【正文】 面的質(zhì)量稱(chēng)為質(zhì)量流速，也稱(chēng)質(zhì)量通量， 以 G表示，其表達(dá)式為 ?? uAVAw ss ???G其中 G的單位為 )/( 2 smkg ? 由于氣體的體積與溫度、壓力有關(guān)。 體積流量和質(zhì)量流量的關(guān)系為 sw ?ss Vw ?2．流速 1)平均流速 流速是指單位時(shí)間內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)的距離。 1． 3 流體流動(dòng)的基本方程 化工生產(chǎn)中流體大多是沿密閉的管道流動(dòng)，因此研究管內(nèi)流體流動(dòng)的規(guī)律是十分必要的。其作用是當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超 過(guò)規(guī)定值時(shí)，氣體就從液封管排出，以確保 設(shè)備操作的安全。ρ 取等壓面 B— B/ gRppghghgRppghgRppgRpghpppgRppghppAAAABBBAB00000000/00/???????????????????????????可以忽略不計(jì)，則是氣體的密度，若（表壓強(qiáng)）（絕對(duì)壓強(qiáng)）所以：)()(001202302211?????????????????????????RggRgRgzzgRppppgRgzppgzppAAAA測(cè)量壓強(qiáng)差（水平管道測(cè)壓強(qiáng)） 取等壓面 AA/ 3）微差壓差計(jì) 應(yīng)用于所測(cè)得的壓強(qiáng)差很小， U管 壓差計(jì)的讀數(shù) R也就很小，有時(shí)難 以準(zhǔn)確讀出 R值。 解：設(shè)備內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)為 絕對(duì)壓強(qiáng) =大氣壓 真空度 = 103Pa 103Pa= 103Pa 設(shè)備內(nèi)的表壓強(qiáng)為 表壓強(qiáng) = 真空度 = 103Pa。 表壓＝絕對(duì)壓力一大氣壓力 ， 當(dāng)被測(cè)流體的絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，其低于大氣壓的數(shù)值稱(chēng)為真空度，即 真空度＝大氣壓力一絕對(duì)壓力 2/cmkgf本章中如不加說(shuō)明時(shí)均可按標(biāo)準(zhǔn)大氣壓計(jì)算；此處的大氣壓力均應(yīng)指當(dāng)?shù)卮髿鈮?，壓力的?shù)值如不加特殊說(shuō)明，均指絕對(duì)壓力。但長(zhǎng) 期以來(lái)采用的單位為 atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 )、某流體柱高度或 等。 A作用面的面積， 流體中，從各方向作用于某一點(diǎn)的壓力大小均相等。 流體靜力學(xué)基本方程式 流體靜力學(xué)研究流體在外力作用下達(dá)到平衡時(shí)各物理量的變化規(guī)律。 4. 流體分類(lèi) 牛頓型流體 符合牛頓粘性定律的流體。 對(duì)非締合液體混合物的粘度，可采用下式進(jìn)行計(jì)算，即 i iim x ?? lglg ??m?x?i式中 液體混合物的粘度； 液體混合物中組分的摩爾分?jǐn)?shù)； 與液體混合物同溫下組分的粘度 下標(biāo) 表示組分的序號(hào)。 混合物的粘度 ：一般取決于實(shí)驗(yàn)。 ? dydu?? ?①粘度的物理意義：促使流體流動(dòng)產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。的垂直距離成正比，與兩層之間差摩擦力與流體層的速度，對(duì)于一定的液體，內(nèi)接觸面積成正比。 運(yùn)動(dòng)慢的流體將產(chǎn)生一個(gè)大小相等，方向相反的力，阻礙運(yùn)動(dòng)快的流體層向前流動(dòng)。 或當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體還有一種抗拒內(nèi)在的向前運(yùn)動(dòng)的特性，稱(chēng)為粘性，粘性是流動(dòng)性的反面。 1． 1． 2 流體的黏度 流動(dòng)中的流體受到的作用力可分為體積力和表面力兩種。 對(duì)于液體混合物，各組分的組成常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。 其表達(dá)式為 當(dāng) 時(shí)， 的極限值即為流體某點(diǎn)的密度。 本章流體流動(dòng)解決兩個(gè)中心問(wèn)題。