【正文】 VqVq : :見圖 ①流體清潔 ② 測量時與管道方向平行 ③ ，流體與 。 解： 計算過程如下： 以高位槽液面為上游截面 11’，輸液管出口內(nèi)側(cè)為下游截面 22’，并以截面 22’的中心線為基準(zhǔn)水平面。試差計算方法隨題給條件差異而不同。feelluuhPdd???? ? ? ? ? ? ?或elel四 . 管路系統(tǒng)中的總能量損失 管路系統(tǒng)的總能量損失（總阻力損失）是管路上全部直管阻力和局部阻力之和， 可寫出 （ 160） 式中 ―― 管路系統(tǒng)總能量損失， J/kg； ―― 管路中管件閥門的當(dāng)量長度之和， m； ―― 管路中局部阻力（如進口、出口）系數(shù)之和 l―― 各段直管總長度， m 注意： ，由于各段流速不同， 應(yīng)分段計算，然后求和 2()2efll uhd???? ? ????fh?el???fh?15 管路計算 :確定流量、管徑和能量之間的關(guān)系。 （ 159） 各種管件閥門的 值可查 圖 141 稱為局部阻力的當(dāng)量長度 ,m 式中 : 2239。 克服局部阻力所引起的能量損失，可表示成動能 即 的某個倍數(shù) （ 158） 22u239。 （ 2）滯流時， λ的計算式須修正 ,λ=C/Re 表 16 某些非圓形管的常數(shù) C值 非圓形管的截面形狀 正方形 等邊三角形 環(huán)形 長方形 長︰寬＝ 2︰ 1 長方形 長︰寬＝ 4︰ 1 常數(shù) C 57 53 96 62 73 ：在局部地方，當(dāng)流體的流速大小或方向發(fā)生變化時，產(chǎn)生邊界層分離和大量渦流，增大內(nèi)磨擦，均產(chǎn)生局部阻力。當(dāng)量直徑等于 4倍水力半徑 rH。 Π定理 :任何因次一致的物理方程均可表達成一組無因次數(shù)群的零函數(shù) . ? ? dudy? ? ? ?? ? ?湍 流 時 可 仿 牛 粘 定 律無因次數(shù)群的數(shù)目 N等于影響該現(xiàn)象物理量數(shù)目 n減去用以表示這些物理量的基本因次數(shù)目 m， 即： N＝ nm 3)實驗研究的基本步驟 若過程比較復(fù)雜，僅知道影響某一過程的物理量，而不能列出該過程的微分方程，則常采用雷萊（ Lord Rylegh） 指數(shù)法，將影響該過程的因素組成為無因次數(shù)群。 Re值愈大，滯流內(nèi)層愈薄，這種影響愈顯著。fffhhh????? 直 管 阻 力 局 部 阻 力(J/kg) 3．直管中流體摩擦阻力損失的測定 221 1 2 21 2 1 2fu p u pg z W g z h?? ?? ? ? ? ? ? ? ?由于： —— 伯努利方程 ? ?12u u? 等 徑 直 管 ， 穩(wěn) 定 流 動流體摩擦阻力損失為： 1212fpph g z g z??? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?對于水平等徑直管： ? ?12f pp ph J k g??? ???注意： ，不管是垂直或水平安裝，所測摩擦阻力損失相同。 一 . 流體內(nèi)部質(zhì)點的運動方式 :本質(zhì)區(qū)別 ,不在 Re不同 注意 :層流底層對傳熱和傳質(zhì)影響重大 ,其厚度隨 Re的增大而減小 三 . 流體在直管內(nèi)的流動阻力 : （管內(nèi)） 層流 dydu?? ?? —— 分子間的動量傳遞 湍流 ? ?dydu??? ???—— 分子間及流體微團 (質(zhì)點 )間動量傳遞 ε—— 渦流粘度 ,不是物性 ,而與流動 狀況有關(guān) ,且難于直接測定 四 . 流體在圓管內(nèi)的速度分布 (隨流型而異 ) (一 )流體在圓管中層流時的速度分布 m ax 2uu?u maxumaxu maxuX0:進口段長度或穩(wěn)定段長度 0 0 .0 5 R eXd? 以管軸為中心，取半徑為 r、長度為 l 的流體柱為研究對象 作用在流體柱上的推動力為 作用在流體柱上的阻力為 式中的負號是表示流速 沿 增加的方向而減小。 ④ 流體密度： 操作參數(shù) 設(shè)備情況 2. Re數(shù)大小與流動型態(tài) : Re2022 層流 2022Re4000 過渡狀態(tài) Re4000 湍流 一般 ,流體在管內(nèi)流動 ? ? 