化学工程基础PPT讲稿.ppt
《化学工程基础PPT讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化学工程基础PPT讲稿.ppt(88页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、化学工程基础CHP 2 FLUID FLOW第1页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW引言引言Introductionu流体流体DefinitionandfeaturesAfluidisasubstancethatdoesnotpermanentlyresistdistortion.Liquids are generally considered to beincompressibleandgasescompressible.u研究流体运动规律的重要性研究流体运动规律的重要性The behavior of fluids constitutes one of th
2、efoundations for the study of bothunit operations andchemicalreactionengineering.第2页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOWIntroductionu流体质点流体质点Massoffluid流体分子自由程流体分子自由程流体质点尺寸流体质点尺寸设备大小设备大小流体质点是研究流体运动规律的考察对象流体质点是研究流体运动规律的考察对象u连续性假定连续性假定AssumptionofContinuity假假设设流流体体是是由由大大量量质质点点组组成成的的彼彼此此间间没没有有空空隙隙,完完全充满所
3、占空间的连续介质全充满所占空间的连续介质u“理想流体理想流体”IdealFluid第3页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW主要内容主要内容流体静力学流体静力学FluidStatics流体流动现象流体流动现象FluidFlowPhenomenon流体流动系统的质量衡算与能量衡算流体流动系统的质量衡算与能量衡算MassBalanceandEnergyBalance管内流动阻力管内流动阻力Draginpipes流量测量流量测量与流体输送设备与流体输送设备MeteringandTransportationofFluid第4页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP
4、2 FLUID FLOW1.流体静力学流体静力学Fluidstatics流体力学流体力学fluidmechanics:Fluidstatics+fluiddynamicso密度和相对密度密度和相对密度 Densityo压强压强 Pressureo流体静力学平衡流体静力学平衡 Hydrostatic equilibriumo流体静力学方程应用举例流体静力学方程应用举例 Applications第5页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW1.1 密度密度 DensityuDensityofliquidsuDensityofgases1)定义定义Definition:S
5、I unit:kgm-32)2)相对密度相对密度相对密度相对密度 RelativedensityRelativedensityRelativetothedensityofpurewaterat4,d Forexample,therelativedensityofsulfuricacidNote:比重比重 Specific gravity第6页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW1.2压强压强Pressure1)定义定义Definition2)单位单位pressureunits:oSIunit:Nm-2,Pao换算关系换算关系Conversionofunits:1
6、atm(standardatmosphere)101325Nm-210332.5kgm-210.33mH2O760mmHgu工程大气压工程大气压Engineeringatmosphere1atlkgcm-2=9.807104Nm-2735.6mmHg10mH2O第7页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW3)3)压强测定的基准压强测定的基准o基准基准Base:绝对真空:绝对真空absolutevacuum(零压零压)大气压强大气压强airpressureo绝对压强:绝对压强:basedontheabsolutevacuumo相对压强:相对压强:basedonthe
7、airpressureo表压表压gaugepressure或真空度或真空度vacuumpressure表压强表压强=绝对压强绝对压强-大气压强大气压强真空度真空度=大气压强大气压强-绝对压强绝对压强=-表压强表压强1.2PressureNote:The air pressure will change according to the air temperature and height level at a certain place.第8页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW第9页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOWProbl
8、em 2.1在兰州操作的真空蒸馏塔顶的真空表读数为在兰州操作的真空蒸馏塔顶的真空表读数为80103Pa。在。在天津操作时,若要求塔内维持相同的绝对压强,真空天津操作时,若要求塔内维持相同的绝对压强,真空表的读数应为表的读数应为 。已知:兰州地区的平均大气压强为已知:兰州地区的平均大气压强为95.3103Pa,天津地区,天津地区的平均大气压强为的平均大气压强为101.33103Pa。第10页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW第11页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW1.3流体静力学平衡流体静力学平衡Hydrostaticequi
