【正文】 kbqflddlupdl dup K udd??????????????????? ? ? ??? ? ? ? ?????? ? ? ?????為 簡 單 的 無 因 次 比 值比 較? ?22122Rekbqkbqqkl u l duKud d dl duKddd? ? ????????????????? ? ? ??? ? ? ? ???? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ?????? ????實 驗 證 明 ： b=1=2K即： λ是 Re與 ε/d的函數(shù)。θ2] [L0 L2是 A的因次 M是質(zhì)量的因次 θ是時間的因次，等等。 湍流：存在層流內(nèi)層，其厚度 δb。 22822422222udlhpudlhuudluhffff???????????????或則令上兩式是計算圓形直管阻力所引起能量損失的通式，范寧（ Fanning）公式。 流體在管路中流動時的阻力可分為直管阻力和局部阻力兩種。 工程中常以管截面的平均流速來計算流動阻力所引起的壓強降。 — 數(shù)群（準數(shù)） — 稱為雷諾準數(shù) Re（ Reynolds）。 解：本題屬于非穩(wěn)態(tài)流動。泵的進口管為 的鋼管。如果被輸送流體的質(zhì)量流量為 Ws kg/s,則輸送流體需要供給的功率 即流體輸送設(shè)備的有效功率）為： .)/(e sJwwN se?實際上，應(yīng)考慮流體輸送設(shè)備的效率，以符號 η表示流體輸送設(shè)備的效率，即實際消耗的功率為： ?seww??hf 流體靜力學基本方程式??????? ?? 2211 pgZpgZ4）當 We=0，流體靜止，流速 u=0，從而 =0 此時，柏努力方程式為： 由此可見：柏努力方程式除表示流體流動的規(guī)律外，也包括了流體靜止狀態(tài)的規(guī)律，流體的靜止不過是流體運動的一個特殊形式。 2）柏努力方程式 不可壓縮性流體 ??????????????fpphpugZWpugZpppdpe ???????222212111222)(21常數(shù)或密度比容柏努力方程，則入，即理想流體，沒有外功加?????????????????22221211 2Z2Z0,0pugpugWh ef3. 柏努利方程式的討論 1）上式表示理想流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動，而又沒有外功加入時，在任一截面上單位質(zhì)量流體所具有的位能、動能、靜壓能之和為一常數(shù)。 內(nèi)能：是貯存于物質(zhì)內(nèi)部的能量（ J） 由物質(zhì)的分子運動、分子之間的互相吸引力、排斥力、分子內(nèi)部振動 而來，內(nèi)能決定于流體本身的狀態(tài)，并為狀態(tài)函數(shù)。 在化工生產(chǎn)中，流體的流動情況大多為穩(wěn)定流動。 一般管道的截面均為圓形，若以 d 表示管道內(nèi)徑，則 uuVddVusssV442?????于是通常： 投資大，操作費用小。 2)質(zhì)量流量 若流量用質(zhì)量來計算，則稱為質(zhì)量流量，以 表示，其單位為 kg／ s或 kg /h。有些液面測定方 法，是以靜力學基本方程式為依據(jù)的 若容器離操作室較遠或埋在地面以下， 要測量其液位可采用下圖的裝置，其中 Rh A ? ?? ?? 在化工生產(chǎn)中、為了控制設(shè)備內(nèi)氣體壓力 不超過規(guī)定的數(shù)值，常用如下裝置的安全液 封 (或稱為水封 )。已知該地區(qū)大氣壓強為 103Pa。 App???2．壓力的單位和單位換算 在國際單位制中，壓力的單位是 N／ m s．稱為帕斯卡，以 Pa表示。 沒有粘性的流體 理想流體。 下標 表示組分的序號。上式稱為牛頓粘性定律。 運動快的流體推動運動慢的流體向前流動。現(xiàn)以 混合氣 體為基準，若各組分混合前后其質(zhì)量不變，則 混合氣體的質(zhì)量等 于各組分的質(zhì)量之和，即 nwnBwBAwAmxx????? ??????????1nBA ??? , ??? wnwBwA xxx , ???3/ mkg31m31mVnnVBBVAAm xxx ???? ???????式中： VnVBVA xxx , ??? 氣體混合物中各組分的體積分數(shù)。 流體的密度： 單位體積流體具有的質(zhì)量 。所謂流體微團或流體質(zhì)點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度卻要大得多，它包含足夠多的分子，能夠用統(tǒng)計平均的方法來求出宏觀的參數(shù) (如壓力、溫度 )，從而可以觀察這些參數(shù)的變化情況。 在工程單位制中 (又稱重力單位制 )．選長度單位米、時間單位秒、力的單位千克作為基本單位，質(zhì)量是導出單位?；び嬎阒谐Ｓ们?5個基本單位。 過程阻力因素較多，與體系物性、過程性質(zhì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)類型、 操作條件都有關(guān)系。 （ 3）平衡關(guān)系 化工過程中的每一單元操作或化學反應(yīng)可稱為過程，研究過程的規(guī)律，目的是使過程向有利于生產(chǎn)的方向進行。 （２）對于連續(xù)操作，常用單位時間為基準。 通過實驗確定模型參數(shù)，這是一種半經(jīng)驗半理論的方法。 C 2 H2 ( g ) 含有少量雜質(zhì) 聚氯乙烯化工生產(chǎn)過程流程示意圖 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)過程的步驟多； (2)各種不同的化工生產(chǎn)過程差別十分大。