連續(xù)性的假設(shè)首先意味著流體介質(zhì)是由連續(xù)的液體質(zhì)點(diǎn)組成的；其次還意味著質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的連續(xù)性。 第 1章 流體流動(dòng) 概述 流體的物理性質(zhì) 流體靜力學(xué)基本方程式 流體流動(dòng)的基本方程 流體流動(dòng)現(xiàn)象 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力 管路計(jì)算 流量測(cè)量 概述 流體是一種物質(zhì)，主要指氣體和液體。在厘米 秒制和米 在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常使用一些非 SI的法定計(jì)量單位，如時(shí)間單位中的 min(分 )、 h(小時(shí) )、 d(日 )、 a(年 )；溫度單位還常使用 ℃( 攝氏溫度 )，旋轉(zhuǎn)速度用 r／ min(轉(zhuǎn)／分 )等。 導(dǎo)出單位 如速度、加速度的單位則根據(jù)其本身的物理意義，由相關(guān)的基本單位組合構(gòu)成，這種單位稱(chēng)為導(dǎo)出單位。 （ 5）經(jīng)濟(jì)效益 經(jīng)濟(jì)效益也稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)效果，一般指經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，所取得的成果與勞動(dòng)消耗之比，即 經(jīng)濟(jì)效益 = 勞動(dòng)消耗勞動(dòng)成果式中，勞動(dòng)成果是指最終的合格產(chǎn)品的價(jià)值；勞動(dòng)消耗包含操作費(fèi)用（人力、原材料、水電、維修等），設(shè)備折舊費(fèi)用（設(shè)備的造價(jià)和使用年限折算）以及占用的固定資產(chǎn)和流動(dòng)資金。 （ 4）過(guò)程速率 過(guò)程速率是指在單位時(shí)間內(nèi)過(guò)程的變化，即表明過(guò)程進(jìn)行的快慢。平衡關(guān)系，就是研究過(guò)程的方向和過(guò)程的極限（過(guò)程進(jìn)行的最大限度）。 組分 A： 上三式相加，得： 1??? DCDBDA xxx hkmolD /500? ??DA 500240 ??DBx ??DCx因 故 由式（ a）得： 由式（ b）得： 由式（ c）得： hkmolDFWWDF/5005001000 ???????WBDBFB WxDxFx ??在全塔范圍內(nèi)列總物料衡算，得： 再在全塔范圍內(nèi)列組分 B及 C的衡算，得： WCDCFC WxDxFx ?? WCWBxx????????或： 由上二式分別解得： )(1?????????WCWBWDWCWBxxxxx（ 2）能量衡算 能量衡算 ?能量守恒定律 機(jī)械能、熱能、電能、磁能、化學(xué)能、原子能等統(tǒng)稱(chēng)為能量。 hkmol/ 例 1:含有 A、 B、 C、 D四種組分各 （摩爾分率，下同）某混合 液，以 1000 的流量送入精餾塔內(nèi)分離，得到塔頂與塔 釜兩股產(chǎn)品。在操作發(fā)生故障時(shí)，能夠查找故障原因，提出排出故障的措施，了解優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程的途徑。 三、化工原理課程學(xué)習(xí)的要求 （ 1）單元操作和設(shè)備選擇的能力 根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和物性特性，合理地選擇單元操作及設(shè)備。 二、化工原理課程研究方法 （ 1）實(shí)驗(yàn)研究方法（經(jīng)驗(yàn)法） 該方法一般用量綱分析和相似論為指導(dǎo)，依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)確定過(guò)程 變量之間的關(guān)系，通常用無(wú)量綱數(shù)群（或稱(chēng)準(zhǔn)數(shù)群）構(gòu)成的關(guān)系來(lái)表達(dá)。 人們通過(guò)不斷的探索、研究、實(shí)踐、發(fā)現(xiàn)，各種各樣復(fù)雜 的化工生產(chǎn)過(guò)程可以抽象并歸納為這樣一種過(guò)程框圖。由于原料、 產(chǎn)品的多樣性及生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜性，形成了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的化工生產(chǎn)工藝。