9、libriumuInastationarymassofasinglestaticfluid,thepressureisconstant in any cross section parallel to the earthssurface,butvariesfromheighttoheight.uConsidertheverticalcolumnoffluidshowninFig.2-1第12页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOWu方程的推导方程的推导DevelopmentoftheequationTheresultantofallforcesonthesmall
10、volumeoffluidofheightdZandcross-sectionalareaAmustbezero.第13页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW1.3Hydrostaticequilibriumu适用范围适用范围Applicationscope-Only applicable for the immobile incompressible fluid(liquid)in the field of gravity-对对于于气气体体若若压压强强变变化化不不大大,则则上上式式亦亦可可使使用用。在在Z较较小小时时,可以近似作可以近似作第14页,共88页,编
11、辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW1.4应用举例应用举例Applications 1)U形管压强计形管压强计ManometerspA=pAIfthemeasuredfluidisagas0第15页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOWProblem 2.2u如图,由型管液柱高度差直接可测得反应器内相对压强如图,由型管液柱高度差直接可测得反应器内相对压强为为 毫米汞柱。若当地大气压为毫米汞柱。若当地大气压为1atm,则反应器内绝对压,则反应器内绝对压强为强为 毫米汞柱。毫米汞柱。第16页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID
12、FLOW2.流体流动流体流动FluidFlowOnlyone-dimensionalflow(一维流动一维流动)isconsideredhere.o流量和流速流量和流速Flowrateandvelocityo定常态流动与非定常态流动定常态流动与非定常态流动o流动型态流动型态Flowtypeso流体的粘度与动量传递流体的粘度与动量传递o流动边界层流动边界层Boundarylayerso流速分布流速分布 Velocitydistribution第17页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW2.1流体的流量和流速流体的流量和流速 1)流量流量Flowrate:oMass
13、flowrateqm,uints:kgs-1orkgh-1oVolumeflowrateqV,units:m3s-1orm3h-1 2)流速流速Velocity:平均流速平均流速u,单位为,单位为ms-1见见:管道截面上流体的流速分布管道截面上流体的流速分布3)RelationbetweenflowrateandvelocityNote:气体的体积流量应注明温度和压力条件气体的体积流量应注明温度和压力条件第18页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW2.1FlowrateandvelocityVelocitydistributioninpipe4)管道直径与流速管
14、道直径与流速Relationbetweendiameterandvelocity第19页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW2.2定常态流动与非定常态流动定常态流动与非定常态流动1)定常态流动定常态流动Steadyflow2)非定常态流动非定常态流动Un-steadyflow2.32.3流动型态流动型态流动型态流动型态 FlowtypesFlowtypes1)雷诺实验雷诺实验Reynoidsexperiment2)三种流动型态三种流动型态Threetypesl层流层流Laminarflow:Atlowflowratesl湍流或紊流湍流或紊流Turbulentfl
15、ow:intheformofcross-currentsandeddies.l过渡流过渡流Transitionfromlaminartoturbulentflow.第20页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW2.3 Flow types3)雷诺数雷诺数ReRenoidsnumber dependsonfourquantities:averagelinearvelocityu,diameterofthetubed,viscosityanddensityoftheliquidRe的量纲为的量纲为1,证明证明4)雷诺数雷诺数Re与流动型态与流动型态Re2000,the
16、flowremainslaminar;Re4000,theflowinapipeisturbulent2000Re4000,thetransitionregion第21页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOWProblem 2.3u同样流量,如果把管径放大一倍(物性不变),则雷诺数变同样流量,如果把管径放大一倍(物性不变),则雷诺数变为原来的为原来的 倍。倍。uA liquid is flowing in a pipe with diameter45 mm2.5 mm,at steady state the Re is 28000,so the flow can
17、be determined to be 。A、turbulent B、laminar C、straight D、transitional 第22页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW1)VelocitygradientandshearstressyCF-F2.4流体的粘度与动量传递流体的粘度与动量传递第23页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW2)Newtonianfluids&viscosityuNewtonianfluids:gasesandmostliquids Non-Newtonian fluids 牛顿粘性定律与粘度牛