緒論 化工原理課程是化工、制藥、生物、環(huán)境、過程控制與裝備的一門主干課程，是綜合運用數(shù)學、物理、化學、計算技術(shù)等基礎(chǔ)知識，分析和解決化工類型生產(chǎn)過程中各種物理操作問題的技術(shù)基礎(chǔ)課。 人們通過不斷的探索、研究、實踐、發(fā)現(xiàn)，各種各樣復雜 的化工生產(chǎn)過程可以抽象并歸納為這樣一種過程框圖。 三、化工原理課程學習的要求 （ 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。 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。平衡關(guān)系，就是研究過程的方向和過程的極限（過程進行的最大限度）。 （ 5）經(jīng)濟效益 經(jīng)濟效益也稱為經(jīng)濟效果，一般指經(jīng)濟活動中，所取得的成果與勞動消耗之比，即 經(jīng)濟效益 = 勞動消耗勞動成果式中，勞動成果是指最終的合格產(chǎn)品的價值；勞動消耗包含操作費用（人力、原材料、水電、維修等），設(shè)備折舊費用（設(shè)備的造價和使用年限折算）以及占用的固定資產(chǎn)和流動資金。 在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常使用一些非 SI的法定計量單位，如時間單位中的 min(分 )、 h(小時 )、 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。在厘米 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)點組成的；其次還意味著質(zhì)點運動過程的連續(xù)性。 其表達式為 當 時， 的極限值即為流體某點的密度。 1． 1． 2 流體的黏度 流動中的流體受到的作用力可分為體積力和表面力兩種。 運動慢的流體將產(chǎn)生一個大小相等，方向相反的力，阻礙運動快的流體層向前流動。 ? dydu?? ?① 粘度的物理意義：促使流體流動產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。 對非締合液體混合物的粘度，可采用下式進行計算，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數(shù)； 與液體混合物同溫下組分的粘度 下標 表示組分的序號。 流體靜力學基本方程式 流體靜力學研究流體在外力作用下達到平衡時各物理量的變化規(guī)律。但長 期以來采用的單位為 atm(標準大氣壓 )、某流體柱高度或 等。 解：設(shè)備內(nèi)的絕對壓強為 絕對壓強 =大氣壓 真空度 = 103Pa 103Pa= 103Pa 設(shè)備內(nèi)的表壓強為 表壓強 = 真空度 = 103Pa。其作用是當設(shè)備內(nèi)壓力超 過規(guī)定值時，氣體就從液封管排出，以確保 設(shè)備操作的安全。 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 流速是指單位時間內(nèi)液體質(zhì)點在流動方向上所流經(jīng)的距離。阻力小，但投資小，操作費用大。 故除非有特別指明者外，本書中所討論的均系穩(wěn) 定流動問題。 1kg流體的內(nèi)能 :在 11面和 22面分別為 U1和 U2， J/kg 位能：流體在重力作用下，因高出某基準面而具有的能量（ J） 1kg流體的位能 :在 11面和 22面分別為 z1g和 z2g， J/kg 動能：流體流動時，因具有一定的速度而具有的能量（ J） 1kg流體的動能 :在 11面和 22面分別為 J/kg。也就是說， 1kg理想流體在各截面上所具有的總機械能相等，而每一種形式的機械能不一定相等，但各種形式的機械能可以相互轉(zhuǎn)換。 5）氣體在流動過程中，若通過所取系統(tǒng)截面之間的壓力變化小于原來壓力的20%，即 %20121 ??p pp 此時的密度可用氣體的平均密度 m?來代替，即： ??????????fmemhpuZgw????221212則6）柏努力方程具有不同的形式 以單位重量流體為衡算基準 )/(2Z2 Z2)(2Z2 Z2Z2Z22222121122222121122221211，帕單位為基準以單位體積流體為衡算總摩擦損失壓頭泵壓頭或有效壓頭靜壓頭動壓頭或稱為速度頭位壓頭或稱為壓頭單位為或者mNhpugwpugHHgpguZmHgpguHgpgughgpgugwgpgufefefefe?????????????????????????????????????????????????????? 柏努力方程式的應(yīng)用 1. 應(yīng)用柏努力方程式解題要點 (1)作圖與確定衡算范圍 根據(jù)題意畫出流動系統(tǒng)的示意圖，并指明流體的流動方向。堿液在進口管中的流速為 ，出口管為 的鋼管。經(jīng) 4h后貯槽內(nèi)液面下降的高度可通過微分時間內(nèi) 的物料衡算式和瞬間的柏努力方程式求解。這樣就可以根據(jù) Re準數(shù)的數(shù)值來分析流動狀態(tài)。 取厚度為 dr的環(huán)形截面積 20222020208)(2221,/2。 ?fh??? fff hhhffffphhuZgWeppphWepuZg????????????????????????????令并整理得度方程兩邊各乘以流體密2,22122柏努力方程式中的 當系統(tǒng)中有外功加入時，實際流體的柏努力方程式為： fp? 表示 1m3流體在流動系統(tǒng)中僅僅是由于流動阻力所消耗的能量，稱之為壓強降。 適用于層流與湍流。 如果 δbε，同層流一樣， λ與 ε無關(guān)。 2） 因次并不表