00023Re skgmmsNmkgsmmdu?????????????? 稱無因次準(zhǔn)數(shù)或無因次數(shù)群 yRuy、湍流的比較 : 層流 :流體在管內(nèi)流動時，其質(zhì)點沿與管道中心線和平行的方向運動 ,與其側(cè)旁位置的流體不發(fā)生宏觀混合，又稱滯流。 一 .Reynolds實驗 （改變 u、 d、 ρ、 μ） 流動類型和雷諾準(zhǔn)數(shù) Re 實驗觀察到隨流體質(zhì)點運動速度的變化顯示出兩種基本類型，其中 a稱為滯流或?qū)恿鳎?c稱為湍流或紊流 流體性質(zhì) Reynolds 由實驗歸納出一個判定流體流動型態(tài)的準(zhǔn)數(shù) ,稱雷諾數(shù)。 : 一般， ?? 分子量小的液體分子量大的液體 ??? 氣體液體 ? : 液體的粘度隨溫度升高而減小 氣體的粘度隨溫度升高而增大 : cp1?水? cp32 10~10?油? cp210 ??氣?由實驗測定、查有關(guān)手冊或資料、用經(jīng)驗公式計算。 s 1cP = 1 103 Pa 求泵的有效軸功率 。推薦采用 SI制，使結(jié)果簡化。屬工程所允許的誤差范圍。 ④ 式中 u是指管道中以截面為平均的流速。但各項不同形式的機械能不一定相等，彼此之間可以相互轉(zhuǎn)化。 圓形管道 : 2121221 )(ddAAuu ??—— 流體在圓形管道中的連續(xù)性方程 122總質(zhì)量衡算 連續(xù)性方程 的推導(dǎo) —— 即為連續(xù)性方程， 則 :u1A1 = u2A2 = 常數(shù) 對于不可壓縮流體 :ρ1 = ρ2 = ρ 根據(jù)質(zhì)量守恒定律 : 12mmqq??意義 : ?反映了在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，流體流經(jīng)各截面的質(zhì)量流量不變時，管路各截面上流速的變化規(guī)律。 選流速 u=() 計算管徑，即 : 具體計算過程如下： 解：解題思路：初選流速 → 計算管徑 → 查取規(guī)格 → 核算流速。（但可隨位置改變） ② 化工生產(chǎn)中，大部分情況為穩(wěn)定流動（稱正常狀態(tài)），而一般在開、停工時為不穩(wěn)定狀態(tài)。 ③ 理論應(yīng)用 :確定流量 ,輸送設(shè)備的有效功率 ,相對位置 , 管路中的壓強。 ② A－ B、 A－ C、 B－ C流體之間不互溶 ③水庫面積 /U管截面 ≥100，從而庫面 液位變化可忽略。 U型壓差計 (當(dāng) ρ示 ＜ ρf 時 )， (1)利用液體本身作指示劑 (2)采用其它指示劑 gRPP f )(21 氣?? ???gRPP f )(21 示?? ????0p 1 p 2aRbρf ρ示 ?0p 1 p 2aRbρf ρ氣 : 式中 α為傾斜角，其值越小， R1值越大。 一 .推導(dǎo) :按微元流體的力平衡分析 流體靜止時 ， 作用于流體微元體積上的力構(gòu)成平衡 .即 : CzgP ???? ?13. 流體靜力平衡及平衡方程 (靜力學(xué)基本方程式 ) 向下向上 ???AdPPgdzAAP ???????? )(?0???? dzgdP ?不定積分 : 定積分 : hgzzgPP ???????? ?? )( 2112(1) A P’=P+dP P F dZ 2 1 若上底面取液表面 : 2 0 1 2 0()P P g z z P g h??? ? ? ? ? ? ? ? ?(2) 0P總勢能守恒 若以能量形式寫出 : 2211 zgPzgP ?????適用范圍 : (3) 上三式統(tǒng)稱為流體靜力學(xué)基本方程式， 反映重力場作用下，靜止流體內(nèi)部壓力的變化規(guī)律。 1atm = at = 105 Pa = kgf/m2 = mH2O = 760 mmHg = bar = 760 torr b. 表壓、真空度、絕對壓與大氣壓的關(guān)系 P表 = P絕 － P大 = P絕 － Pa P真 = P大 － P絕 = Pa － P絕 = － P表 SI制 N/m2或 Pa 關(guān)系 : 以絕對真空為基準(zhǔn) :絕對壓強，是流體的真實壓強。 屬于物性 ρ = m/v SI制單位： kg/m3。固體在一定條件下 也具流體性質(zhì) (流態(tài)化 )。 