01 第一章 流体流动 1-1 流体的重要性质.pptx

第1页：化工原理（上册）封面

课程名称

化工原理（上册）

分册说明

本册涵盖流体流动、流体输送机械、非均相混合物分离、液体搅拌、传热与蒸发等章节。

第2页：化工原理上册学时安排

学时安排：总学时 56（授课 50、课堂研讨 4、机动 2）。

注：原页写作「非均相混和物分离」，此处按教材通用写法统一为「非均相混合物分离」。

第3页：教材信息

主编

柴诚敬

教材级别

普通高等教育“十五”国家级规划教材

书名

化工原理（上册）

出版信息

北京：高等教育出版社，2005 年 6 月（第一版）

第4页：参考教材

参考教材

• 柴诚敬，张国亮．化工流体流动与传热．第二版．北京：化学工业出版社，2007
• 夏清，陈常贵．化工原理（上册）．天津：天津大学出版社，2005
• W. L. McCabe, J. C. Smith. Unit Operations of Chemical Engineering, 6th ed. New York: McGraw-Hill Inc., 2001

第5页：网络课程辅助教学

网络课程辅助教学：《化工原理及实验》网络课程站点提供下列栏目。

• 虚拟课堂
• 演示实验与图片汇总
• 动画汇总
• 思考题与作业汇总
• 讨论与答疑、网上自测
• 教师主页与附件下载

第6页：绪论学习目的与要求

通过绪论的学习，应了解化工原理课程的主要内容，单元操作的分类和特点，工程学科的研究方法，本课程的学习要求，掌握单位制及单位换算方法。

• 课程主要内容与单元操作分类
• 工程学科的研究方法
• 单位制及单位换算

第7页：化工原理课程的内容和特点

本页为「化工原理课程的内容和特点」小节导览页，列出本节包含的内容要点。

• 0.1化工原理课程的内容和特点绪论

第8页：化工原理

一、化工原理课程内容化工生产过程化学反应单元操作反应工程化工原理三传一反

第9页：单元操作的分类和特点

• 二、单元操作的分类和特点
• 1、流体动力过程：流体输送、沉降、过滤、搅拌
• 2、传热过程：换热、蒸发
• 3、传质过程：蒸馏、吸收、萃取、吸附、浸取、吸附、离子交换、膜分离
• 4、热质同时传递过程：增减湿、结晶、干燥分类

第10页：单元操作的分类和特点特点

化工原理是一门实践性很强的工程学科。单元操作的研究内容包括“过程”和“设备”两个方面。所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这三种传递过程和它们的结合。三种传递过程现象中存在着类似的规律和内在的联系。传递过程是联系各单元操作的一条主线。二、单元操作的分类和特点特点

第11页：化工原理课程的研究方法

• 三、化工原理课程的研究方法
• 1、实验研究方法（经验法）:用量纲分析和相似论为指导，依靠试验来确定过程变量之间的关系，通过量纲为一数群（或称准数）构成的关系式来表达。是一种工程上通用的基本方法。

第12页：化工原理课程的研究方法

• 2、数学模型法（半经验半理论方法）在对实际过程的机理深入分析的基础上，在抓住过程本质的前提下，作出某种合理简化，建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型。通过实验确定模型参数。研究工程问题的方法是联系各单元操作的另一条主线。
• 三、化工原理课程的研究方法

第13页：化工过程

四．化工过程计算的理论基础设计型计算操作型计算质量守恒能量守恒平衡关系速率关系所用基本关系：化工计算分为

第14页：单元操作和设备选择的能力

五．本课程的学习要求学习中，应注意以下几个方面能力的培养：

• (1)单元操作和设备选择的能力
• (2)工程设计能力
• (3)操作和调节生产过程的能力
• (4)过程开发或科学研究能力
• (5)实验能力

第15页：单位制度及单位换算

绪论

第16页：单位制度及单位换算

一．单位和单位制度

• 1、基本单位和导出单位基本单位导出单位质量、长度、时间和温度速度、密度、加速度
• 2、绝对单位制和重力单位制绝对单位制重力单位制长度、质量、时间长度、时间和力

第17页：单位制度及单位换算

• 3、国际单位制（SI制）根据1960年10月国际计量大会通过的一种单位制。
• 4、《中华人民共和国法定计量单位》在SI制基础上制定的。一．单位和单位制度

第18页：单位换算

• 二、单位换算
• 1、物理量的换算基本物理量中为1m＝物理单位制中100cm＝英制
• 3.2808ft
• 2、经验公式（或数字公式）的单位换算（a）物理方程（b）经验方程换算方法见例0－2 。

