化工原理教案第一章緒論流體靜力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)流體阻力與管路計(jì)算流速與流量的測(cè)量非牛頓流體的流動(dòng)特性及應(yīng)用contents目錄01緒論化工原理課程介紹介紹學(xué)習(xí)化工原理課程的方法和建議，如注重理論聯(lián)系實(shí)際、掌握基本概念和原理、培養(yǎng)分析和解決問題的能力等?；ぴ碚n程的學(xué)習(xí)方法介紹化工原理課程的主要目的和任務(wù)，包括研究化工過程中的基本原理、方法和設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決化工實(shí)際問題的能力?；ぴ碚n程的目的和任務(wù)概述化工原理課程的主要內(nèi)容，包括流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)分離過程的基本原理、設(shè)備及其計(jì)算等?；ぴ碚n程的內(nèi)容03化工過程中的基本概念介紹化工過程中涉及的基本概念，如物料衡算、能量衡算、平衡關(guān)系、過程速率等。01化工過程的定義和分類解釋化工過程的定義，介紹按操作方式、按過程進(jìn)行的物理和化學(xué)變化等分類方法。02化工過程的特點(diǎn)闡述化工過程的特點(diǎn)，如多樣性、復(fù)雜性、連續(xù)性、動(dòng)態(tài)性等?；み^程及特點(diǎn)單位換算方法詳細(xì)闡述不同單位制之間的換算方法，包括長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、溫度、壓力等基本量的單位換算。單位換算在化工計(jì)算中的應(yīng)用舉例說明單位換算在化工計(jì)算中的重要性，如物料衡算、能量衡算中的單位統(tǒng)一問題等。單位制概述簡(jiǎn)要介紹國(guó)際單位制和其他常用單位制，如英制單位、工程單位等。單位制與單位換算02流體靜力學(xué)流體的密度與比容流體的密度單位體積流體的質(zhì)量，表示為ρ。不同流體的密度差異較大，與溫度、壓力有關(guān)。流體的比容單位質(zhì)量流體的體積，表示為v。比容與密度互為倒數(shù)，同樣受溫度和壓力影響。流體靜壓強(qiáng)流體在靜止?fàn)顟B(tài)下，由于重力作用而產(chǎn)生的壓強(qiáng)，表示為p。靜壓強(qiáng)具有方向性，垂直于作用面并指向該面。靜壓強(qiáng)的特性流體靜壓強(qiáng)在同一水平面上各點(diǎn)相等；流體靜壓強(qiáng)與作用面的方位無關(guān)，僅與作用點(diǎn)的位置有關(guān)。流體靜壓強(qiáng)及其特性p=p0+ρgh。其中p0為參考面上的壓強(qiáng)，ρ為流體密度，g為重力加速度，h為液柱高度。該方程描述了流體靜壓強(qiáng)與液柱高度的關(guān)系。靜力學(xué)基本方程用于計(jì)算不同位置處的流體靜壓強(qiáng)，以及確定液面的高度和形狀等。方程的應(yīng)用流體靜力學(xué)基本方程VS國(guó)際單位制中，壓強(qiáng)的單位為帕斯卡（Pa），常用單位還有千帕（kPa）、兆帕（MPa）等。工程上常用大氣壓作為壓強(qiáng)單位，1atm=101.325kPa。壓強(qiáng)測(cè)量測(cè)量流體壓強(qiáng)的儀表稱為壓力表或壓力計(jì)。根據(jù)測(cè)量原理可分為液柱式、彈性式、電氣式和活塞式等。選擇合適的測(cè)量?jī)x表需要考慮測(cè)量范圍、精度、使用環(huán)境等因素。壓強(qiáng)單位壓強(qiáng)單位與測(cè)量03流體動(dòng)力學(xué)流速的定義流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流體在流動(dòng)方向上所經(jīng)過的距離，用u表示，單位為m/s。流量與流速的關(guān)系Q=uA，其中A為管道截面積。流量的定義單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體體積，用Q表示，單位為m3/s。流量與流速01流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，若各截面上的流速、壓力、密度等物理量均不隨時(shí)間變化，則稱為穩(wěn)定流動(dòng)。穩(wěn)定流動(dòng)02若流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，各截面上的物理量隨時(shí)間變化，則稱為不穩(wěn)定流動(dòng)。不穩(wěn)定流動(dòng)03穩(wěn)定流動(dòng)中，各截面上的物理量保持不變；而不穩(wěn)定流動(dòng)中，各截面上的物理量會(huì)發(fā)生變化。穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)的區(qū)別穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)連續(xù)性方程的物理意義表示在穩(wěn)定流動(dòng)中，單位時(shí)間內(nèi)流入和流出控制體的流體質(zhì)量之差等于控制體內(nèi)流體質(zhì)量的增量。