緒論 化工原理課程是化工、制藥、生物、環(huán)境、過(guò)程控制與裝備的一門(mén)主干課程，是綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、計(jì)算技術(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)，分析和解決化工類(lèi)型生產(chǎn)過(guò)程中各種物理操作問(wèn)題的技術(shù)基礎(chǔ)課。 化 化 工產(chǎn)品成千上萬(wàn)，每種產(chǎn)品均有它自己特定的生產(chǎn)過(guò)程。 C 2 H2 ( g ) 含有少量雜質(zhì) 聚氯乙烯化工生產(chǎn)過(guò)程流程示意圖 HC L 單體合成加入成分（（（ 含有 少量雜質(zhì) H2 O 水洗 堿液 堿洗（除未反應(yīng)的 HC L ） 產(chǎn)品 干燥 高壓聚合 全凝器 壓縮冷凝 精餾塔 雜質(zhì) 水 水 液體 氯乙烯（ C H2 = C HC L ） （聚氯乙烯） （聚氯乙烯） 反應(yīng)釜 （ 1）化工生產(chǎn)過(guò)程的步驟多； (2)各種不同的化工生產(chǎn)過(guò)程差別十分大。 單元操作的特點(diǎn)： 均為物理反應(yīng)的操作； 化工過(guò)程雖差別大，但均由單元操作適當(dāng)組合而成，是化工生產(chǎn)過(guò)程中 的共有操作； 基本原理一樣，進(jìn)行過(guò)程的設(shè)備往往是通用的。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定模型參數(shù)，這是一種半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法。 （ 3）操作和調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程的能力 學(xué)習(xí)如何操作和調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程。 （２）對(duì)于連續(xù)操作，常用單位時(shí)間為基準(zhǔn)。 hkmol / 塔頂產(chǎn)品 D DCDBDAxxx 塔釜產(chǎn)品 w WDWCWBxxx PCx ????FDFCFBFAxxxx 原料液 F = 1 0 0 0 Km o l /h ???? FADA FxDx ?????? FBDB FxDx ?????FCDC Fx 50010240250)( ?????? DCDBDA xxxD在全塔范圍內(nèi)列各組分的衡算式，取 h為衡算基準(zhǔn)。 （ 3）平衡關(guān)系 化工過(guò)程中的每一單元操作或化學(xué)反應(yīng)可稱(chēng)為過(guò)程，研究過(guò)程的規(guī)律，目的是使過(guò)程向有利于生產(chǎn)的方向進(jìn)行。宏觀上熱量不再進(jìn)行傳遞，即達(dá)到了傳熱的平衡狀態(tài)。 過(guò)程阻力因素較多，與體系物性、過(guò)程性質(zhì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)類(lèi)型、 操作條件都有關(guān)系。這些物理量稱(chēng)為基本量，其單位稱(chēng)為基本單位?；び?jì)算中常用前 5個(gè)基本單位。 克 在工程單位制中 (又稱(chēng)重力單位制 )．選長(zhǎng)度單位米、時(shí)間單位秒、力的單位千克作為基本單位，質(zhì)量是導(dǎo)出單位。 在化工計(jì)算中，計(jì)算前必須把不同的單位換算成統(tǒng)一的單位進(jìn)行計(jì)算。所謂流體微團(tuán)或流體質(zhì)點(diǎn)是指這樣的小塊流體：它的大小與容器或管道相比是微不足道的，但是比起分子自由程長(zhǎng)度卻要大得多，它包含足夠多的分子，能夠用統(tǒng)計(jì)平均的方法來(lái)求出宏觀的參數(shù) (如壓力、溫度 )，從而可以觀察這些參數(shù)的變化情況。 可壓縮性流體 如果流體的體積隨壓力及溫度變化，則稱(chēng)為可壓縮性流體。 流體的密度： 單位體積流體具有的質(zhì)量 。 實(shí)際上，某狀態(tài)下理想氣體的密度可按下式進(jìn)行計(jì)算： Vm????0??V Vm????Vm3/mkgmkgV3m 或 RTpM??00 TppMT??M kmolkg / )/( 3 Kkmo lJ ??式中 ： 氣體的摩爾質(zhì)量； R氣體常數(shù)，其值為 下標(biāo)“ 0”表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。現(xiàn)以 混合氣 體為基準(zhǔn)，若各組分混合前后其質(zhì)量不變，則 混合氣體