化工原理实用课件.ppt

1、 化工原理化工原理 西南科技大学城市学院西南科技大学城市学院 过控过控07级级第一册第一册主讲：廖义中主讲：廖义中(助教助教 高等化学教育硕高等化学教育硕士士)时间安排：第四周十八周时间安排：第四周十八周内容安排：详细讲解：第一章第四章内容安排：详细讲解：第一章第四章 阅读内容：第五章阅读内容：第五章答疑时间：随时恭候答疑时间：随时恭候答疑地点：土木系办公室答疑地点：土木系办公室参考教材：谭天恩化工原理参考教材：谭天恩化工原理无机化学分析化学有机化学物理化学应用化学高分子化 学 教 育化工生产合成氨硫酸制造氯碱工业石油化工制糖业制 漆 业电镀业水泥、玻璃制造业化学家化工专家化工原理 传递过程

2、反应工程（还有：分离工程、化工热力学、系统工程）科学实验天津化工厂川化集团简介n川化集团有限责任公司（原四川化工厂）始建于1956年，经过四十多年的发展，已成为一个以生产化肥和化工原料为主的综合性特大型化工企业，是全国18个大型化工基地之一。n公司地处四川省成都市青白江区，距成都市区约30公里，距成都双流国际机场约60公里，均高速公路直达。厂区专用铁道与宝成铁路青白江站接轨，厂区公路与成绵高速公路、川陕公路接道。公司拥有川化股份有限公司、川化永达建设工程有限责任公司、川化润嘉置业有限责任公司、成都望江化工厂、深圳荣生化工有限公司等家全资、控股子公司和中外合资企业川化味之素有限公司、川化青上有限

3、公司。公司现有在册职工7350人（其中各类专业技术人员1020余人），资产总额25亿元，占地220公顷，生产57种100多个型号的产品，是我国目前最大的合成氨、氮肥生产企业之一及最大的三聚氰胺和赖氨酸生产企业。公司以其规模优势、技术优势、管理优势、人才优势和地域优势，在全国化工行业中处于领先水平。川化（）这一企业品牌和天府牌商标，在国内外享有较好知名度和声誉，产品畅销全国各省、市、自治区，部分产品还远销国外。公司先后荣获全国产品质量优秀企业、全国环保先进企业、全国五一劳动奖状、中国企业管理杰出贡献奖、全国精神文明建设工作先进单位、全国先进基层党组织等称号。川化集团生产场景 第一章第一章 绪绪

4、论论 Introduction一、一、化工生产过程与单元操作化工生产过程与单元操作1 1、化学工业、化学工业所谓化学工业，是将原料以工业规模用化学所谓化学工业，是将原料以工业规模用化学方法生产新的物质过程，方法生产新的物质过程，化学工业包括多种门类的工业，如基本化工原料的制备、染料、医药、油漆、涂料、农药、塑料、化肥、感光材料、化学试剂、洗涤剂、制冷剂等生产，石油工业、冶金工业、食品工业、燃料工业、皮革工业、陶瓷工业、玻璃工业、合成橡胶工业以及铀的浓缩提取等都属于化学工业范畴2 2、化工生产过程、化工生产过程 化工产品生产过程是由两大部分组成的，化工产品生产过程是由两大部分组成的，即核心部分和

5、辅助部分。核心为即核心部分和辅助部分。核心为化学反应化学反应过程，过程，辅助部分为辅助部分为前、后处理过程。前、后处理过程。举例：聚氯乙烯塑料的生产（乙炔法）举例：聚氯乙烯塑料的生产（乙炔法）基本原理基本原理-化学反应化学反应原料预处理化学反应产品分离提纯化工产品的生产过程3、单元操作、单元操作化工单元操作是化工原理的主要研究领域，化工单元操作是化工原理的主要研究领域，是在是在化学工业生产中具有共同的物理变化特点的基本操作，是由各种化工生产操作概括，是由各种化工生产操作概括得来的。得来的。专题一：单元操作n单元操作的概念n单元操作的特点（下页）n只改变物料的状态或其物理性质只改变物料的状态或其

6、物理性质,而不改而不改变其化学性质变其化学性质;n都是化工过程中共有的操作都是化工过程中共有的操作,但不同的化但不同的化工过程包含的单元操作数目、名称与排工过程包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异列顺序各异n某单元操作作用于不同的化工过程，其某单元操作作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同，进行该操作的设备基本原理并无不同，进行该操作的设备往往也是通用的往往也是通用的精馏、吸收、干燥、精馏、吸收、干燥、吸附和膜分离吸附和膜分离单元操作种类（单元操作种类（P2）流体的输送与压缩流体的输送与压缩过滤、沉降过滤、沉降加热加热 冷却冷却蒸发蒸发动量传递动量传递热量传递（热量传递（传热传热）质量传递

