1.1预备知识 (课件）-《化工单元操作》同步教学（化学工业出版社）

1 《化工单元操作》 1.1预备知识 1.1 流体流动预备知识 2 《化工单元操作》 1 流体流动 1.1预备知识 1.2流体在管内流动形态的判断及测定 1.3流体内部机械能变化的观察及测定 1.4流体流动阻力（直管、局部）的认知及测定 1.5化工管路简介 1.1 流体流动预备知识 3 1.1 预备知识 1.1.1 概述 1.1.2 流体物理性质 1.1.3 流体静力学基础 1.1.4 流体动力学基础 1.1 流体流动预备知识 -----流动的物体，包括可压缩的气体和难以压缩的液体。 1.1.1 概述 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1.1 流体流动预备知识 （1）流体主要特征 具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。 （2）流体种类 如果流体的体积不随压力变化而变化，该流体称为不可压缩性流体； 若随压力发生变化，则称为可压缩性流体。 1.1 流体流动预备知识 1.液体 液体所受压力增大, 其体积几乎不变,故称之为不可压缩流体 液体压力增大 1.1 流体流动预备知识 液体温度升高时，其体积略有增加, 液体具有热膨胀性 温度升高 1.1 流体流动预备知识 气体所受压力增大, 其体积变小,故气体是可压缩流体。 气体压力增大 但如果压力的变化率不大时，该气体也可当作不可压缩性流体处理。 2.气体 1.1 流体流动预备知识 气体温度升高时，其体积明显增加, 气体具有明显热膨胀性。 气体温度升高 1.1 流体流动预备知识 1.1.2流体的物理性质 引入：观察水和油混合物 为什么浮有厚油的热汤无一丝白气，入口却很烫？ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1.1 流体流动预备知识 2010年5月18日，美国墨西哥湾石油钻井平台发生爆炸 1.1 流体流动预备知识 2010年7月18日，大连新港输油管线爆炸起火事故造成海面污染水域达50平方公里 1.1 流体流动预备知识 3）表达式： 式中，m—流体的质量（kg）； V—流体的体积（m3） 4）单位：kg/m3 1.流体的密度 1）定义：流体的密度是指单位体积流体在t℃时的质量。 2）符号：ρt，简记为ρ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1.1 流体流动预备知识 ●液体的密度 1）温度和压力对液体密度的影响 （2）对大多数液体，温度升高，其密度下降。水例外（水在277K时具有最大密度，为1000kg/m3） 2）如何获取液体的密度？ （1）液体纯净物的密度可查阅相关手册（注意温度条件） （2）液体混合物的可实验测定：如比重瓶法、韦氏天平法、波美度比重计法(相对密度) （1）压强对液体密度的影响很小，常常忽略。 1.1 流体流动预备知识 比重瓶 波美度比重计 韦氏天平 1.1 流体流动预备知识 ●相对密度 1）定义：将某种液体在t℃的密度与4℃时纯水的密度（ρw）之比，称为该液体相对密度。 2）符号：d 3）表达式： 无量纲的量 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1.1 流体流动预备知识 ●气体的密度 2）表达式： 式中， ρ—气体的密度，kg/m3 p—气体的压力，kPa； M—气体的摩尔质量，g/mol； T—气体的温度，K； R—通用气体常数，8.314kJ/（kmol•K ）。 （1）温度升高，气体的密度降低； （2）压力增大，气体的密度增大。 1）气体为可压缩流体，气体的密度是温度和压强函数 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1.1 流体流动预备知识 3）气体混合物的密度 式中Mm为气体混合物的平均摩尔质量，可按下式求得 式中，MA，MB，Mn—气体混合物中各组分的摩尔质量； yA，yB，yn—气体混合物中各组分的摩尔分数或体积分数。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1.1 流体流动预备知识 2.流体的黏度 1.定义： 2.符号： 黏性——流体质点在发生相对运动时，会受到来自自身的阻力，流体的这种属性称为黏性。 洪水过后，垃圾堆积河岸 固有属性 黏度——流体对流动的阻抗能力。衡量流体黏性大小的物理量，反映流体内摩擦力的大小。 μ 1.1 流体流动预备知识 4.温度、压力对黏度的影响 液体的黏度随温度升高而减小，压强影响可忽略； 气体的黏度随温度升高而增大 ，压强若变化不大可忽略。 工程单位：泊（P）、厘泊（cP） 1 Pa•s = 10P = 1000 cP 3.单位： Pa•s 夏天倒洗发水更容易 1.1 流体流动预备知识 1.压力 定义：流体垂直作用于单位面积上的流体静压强，简称压强（化工生产上习惯称为压力）。