第19页：流体流动通过本章的学习，应掌握流

第一章流体流动通过本章的学习，应掌握流体在管内流动过程的基本原理和规律，并运用这些原理和规律分析和计算流体流动过程中的有关问题。学习目的与要求

第20页：连续介质假定

本页为「连续介质假定」小节导览页，列出本节包含的内容要点。

• 第一章流体流动
• 1.1流体的重要性质
• 1.1.1连续介质假定

第21页：连续介质假定

假定流体是由连续分布的流体质点所组成，表征流体物理性质和运动参数的物理量在空间和时间上是连续的分布函数。

第22页：流体的密度

本页为「流体的密度」小节导览页，列出本节包含的内容要点。

• 第一章流体流动
• 1.1流体的重要性质
• 1.1.1连续介质假定
• 1.1.2流体的密度

第23页：流体的密度

流体空间某点上单位体积流体的质量流体的密度是位置(x,y,z)和时间θ的函数密度

第24页：纯物质的密度

纯物质的密度：液体：基本不随压力变化（极高压力除外），随温度略有变化。气体：密度随温度、压力改变。低压下可按照理想气体状态方程计算

第25页：气体混合物

气体混合物，混合前后质量不变液体混合物，混合前后体积不变组分的质量分数组分的体积分数混合物的密度

第26页：流体的可压缩性与不可压缩流体

本页为「流体的可压缩性与不可压缩流体」小节导览页，列出本节包含的内容要点。

• 第一章流体流动
• 1.1流体的重要性质
• 1.1.1连续介质假定
• 1.1.2流体的密度
• 1.1.3流体的可压缩性与不可压缩流体

第27页：流体的可压缩性与不可压缩流体

一、流体的可压缩性或（1-4）（1-5）流体的可压缩性通常用体积压缩系数β来表示。其意义为在一定温度下，外力每增加一个单位时，流体体积的相对缩小量体积压缩系数

第28页：不可压缩流体β值越大

二、不可压缩流体β值越大，流体越容易被压缩。可压缩流体β≠0的流体为可压缩流体不可压缩流体β=0的流体为不可压缩流体气体在一般情况下是可压缩流体大多数液体可视为不可压缩流体。

第29页：不可压缩流体

需要指出，实际流体都是可压缩的，不可压缩流体乃是为便于处理密度变化较小的某些流体所作的假设而已。二、不可压缩流体

第30页：流体的黏性

本页为「流体的黏性」小节导览页，列出本节包含的内容要点。

• 第一章流体流动
• 1.1流体的重要性质
• 1.1.1连续介质假定
• 1.1.2流体的密度
• 1.1.3流体的可压缩性与不可压缩流体
• 1.1.4流体的黏性

第31页：流体的黏性

一、牛顿黏性定律流体在运动时，相邻流体层之间是有相互作用的，这种相互抵抗的作用力称为剪切力，流体所具有的这种抵抗两层流体相对运动速度的性质称为流体的黏性。黏性是流体的固有属性之一，不论流体处于静止还是流动，都具有黏性。黏性

第32页：平板间黏性流体的速度变化一

图1-1 平板间黏性流体的速度变化一、牛顿黏性定律上板以恒定速度沿x的正方向运动

第33页：牛顿黏性定律

实验证明：对于多数流体，任意两毗邻流体层之间作用的剪切力与两流体层的速度差及其作用面积成正比，与两流体层之间的垂直距离成反比牛顿黏性定律：（1-7）一、牛顿黏性定律

第34页：流体的黏性

一、牛顿黏性定律牛顿型流体(Newtonian fluid)遵循牛顿黏性定律的流体所有气体和大多数低分子量液体均属牛顿型流体，如水、空气等。

第35页：牛顿黏性定律

凡不遵循牛顿黏性定律的流体为非牛顿型流体(non-Newtonianfluid)。某些高分子溶液、悬浮液、泥浆、血液等属于非牛顿流体。非牛顿型流体(non-Newtonian fluid)一、牛顿黏性定律

第36页：流体的黏性

二、流体的黏度一般以泊的1/100的厘泊（cp）来表示黏度。在SI单位制中，黏度的单位为Pa·s，在物理单位制上，其单位为P（泊）

第37页：流体的黏度

运动黏度SI单位为m2/s；在物理单位cm2/s称为沲，以St表示。二、流体的黏度

第38页：理想流体与黏性流体理想流体

的流体称为理想流体。自然界不存在真正的理想流体。三、理想流体与黏性流体理想流体

第39页：练习题目与思考题

练习题目

思考题

• 何谓单元操作？如何分类？
• 2.联系各单元操作的两条主线是什么?
• 3.比较实验研究方法和数学模型的区别与联系。
• 4.何谓单位换算因子?
• 5.什么是连续性假设？质点的含义是什么？

作业题：1、21．