy,u+du,u,粘性,21,内摩擦力产生的原因,f,f,大量实验,牛顿粘性定律,动力粘度,简称,粘度,单位面积上的,内摩擦应力（剪应力）,速度梯度,22,粘 度,物理意义,衡量流体粘性大小的一个物理量,单位,c.g.s：dyns/cm,2,泊（P）,厘泊（cP）,1Pa,s=10P=1000cP,属,物性,之一，由实验测定；查有关手册或资料、用经验公式计算,大多数气体的粘度远小于液体粘度,主要有体系、温度、浓度,（压力的影响可忽略（气体）,获取方法：,影响因素：,23,*,影响粘度的因素*：,液体的粘度随温度的升高而下降,气体的粘度温度的升高而升高,混合物的粘度：,气体混合物：,液体混合物：,24,四、流量与流速,1.,流量,流体在流动时，每单位时间内通过管道任一截面的流体量，称为,流体的流量,。,如果流体量用流体的质量来度量，则称为,质量流量,，,用,q,m,表示，单位是kg/s；如果流体量用流体的体积来度量，则称为,体积流量,，,用,q,v,表示，单位是m,3,/s。两者的关系是：,q,m,q,v,式中,是相同条件下流体的密度，单位是,kg/m,3,。,25,2.,流速,单位时间内，流体在流动方向上经过的距离叫流体的,流速,。在流体输送中所说的流速，通常指整个流通截面上流速的平均值，用,u,表示，单位是m/s。平均流速可以用下式计算：,26,（1）流量,质量流量：,（2）流速,质量流速：,管内流体流速分布,平均速度：,体积流量：,流量与流速关系,27,由于流体具有粘性，流体在管内流动时，同一流通截面上各点的流速是不同的，越靠近管壁，流速越小，中心的流速最大。,28,体积流量：,质量流量,：,平均速度：,质量流速：,总结,29,小结,本章重点：,气、液体密度的计算方法,压强的定义、单位换算和表示方法,粘度单位及影响因素,流速与流量的计算和换算,30,