在化工生產(chǎn)過程中，可以從物系平衡關(guān)系來推知其能否進行以及進行到何種程度。 ? 連續(xù)穩(wěn)定過程熱量衡算的基本關(guān)系式 ? ΣQI=ΣQo+QL ? Σ(wH) i=Σ(wH)o+QL ? Q I 、 QO、 QL —— 單位時間內(nèi)隨物料進入系統(tǒng)、離開系統(tǒng)、散失的總熱量， kJ或 kW ? 注意：熱量衡算也要規(guī)定出 衡算基準(zhǔn)和范圍 。 ； ； (四 )經(jīng)驗公式的換算問題 有些公式非理論推導(dǎo) ,而是通過數(shù)學(xué)方法歸納而來 ,此時 ,需要換算成經(jīng)驗公式中所要求的單位再計算 . 如管壁對周圍空氣的對流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗公式 : ?? DG?)/( 2 FfthB T U o???? 對流傳熱系數(shù)?)/( 2 hftlbG ??? 空氣質(zhì)量速度ftD 管子外徑??進入系統(tǒng)的量 I＝ 離開系統(tǒng)的量 E＋ 系統(tǒng)自身生成 ,累積 (或損失 )量 A 系統(tǒng) I E A (一 )守恒定律與系統(tǒng)的衡算問題 : 質(zhì)量 ,能量 及動量守恒定律適用于任何考察體系 : 穩(wěn)定狀態(tài) 時，這種衡算一般 可用常量代數(shù)方程求解； 當(dāng)系統(tǒng)處于非穩(wěn)態(tài)過程時，衡算一般需 要采用微分方程進行－即進行 dt微分時 間間隔中的守恒計算。 其單位為基本單位 . :由基本物理量根據(jù)定律或定義導(dǎo)出的物理量。 內(nèi)容與任務(wù)： 以傳遞理論為基礎(chǔ) ,以單元操作為對象 ,對過程規(guī)律進行研究，著重考察各單元操作過程中的質(zhì)量、能量及動量傳遞規(guī)律，從而達到如下目的 ： (四 )課程性質(zhì) ,內(nèi)容與任務(wù) ，培養(yǎng)運用基礎(chǔ)理論分析和解決各種單元操作中各種工程實際問題的能力； ，強化、調(diào)節(jié)或控制過程進行的程度。 其基本特點有三個，即 : （ Ⅰ ）屬于物理操作，其中不存在化學(xué)反應(yīng)。 這種共同性為化工原理作為一種學(xué)科來研究提供了可能 : : 例如 :化工中典型的“三酸”的生產(chǎn) 化工中典型的“三酸”的生產(chǎn)工藝 A、 硝酸生產(chǎn) 氨氣 過濾 空氣氧化 換熱 壓縮 氧化 吸收 I 吸收 II 濃硝酸 B、 硫酸生產(chǎn) S/FeS2 流化焙燒 換熱 氧化 吸收 I 吸收 II 濃硫酸 C、 鹽酸生產(chǎn) 液體 NaOH 食鹽 溶解 過濾 電解 蒸發(fā) 結(jié)晶 固體燒堿 H2 Cl2 燃燒 換熱 吸收 I 吸收 II 濃鹽酸 (三 )化工過程與單元操作 :概念、關(guān)系、分類 : 化工過程 －即化工生產(chǎn)過程。 。 緒 論 、理論基礎(chǔ)及工程研究方法。化工原理 187。化工原理 187。 譚天恩 參考教材 : 171。 姚玉英等 171。 任務(wù) : 重點 : . 171。 (二 )化工生產(chǎn)特點 一 .本課程的研究內(nèi)容，性質(zhì)及任務(wù) 從石油煉制、基本有機、無機化工到染料、醫(yī)藥 、 橡膠、塑料乃至冶金及食品等行業(yè)，均與化工生產(chǎn)有關(guān)。其核心是反應(yīng)過程及設(shè)備 . 單元操作 －指不包括化學(xué)反應(yīng)的、組成化工生產(chǎn)過程或工藝的 各個物理操作基本單元。 （ Ⅲ ）同一單元操作原理相同，設(shè)備相同或相近 注意 :同一單元操作在不同的化工生產(chǎn)中有共性也有各自特性，化工原理主要是研究諸單元操作共性的課程 多個單元操作與化學(xué)反應(yīng)核心步驟組成一個完整的化工生產(chǎn)工藝流程。 ，正確地設(shè)計相應(yīng)的單元設(shè)備（設(shè)計計算）； （選型計算）； 是化工技術(shù)人員所必須熟練掌握的基本理論知識和專業(yè)技能。 其單位為導(dǎo)出單位，由基本單位組合而成。 ，則 : ΣI＝ ΣE＋ ΣA 三 .單元操作中常用的基本概念 ΣI＝ ΣE 可以選用能量，質(zhì)量（物料），組分或某一元素 常選用 :單