化工原理主要知识点.docx

化工原理（上）各章主要知识点

绪论

三个传递：动量传递、热量传递和质量传递

三大守恒定律：质量守恒定律一一物料衡算；能量守恒定律一一能量衡算；动量守恒定律——动量衡算

第一章流动流体

第一节流体静止的基本方程

一、密度

mpM

气体密度：P=—=击T

VRT

1aa*a

液体均相混合物密度：=苛+甘+人+苻（Pm一混合液体的密度，a—各组分质量分数，Pn—各组

m1 2 n

分密度）

气体混合物密度：p=%P+gp+A+gp（p一混合气体的密度，中一各组分体积分数）

m11 22 nnm

压力或温度改变时，密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体（液体）；若有显着的改变则称为可压缩流体（气体）。

二、.压力表示方法

1、常见压力单位及其换算关系：

1atm=101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mHO=760mmHg

2、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准）、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测出）表压=绝压一当地大气压 真空度=当地大气压一绝压

三、 流体静力学方程

1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为：

（1） 从各方向作用于某点上的静压力相等；

（2） 静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面；

（3） 在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。

2、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体）

P=P+Pg（z-z）

2 1 1 2

会土+（z1-z2）

-p=zp（容器内盛液体，上部与大气相通，P/pg一静压头，“头”一液位高度，zp一位压头或位头）

上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。

四、 流体静力学方程的应用

1、U形管压差计

指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。

测量液体：p—p=（p-p）gR+pg（z—z）1 2 0 2 1

测量气体：p1-p2=p0gR

2双液体U形管压差计p1-p2=（p2一p1）gR

第二节流体流动的基本方程

一、基本概念

1、 体积流量（流量匕）：流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。单位为m3-S-1

2、 质量流量（ms）：单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为kg?s-1

m=pV

流速u=jr质量流速G=%

A A

3、 黏性：流体所具有的一种拽流体相对运动的性质。

（1） 气体的黏性力或内摩擦力产生的原因是速度不等的流体层之间动量传递的结果。

（2） 液体黏性力主要由分之间的吸引力所产生。

4、 牛顿黏性定律：两相邻流体层之间单位面积上的内摩擦力T（内摩擦应力或剪应力）与两流体层间的速度梯度

d°/dy成正比，即T=±日丁 （T2——方向相同时取正号，否则取负号）

dy

服从此定律的流体称为牛顿型流体。

4、黏度H的单位为Pa?s常见流体用mPa?s

（1） 流体的黏度随温度而变，温度升高，气体的黏度增大，液体的黏度减小。原因：温度升高时，气体分子运动的平均速度增大，两相邻气体层间分子交换的速度加快，因而内摩擦力和黏度随之减小。对于液体，温度升高时，液体体积膨胀，分之间距离增大，吸引力迅速减小，因而黏度随之下降。

（2） 流体的黏度一般不随压力而变化。

二、 质量衡算——连续性方程

设流体在管路中做连续稳定流动，从截面1-1流入，从截面2-2流出，则

m=mpuA=puA

si s2 111 22,2,,

对于不可压缩流体，p=p=常数，贝|JuA=uAzjjij 口〃山it，?i 2 ，八jii 2 2

对于圆管，A=兀d2/4，d为直径，则叩；=u2d2如果管路有分支，则ms=ms1+ms2

三、 机械能衡算方程

1、 理想流体是指没有黏性的流体，即黏度u=°的流体。

2、 内能（U），位能（gz），动能（u2/2），压力能（p/p），热量（%，吸热为正，放热为负），外功（「，外界

提供给流体外功是为正，流体向外界做功时为负） e e

u2p u2p

3、 可压缩理想流体机械能衡算关系：^^1+-2+苛+凡=农2+苛+苛 （\——外功）

^1 *2

u2p u2p

4、 1kg不可压缩理想流体稳定流动时的机械能衡算式：（伯努利方程）gz1+-2^+甘=gz2+苛+~p2

u2p u2p

5不可压缩实际流体的机械能衡算式：gz1+-2