【正文】 流體的宏觀運動規(guī)律。 非牛頓流體（流變學(xué)規(guī)律） 應(yīng)用流體流動的基本原理和規(guī)律可以解決如下工程問題：(1)流體輸送：流體流速 u，管道直徑 d，輸送設(shè)備選擇、操作及其功率計算(2)流體壓強，流量和流速的測量(3)強化設(shè)備：為強化其他單元操作（設(shè)備）提供適宜條件 流體的物理性質(zhì)1牛頓流體（流體力學(xué)規(guī)律）在化工和食品生產(chǎn)過程中，所處理的原料、半成品、章 如連通器 液面最終達到同一水平面， 傳熱 的極限是冷熱流體溫度相同， 氣體吸收 的極限是當(dāng)時條件下的飽和溶解度， 反應(yīng) 的極限是當(dāng)時條件下的平衡轉(zhuǎn)化率。 隨物料離開系統(tǒng)的總熱量， kJ或kW2) 能量衡算 根據(jù)能量守恒定律而進行的能量平衡的計算。3) 傳質(zhì)過程 （質(zhì)量傳遞） 研究物質(zhì)通過相界面遷移過程的基本規(guī)律，以及主要受這些基本規(guī)律支配的若干單元操作，如液體的蒸餾、氣體的吸收、固體的干燥及結(jié)晶等。J）；功率（ N）； n物質(zhì)的量 K開（爾文） T熱力學(xué)溫度 I電流 tkg(f導(dǎo)出量 ：如速度 ；溫度 kg[L]教學(xué)環(huán)節(jié) ： 理論課教學(xué)，實驗，課程設(shè)計特點 ： 內(nèi)容多，范圍廣，難度大。食品工程 是在化學(xué)工程基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個新領(lǐng)域 相同的理論基礎(chǔ)和單元操作。預(yù)熱殺菌 食品工程原理奶粉生產(chǎn)工藝 ： 各個單元操作串聯(lián)操作的生產(chǎn)過程 化工原理： 是研究這些 單元操作 的基礎(chǔ)學(xué)科，是各個 單元操作 的綜合和集成。單體精制 例： 用乙炔和氯化氫生產(chǎn)聚氯乙烯塑料乙炔 反應(yīng)器內(nèi)必須保持最佳反應(yīng)條件（壓強、溫度） 。48教材： 《化工原理》上冊 天津大學(xué)出版社參考書 :《化工原理》上冊 化學(xué)工業(yè)出版社 《 食品工程原理 》 中國輕工業(yè)出版社緒論 化工生產(chǎn)過程 與 單元操作 化學(xué)工業(yè) :對原料進行化學(xué)加工以獲得產(chǎn)品。反應(yīng)后還要進行后處理，使產(chǎn)物與反應(yīng)物分開、產(chǎn)物精制。脫水干燥氯化氫 化工原理 牛奶 噴霧干燥 生物化工原料的某些成分如蛋白質(zhì)、酶之類都是 生物活性 物質(zhì)，在加工過程中會引起變性、鈍化或破壞。 學(xué)習(xí)方法 ： 重點掌握 基本概念 ， 基本原理 和 基本計算 。m；時間 [T]m/s。)（ 3）國際單位制（ SI）：力，牛頓， Nm/s2mkg時間 s安（培 Acd摩爾 壓強 W ）1) 流體流動過程 （動量傳遞） 研究流體流動及流體和與之接觸的固體間發(fā)生相對運動時的基本規(guī)律，以及主要受這些基本規(guī)律支配的若干單元操作，如流體的輸送、沉降、過濾、攪拌及固體的流態(tài)化等。 在生產(chǎn)中能量可能是熱能、電能、機械能或其它能。 向系統(tǒng)周圍散失的熱量， kJ或 kW 2) 過程速率 液體和氣體都具有流動性，通?？偡Q為流體。產(chǎn)品以及輔助材料大多數(shù)以流體的狀態(tài)存在。稠厚流體 ) 液體 ： 不可壓縮流體 。3單位質(zhì)量流體所具有的體積稱為比容 υ （ m3／ kg）K)流體的這種內(nèi)部相鄰層間相互作用力就是流體內(nèi)部的內(nèi)摩擦力或粘滯力。S— 流體層間的接觸面積， m2=dynP（泊） Pa=1000cP粘度的物理意義 : 促使流體產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力粘性 ：確定流體流動時內(nèi)摩擦力大小的物理性質(zhì)。? 理想流體 :理想流體4.+μdu/dy假 (漲 )塑性流體 （高分子溶液，涂料，蜂密，果漿，淀粉溶液） τ=即： p—— 靜壓強， N／ m2或 Pa（帕）A—— 作用面的表面積， m2＝ ＝ 105= 的總壓力pA；② 作用于薄層上底的總壓力(p+dp)A；③ 向下作用的重力 ρgAdz。③ 當(dāng)液面上方的壓強 p0改變時，液體內(nèi)部各點的壓強 p也發(fā)生同樣大小的變化。 