北京化工大学化工原理上册PPT课件市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件.pptx

化工原理第一章流体流动FluidFlow第一章流体流动.学习要求2本章应掌握内容（1）流体静力学基本方程式应用；（2）连续性方程、柏努利方程物理意义、适用条件、解题关键点；（3）两种流型比较和工程处理方法；（4）流动阻力计算；（5）管路计算。3.本章课时安排讲课14课时，习题课4课时。1.1概述确定流体输送管路直径，计算流动过程产生阻力和输送流体所需动力。根据阻力与流量等参数选择输送设备类型和型号，以及测定流体流量和压强等。流体流动将影响过程系统中传热、传质过程等，是其它单元操作主要基础。1.1.1流体分类和特征1.1.2流体流动考查方法1.1.2.2流体流动考查方法①拉格朗日法选定一个流体质点，对其跟踪观察，描述其运动参数（位移、数度等）与时间关系。可见，拉格朗日法描述是同一质点在不一样时刻状态。②欧拉法在固定空间位置上观察流体质点运动情况，直接描述各相关参数在空间各点分布情况合随时间改变，比如对速度u，可作以下描述：任取一微元体积流体作为研究对象，进行受力分析，它受到力有质量力（体积力）和表面力两类。（1）质量力（体积力）与流体质量成正比，质量力对于均质流体也称为体积力。如流体在重力场中所受到重力和在离心力场所受到离心力，都是质量力。（2）表面力表面力与作用表面积成正比。单位面积上表面力称之为应力。①垂直于表面力p，称为压力（法向力）。单位面积上所受压力称为压强p。②平行于表面力F，称为剪力（切力）。单位面积上所受剪力称为应力τ。1.2.流体静力学基本方程(Basicequationsoffluidstatics)1.2流体静力学基本方程1.2.1.1液体密度液体密度几乎不随压强而改变，随温度略有改变，可视为不可压缩流体。纯液体密度可由试验测定或用查找手册计算方法获取。混合液体密度，在忽略混合体积改变条件下，可用下式估算（以1kg混合液为基准），即（1-2）式中ρi---液体混合物中各纯组分密度，kg/m3；αi---液体混合物中各纯组分质量分率。1.2.1.2气体密度气体是可压缩流体，其密度随压强和温度而改变。气体密度必须标明其状态。纯气体密度普通可从手册中查取或计算得到。当压强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：（1-3）式中p──气体绝对压强,Pa(或采取其它单位)；M──气体摩尔质量,kg/kmol；R──气体常数,其值为8.315；T──气体绝对温度，K。对于混合气体，可用平均摩尔质量Mm代替M。（1-4）式中yi---各组分摩尔分率（体积分率或压强分率）。1.2.2流体压强及其特征1.2.1.1流体压强绝对压强以绝对零压作起点计算压强，是流体真实压强。表压强压强表上读数，表示被测流体绝对压强比大气压强高出数值，即:表压强＝绝对压强－大气压强真空度真空表上读数，表示被测流体绝对压强低于大气压强数值，即:真空度＝大气压强－绝对压强绝对压强，表压强，真空度之间关系见图1-2。1.2.1.2流体压强特征（1）向上作用于薄层下底总压力，PA（2）向下作用于薄层上底总压力，（P+dp）A（3）向下作用重力，因为流体处于静止，其垂直方向所受到各力代数和应等于零，简化可得：1.2.3.1流体静力学基本方程式推导1.2.3.2流体静力学基本方程式讨论1.2.3.2流体静力学基本方程式讨论1.2.4静力学基本方程式应用（ａ）普通U型管压差计(b)倒置U型管压差计（Up-sidedownmanometer）(c)微差压差计【例2-1】1.2.3.2液封高度1.2.3.2液封高度小结1.3流体流动基本方程(Basicequationsoffluidflow）1.3流体流动基本方程（流体动力学）本节主要是研究流体流动宏观规律及不一样形式能量怎样转化等问题，先介绍相关概念：1.3.1.2流速a.平均流速（简称流速）u流体质点单位时间内在流动方向上所流过距离，称为流速，以u表示，单位为m/s。流体在管截面上速度分布规律较为复杂，工程上为计算方便起见，流体流速通常指整个管截面上平均流速，其表示式为：u=Vs/A（1-11）式中，A——垂直于流动方向管截面积，m2。故（1-12）1.3.1.2流速1.3.2非稳态流动与稳态流动1.3.3连续性方程（Equationofcontinuity）1.3.4总能量衡算方程式和柏努利方程式(ConservationofmechanicalenergyandBernoulliequation）1.3.4.1流动系统总能量衡算（包含热能和内能）衡算范围：内壁面、1-1′与2-2′截面间。衡算基准：1kg流体。基准水平面：o-o′平面。u1、u2──流体分别在截面1-1′与2-2′处流速,m/s；p1、p2──流体分别在截面1-1′与2-2′处压强,N/m２；Z１、Z２──截面1-1′与