7、（传质传质）化工产品生产过程：化工产品生产过程：“三传一反三传一反”过程过程单元操作过程进行的方式单元操作过程进行的方式 间歇操作：不稳定操作间歇操作：不稳定操作连续操作：稳定操作连续操作：稳定操作U操作中物料操作中物料组成、温度、压强等参数组成、温度、压强等参数二、本课程的任务、性质和内容二、本课程的任务、性质和内容1、任务：、任务：研究各化工单元操作的研究各化工单元操作的基本原理、典型设基本原理、典型设备的构造及工艺尺寸的计算或造型备的构造及工艺尺寸的计算或造型，并能用，并能用以分析和解决工程技术中的一般问题。以分析和解决工程技术中的一般问题。2、性质：、性质：化工原理是化工类、轻工、医药

8、类专业学化工原理是化工类、轻工、医药类专业学生的技术基础课，是一门应用性学科。生的技术基础课，是一门应用性学科。本门课程讲解的思路本门课程讲解的思路化工各单元操作基本原理遵循规律数学关联式工艺计算工艺尺寸三、单位及单位换算三、单位及单位换算1、单位与单位制单位与单位制 物理量物理量=数字数字单位单位导出单位：导出单位：由基本单位派生出的单位，由基本单位派生出的单位，如速度单位如速度单位m/s，加速度单位，加速度单位m/s2等。等。基本单位基本单位：基本物理量的单位，：基本物理量的单位，例例长度长度m，质量，质量等等单位单位 绝对单位制（物理单位制）C.G.S.科学实验 cm s g 基本单位长

9、度 时间 质量 力M.K.S.工程实际 m s kg工程单位制 m s kgfSI制（国际单位制)：七个基本单位：长度m，时间s，质量kg，热力学温度（Kelvin温度）K，电流单位A，发光单位cd（烛光），物质的量mol2、单位换算、单位换算*理论公式（物理量方程）是根据物理规律建立的公式，例如牛顿第二定律*经验公式（数字公式）根据实验数据整理得来的公式3、物理量单位方程的换算、物理量单位方程的换算 化工中常用的单位间的换算因数可从本书附录中查得。以压强为例：四、物料衡算及能量衡算四、物料衡算及能量衡算1、物料衡算（质量衡算）、物料衡算（质量衡算）进料出料累积输入物料质量的总和（输入物料质量

10、的总和（kg）输出物料质量总）输出物料质量总和（和（kg）积累在该过程的物料质量（）积累在该过程的物料质量（kg）2、能量衡算、能量衡算在物料衡算的基础上进行能量衡算在物料衡算的基础上进行能量衡算输入能量输出能量热损失随物料进入系统的总热量随物料离开随物料进入系统的总热量随物料离开系统的总热量散失热量系统的总热量散失热量 第一章 流体流动 1.1.1、概述概述1、流体流体液体和气体的总称液体和气体的总称 流体特点流体特点 流动性流动性，即抗剪抗张能力都很小，即抗剪抗张能力都很小无固定形状无固定形状，随容器的形状而变化，随容器的形状而变化在外力作用下流体内部发生相对运动在外力作用下流体内部发生相

11、对运动2、流体研究方法流体研究方法1）提出提出“流体质点流体质点”概念：概念：含有大量分子的含有大量分子的流体微团流体微团。流体质点成为流体质点成为研究流体宏观运动规律的研究流体宏观运动规律的对象对象。2）提出提出“流体连续性假设流体连续性假设”：假设流体是假设流体是由大量质点组成的彼此间没由大量质点组成的彼此间没有空隙，完全充满所占空间的有空隙，完全充满所占空间的连续介质连续介质。可从宏观的角度研究流体的流动规律，摆可从宏观的角度研究流体的流动规律，摆脱了复杂的分子运动。（即连续介质模型）脱了复杂的分子运动。（即连续介质模型）3、流体流动规律是本门课程的重要基础，流体流动规律是本门课程的重要