連續(xù)性方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式∫ρu·ndA=0，其中ρ為流體密度，u為流速矢量，n為控制體表面的外法線方向單位矢量，dA為控制體表面的面積微元。連續(xù)性方程的應(yīng)用用于求解管道中流體的流量、流速等參數(shù)。010203連續(xù)性方程010203伯努利方程的物理意義表示在穩(wěn)定流動(dòng)中，沿流線方向流體的壓力能、位能和動(dòng)能之和保持不變。伯努利方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式p1/ρg+z1+u12/2g=p2/ρg+z2+u22/2g，其中p為壓力，ρ為流體密度，g為重力加速度，z為高度，u為流速。伯努利方程的應(yīng)用用于求解管道中流體的壓力、流速等參數(shù)，以及分析流體機(jī)械的工作原理和性能。例如，通過伯努利方程可以分析水泵、風(fēng)機(jī)等流體機(jī)械的工作原理，以及計(jì)算其揚(yáng)程、流量等性能參數(shù)。伯努利方程及其應(yīng)用04流體阻力與管路計(jì)算流體的黏度與流動(dòng)類型流體的黏度定義及物理意義流動(dòng)類型的分類及特點(diǎn)：層流與湍流牛頓型流體與非牛頓型流體的區(qū)別雷諾數(shù)的物理意義及判斷流動(dòng)類型的方法流體阻力產(chǎn)生的原因及分類流體阻力的分類：沿程阻力與局部阻力局部阻力的產(chǎn)生機(jī)理及影響因素流體阻力的產(chǎn)生原因：內(nèi)摩擦與黏性沿程阻力的產(chǎn)生機(jī)理及影響因素層流與湍流下的直管阻力計(jì)算方法直管阻力計(jì)算的基本公式及適用條件直管阻力系數(shù)的確定方法及影響因素直管阻力計(jì)算的實(shí)例分析01020304直管阻力計(jì)算02030401局部阻力計(jì)算及管路總阻力局部阻力的產(chǎn)生原因及分類常見局部阻力系數(shù)的確定方法管路總阻力的計(jì)算方法及步驟管路總阻力計(jì)算的實(shí)例分析05流速與流量的測(cè)量皮托管測(cè)速原理皮托管的應(yīng)用皮托管的優(yōu)點(diǎn)皮托管的缺點(diǎn)皮托管測(cè)速原理及應(yīng)用利用流體靜壓與動(dòng)壓之間的關(guān)系，通過測(cè)量流體總壓和靜壓之差得到動(dòng)壓，進(jìn)而計(jì)算流速。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確、響應(yīng)迅速。適用于氣體和液體流速的測(cè)量，尤其在氣體流速測(cè)量中應(yīng)用廣泛，如航空、氣象等領(lǐng)域。對(duì)流體物性變化敏感，需進(jìn)行定期校準(zhǔn)?；诓匠毯瓦B續(xù)性方程，通過測(cè)量流體在收縮段和喉部之間的壓差來計(jì)算流量。文丘里流量計(jì)測(cè)速原理文丘里流量計(jì)的應(yīng)用文丘里流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)文丘里流量計(jì)的缺點(diǎn)適用于氣體和液體流量的測(cè)量，尤其在氣體流量測(cè)量中較為常見，如工業(yè)管道、燃?xì)庥?jì)量等領(lǐng)域。測(cè)量準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、可測(cè)量大流量范圍。對(duì)流體物性變化和壓力損失較為敏感，需進(jìn)行定期校準(zhǔn)和維護(hù)。文丘里流量計(jì)測(cè)速原理及應(yīng)用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)速原理及應(yīng)用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)速原理利用流體對(duì)轉(zhuǎn)子的推動(dòng)作用，使轉(zhuǎn)子在流量計(jì)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，通過測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角來計(jì)算流量。轉(zhuǎn)子流量計(jì)的應(yīng)用適用于液體和氣體流量的測(cè)量，尤其在液體流量測(cè)量中較為常見，如化工、石油、水處理等領(lǐng)域。轉(zhuǎn)子流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確度高、可測(cè)量較寬的流量范圍。轉(zhuǎn)子流量計(jì)的缺點(diǎn)對(duì)流體物性變化和壓力損失較為敏感，需進(jìn)行定期校準(zhǔn)和維護(hù)。同時(shí)，轉(zhuǎn)子流量計(jì)在測(cè)量高粘度流體時(shí)可能存在較大的誤差。06非牛頓流體的流動(dòng)特性及應(yīng)用非牛頓流體的分類及特點(diǎn)假塑性流體、脹塑性流體、賓漢流體分類粘度隨剪切速率變化，不符合牛頓內(nèi)摩擦定