18、顿粘性定律与粘度uViscosity,SI units:Nsm-2 (Pas)CGS units:P(poise)1P=100cP=0.1 Nsm-2 (Pas)Viscosities of gases and liquids 气体与液体的粘度气体与液体的粘度.第24页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOWNon-Newtonian fluidsa)Bingham plastics 塑性流体塑性流体b)pseudoplastic fluid 假塑性流体假塑性流体c)dilatant fluid 涨塑性流体涨塑性流体第25页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP
19、 2 FLUID FLOW2.6 动量传递动量传递 Momentum transfer1)流体作层流流动时的动量传递流体作层流流动时的动量传递o剪应力可以看成动量传递速率或动量通量剪应力可以看成动量传递速率或动量通量momentumfluxu 引入运动粘度引入运动粘度Kinematicviscosity=/,单位单位m2s-1流体作层流流动时,动量传递主要依靠分子扩散作用第26页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW2.6 Momentumtransfer2)2)流体作湍流流动时的动量传递流体作湍流流动时的动量传递u 注意注意:方程中物理量方程中物理量与层流流动时
20、不同。与层流流动时不同。u 湍流中的动量传递主要依靠流体质点的漩涡运动,传递机理十分湍流中的动量传递主要依靠流体质点的漩涡运动,传递机理十分复杂复杂第27页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW2.5流动边界层流动边界层FlowinboundarylayersuAboundarylayeru平板上的流动边界层平板上的流动边界层1)1)层流时的边界层发展层流时的边界层发展2)2)湍流时的边界层发展湍流时的边界层发展u流体流动时的摩擦阻力主要集中在边界层内流体流动时的摩擦阻力主要集中在边界层内u湍流边界层内湍流边界层内,仍有一层流内层仍有一层流内层。湍流流动流体内的摩
21、。湍流流动流体内的摩擦阻力主要集中在层流内层之中擦阻力主要集中在层流内层之中第28页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOWFig.2.3 Boundary layer on a plate,OL,outer limit of boundary layer.(The vertical scale is greatly exaggerated.)第29页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOWFIGURE 2.4 Development of turbulent boundary layer on a fiat plate(The vert
22、ical scale is greatly exaggerated.)第30页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW2)直管内的流动边界层直管内的流动边界层Boundarylayerinstraighttubesu稳定段长度稳定段长度TransitionlengthL0-Forlaminarflow-ForturbulentflowL0=50100d第31页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW3)边界层分离边界层分离Boundarylayerseparation第32页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FL
23、OW3)Boundarylayerseparationmostfrequentlyencounteredwhenthereisanabruptchangeintheflowchannel,suchas:asudden expansion or contraction,a sharp bend or diverge,an obstructionaroundwhichthefluidmustflow.Becauseofthelargeenergylossesresultingfromtheformationofawake,itisoftendesirabletominimizeorpreventb
24、oundarylayerseparation 第33页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW2.7 流速分布流速分布 Velocity distribution1)管内层流流速分布 流速分布呈一抛物线形第34页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW1)管内层流流速分布管内层流流速分布 Development of the formula2)2)管内湍流流速分布管内湍流流速分布第35页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOWProblem 2.4u通常,液体的粘度随温度的升高而通常,液体的粘度随温度的升高而,
25、气体的粘度随温,气体的粘度随温度的升高而度的升高而。A减小,减小减小,减小B增大,增大增大,增大C减小,增大减小,增大D增大,减小增大,减小nItisoftendesirabletominimizeorpreventboundarylayerseparationbecauseofresultingfromit.A、turbulentflowB、airbindingC、noiseD、energylosses第36页,共88页,编辑于2022年,星期五CHP 2 FLUID FLOW3质量衡算质量衡算MassbalanceuForafluidflowatsteadystate,ifthereisn
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化学工程 基础 PPT 讲稿
限制150内