12、基础，这是因为这是因为：（1）流体的输送流体的输送 管路的设计、输送机械选管路的设计、输送机械选择及所需功率的计算择及所需功率的计算。（2）压强、流速压强、流速及流量的测量及流量的测量 了解和控制生产过程了解和控制生产过程，压，压强、流量及流速等一系列强、流量及流速等一系列的参数进行测量的参数进行测量（3）为强化设备为强化设备提供适宜的流动提供适宜的流动条件条件 强化传热、传质过程强化传热、传质过程 *本章讨论重点本章讨论重点流体流动过程的基本原理流体流动过程的基本原理流体在管内的流动规律流体在管内的流动规律分析和计算流体的输送问题分析和计算流体的输送问题 第一节第一节 流体静力学及其应用流体

13、静力学及其应用 流体静力学研究内容：流体静力学研究内容：研究流体在外力作用下处于平衡的研究流体在外力作用下处于平衡的 规律。规律。本节内容：本节内容：流体在重力和压力作用下的平衡规律。流体在重力和压力作用下的平衡规律。（实际上就是受力分析）（实际上就是受力分析）1.1.1、流体的密度和比容、流体的密度和比容1、流体的密度、流体的密度：单位体积的流体所：单位体积的流体所具有的质量。具有的质量。定义：单位：流体中某点密度：流体中某点密度：流体中流体中根据密度随压强变化根据密度随压强变化情况情况流体流体不可压缩流体不可压缩流体:液体被视为不可压缩流体，其密液体被视为不可压缩流体，其密度只与温度有关度

14、只与温度有关。可压缩流体可压缩流体：气体是可压缩流体。一般在压强气体是可压缩流体。一般在压强不太高，温度不太低的情况下，不太高，温度不太低的情况下，可以按理想气体处理。可以按理想气体处理。专题：混合物密度的确定原则专题：混合物密度的确定原则液体混合物：按理想溶液各组分混合前后液体混合物：按理想溶液各组分混合前后体积不变体积不变气体混合物：理想气体各组分混合前后质气体混合物：理想气体各组分混合前后质量不变量不变对于液体，混合物组成常用组分的质量对于液体，混合物组成常用组分的质量分数表示分数表示(xi)，对于气体，混合物组成常，对于气体，混合物组成常用体积分数用体积分数(yi)表示。表示。混合液密

15、度：xi组分i的质量分数i组分i的密度 理想混合气体密度：其中yi组分i的体积分数 2、流体的比容、流体的比容密度的倒数，即单位质量流体所具有的体积。密度的倒数，即单位质量流体所具有的体积。定义：定义：单位：3、比重、比重定义：定义：1.1.2、流体的静压强与方程、流体的静压强与方程1、定义、定义：流体：流体垂直作用垂直作用于单位面积上的于单位面积上的静压力。（法向力）静压力。（法向力）单位 某点的静压强某点的静压强2、压强的单位、压强的单位 SI制：Pa 习惯使用单位：液柱高度 换算关系：、液体压强的表示方法、液体压强的表示方法基 准：绝对真空(零压)和大气压强 绝对压强：以绝对真空(零压)

16、为基准量 得的压强 相对压强：以大气压强为基准量得的压强，表示为表压或真空度。具体换算见P8 表压表压=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=-表压表压 需要记住以下常用数据：34.101013301Paatm=1.033工程大气压760mmHgSI单位m水柱小结：小结：（1）化工原理的主要内容）化工原理的主要内容（2）单元操作单元操作（3）流体的物性参数：密度、流体的物性参数：密度、比重、比容比重、比容1.1.3 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式Z1Z212静止液体内的压强分布静止液体内的压强分布研究的目的研究的目的：了解流体在重力和压力下

17、的平了解流体在重力和压力下的平衡规律，衡规律，讨论静止流体内部压力的变化规律讨论静止流体内部压力的变化规律ZyxdZZppPdxdydz微元流体的静力学平衡微元流体的静力学平衡（1）重力；重力；（2）作用于上底面积的压力：作用于上底面积的压力：（3）作用于下底面积的压力：作用于下底面积的压力：由于液柱静止，故：由于液柱静止，故：gdxdydzdxdydzzpp)(pdxdyoFzZyxdZZppPdxdydz分析：在分析：在Z轴上，作用于该立方体上的力轴上，作用于该立方体上的力0)(gdxdydzdxdydzxpppdxdy0gzpZ轴方向力的平衡式：轴方向力的平衡式：X轴方向力的平衡式：轴方