流體靜力學(xué)方程的應(yīng)用1） U形管壓差計 （不互溶指示液， ρ 指 ρ ） pa=pb pa=p1+hρg+Rρg pb=p2+hρg+Rρ 0g p1p2= g R(ρ 0ρ) 當(dāng) ρ 0ρ （ 被測流體為氣體時） p1p2 = g Rρ 0[kg/m3(1)管內(nèi)流經(jīng)水時： kg/m3)=5588 (N/m 2)2）微差壓差計由于擴大室的截面遠大于 U形管截面，所以即使 U形管內(nèi)指示液 A的液面差 R很大，兩個擴大室內(nèi)指示液 C的液面變化也甚小，可視為等高。過液封管口作等壓面 OO’, 并取 1， 2兩點。pa+= 1000 為了維持真空蒸發(fā)操作的真空度，需在其后的冷凝器上方抽真空。解： 設(shè) 氣壓管內(nèi) 水面上方的絕對壓強為 P,液封槽液面作用大氣壓強 Pa。 流體流動的基本方程1)Vs＝ V/t平均流速 ：體積流量與流道橫截面積之比。(m/s) 非穩(wěn)態(tài)流動 ： 流動時，任一截面處的有關(guān)各物理參數(shù)中只要有一項是隨時間變化的，則屬于不穩(wěn)定流動。在工業(yè)上常用的計算基準(zhǔn)有三： ① 以加入設(shè)備的一批物料為基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)用于間歇過程； ② 以單位時間的物料量為基準(zhǔn)，常用于連續(xù)過程； ③ 以單位質(zhì)量原料或產(chǎn)品為基準(zhǔn)。ρ1＝ ρ2＝ ρ u1A1＝ u2A2＝常數(shù)流體在圓管內(nèi)流動時： u2/u1=(d1/d2)2 流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動時，不論其間的流動截面和流動形態(tài)如何變化，都服從質(zhì)量守恒定律。對于穩(wěn)定流動系統(tǒng)，設(shè)在一定時間內(nèi)進出系統(tǒng)的流體質(zhì)量為m(kg)，若忽略電能和化學(xué)能等不計，則輸入和輸出系統(tǒng)的能量有：(1)內(nèi)能 ：流體（分子）內(nèi)部能量的總和， E＝ mU(3)動能 ：是流體由于運動而產(chǎn)生的能量。(5)外功 ：外界通過設(shè)備對系統(tǒng)作的功，是功的輸入（正）。對系統(tǒng)加熱為正，系統(tǒng)對外界加熱為負(fù)， Q＝ 根據(jù)能量守恒定律，系統(tǒng)輸入總能量等于輸出總能量，得：穩(wěn)定流動總能量衡算式內(nèi)能 靜壓能 位能 動能 熱量 外功mU1+mu12/2Wmgz2(J)U1+p1υ 1+gz1+u12/2+Qe+W e=2+gz2+u22/2=(J/kg)↑單位質(zhì)量流體的焓（ 復(fù)合狀態(tài)參數(shù)，在定壓過程中焓的增加值等于所吸收的熱量）Qe+W eg⊿ z+⊿ u2/2h1+gz1+u12/2+u22/2⊿ hQe=0， +W e0，且位能和動能的變化可以忽略，則方程式簡化為： Qe+W e=理想流體柏努利方程式抽象和假設(shè) υ ρ； U1=U2υ ρ； U1=U2柏努利方程式的討論1）不可壓縮理想流體穩(wěn)定流動的 不同形式機械能互相轉(zhuǎn)化 和 總機械能守恒 。[(p1＜ 20ρm=z＝10m。3） 截面選取 ： 垂直于流動方向；截面間流體連續(xù)；未知量最少；“ 大截面 ” 容器和小管子 。 取管口為 基準(zhǔn)面 ，水面為 11截面 （大截面） pa； z1=H=6m,1）在 11和 22截面間列柏努利方程式：2）在 22和 33截面間列柏努利方程式（ 牛奶用泵由真空鍋被抽送，經(jīng)冷卻器至位于 9m高度的牛奶貯罐中。整個管路包括冷卻器在內(nèi)的摩擦損失為 50J/kg。 50J/kgd2=32－ 22=28mm在 11和 22截面間列柏努利方程式：真空度＝－表壓強， ； p1 =； 2)當(dāng)繼續(xù)提高水流速度到一定時， 有色液細線開始出現(xiàn)波紋形 。用量綱分析法將這四個因素歸納為一個量綱為一的無因次準(zhǔn)數(shù)：雷諾數(shù) Re ，用以判別流體流動的形態(tài)。2023Re4000湍流流動 ：流體質(zhì)點作不規(guī)則運動，相互碰撞和混雜，并產(chǎn)生大量旋渦。層流時的速度分布 園形直管內(nèi)層流流動時 ，流體質(zhì)點沿著與管軸平行方向作直線流動，管軸中心處流速最大，管壁處最小。n=7Re=106邊界層外 ：主流區(qū)， du/dy≈0，近似無粘性阻力，與理想流體等效。 在渦流區(qū)，由于流體質(zhì)點的碰撞和混合而消耗大量能量。流動阻力的大小與流體的物理性質(zhì)、流動狀況及壁面的形狀等因素有關(guān)。 hf ’=τπdL范寧公式 圓形直管阻力公式λ ： 無因次摩擦系數(shù) ，是