18、向力的平衡式：0 xpy轴方向力的平衡式：轴方向力的平衡式：0yp流体平衡微分方程流体平衡微分方程同理，仅考虑重力得：同理，仅考虑重力得：将上式分别乘以dz、dx、dy，并相加各式gdzdzzpdyypdxxp0 gdzdp不可压缩流体.const.constgzp分析见P9，1-2式的由来 流体静力学的基本方程式，流体静力学的基本方程式，表示重力作用下静止液体内部压强的变表示重力作用下静止液体内部压强的变化规律。化规律。(该方程亦适用于气体）该方程亦适用于气体）推论：静止流体中任意两点间的压强为：推论：静止流体中任意两点间的压强为：2211gzpgzp如液面压强为如液面压强为P0,则静止液体

19、内任一点压强为则静止液体内任一点压强为：ghpp00即为表压说明：说明：(1)上式仅适用于重力场中静止的上式仅适用于重力场中静止的 不可压缩不可压缩流体流体。但对于气体若压强变化不大，密度。但对于气体若压强变化不大，密度可近似取平均值而视为常数，则上式亦可可近似取平均值而视为常数，则上式亦可使用使用(2)静止流体内部静压强仅与垂直位置有关，静止流体内部静压强仅与垂直位置有关，而与水平位置无关而与水平位置无关。水越深压强越大，天。水越深压强越大，天空越高气压越低。空越高气压越低。(3)等压面：静止的，连续的同一流体内处等压面：静止的，连续的同一流体内处于同一水平面上的各点压强处处相等于同一水平面

20、上的各点压强处处相等。ghpp01.2.4 流体静力学基本方程式的应用流体静力学基本方程式的应用 一、压强与压强差的测量（一）U管压差计P11a a/为等压面/aapp)(1RmgppBagRmZgppABa)(2/gRppBA)(21说明：如说明：如U管的一侧与大气管的一侧与大气相通，相通，则所测的数值为该则所测的数值为该截面处流体的表压强截面处流体的表压强（二）微差压差计（双液柱压差计）（二）微差压差计（双液柱压差计）特点：特点：（1）压差计内装有两种）压差计内装有两种密度相近且不互溶的指示密度相近且不互溶的指示液液A和和C，而，而C与被测流体与被测流体B亦不互溶。亦不互溶。（2）U管两侧

21、顶端臂顶管两侧顶端臂顶端各装有扩大室端各装有扩大室gRppcA)(21二、液位的测量二、液位的测量:测定液位的仪表叫液位计，大多数液位计测定液位的仪表叫液位计，大多数液位计的作用原理均遵循流体静力学原理。的作用原理均遵循流体静力学原理。三、液封高度的计算三、液封高度的计算:化工生产中常遇到设备的液封问题。液化工生产中常遇到设备的液封问题。液封高度的确定是根据流体静力学来计算得出封高度的确定是根据流体静力学来计算得出。21pp 流体静力学方程应用举例（P10例题1-1、1-2）【例1-1】U型管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，如图1-15所示，U型管压差计的指示液为水银，两U型管的连接管内充

22、满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：mhmhmhmhmh3,4.1,5.2,2.1,3.254321大气压强 mmHgPa7450P。试求锅炉上方水蒸汽的压强)()()()()4()3()2()1()4()()3()()2()()1()()4()()3()()2()()()1()(45234321454323214543232321hhhhghhhhgpphhgpphhgpphhgpphhgpphhgpphhgpphhgPhhgpphhgppHgaoAoHgBACBHgacoAHgBABgcHgac水水水水水水得：式1064.3)4.13()2.15.2(81.91000)4.15.2(

23、)2.13.2(81.9136001013307607455Pa 第三节第三节 流体在管内的流动流体在管内的流动 (Fliud-Flow Phenomena)1.3.1流量与流速流量与流速 1、流量流量：单位时间内流过管道内任一截面单位时间内流过管道内任一截面 的流体体积；的流体体积；体积流量体积流量Vs，m3/s 质量流量质量流量ws，/s ws=Vs 2、流速：单位时间内流体在流动方向上所流、流速：单位时间内流体在流动方向上所流过的距离，过的距离，m/s.实验证明流体流经管道任一截面时，流速沿径实验证明流体流经管道任一截面时，流速沿径向方向各不相同；向方向各不相同；管中心：管中心：r=0，

24、ur=umax；管壁处：管壁处：r=R，ur=0；呈下图所示分布：管内任一截面处流速的分布情况管内任一截面处流速的分布情况u 平均流速平均流速A与流动方向相垂直的管道横截面积与流动方向相垂直的管道横截面积以后如不特别加以说明，流体的流速指的以后如不特别加以说明，流体的流速指的是平均流速，而不是点流速是平均流速，而不是点流速。u=Vs/A m/s；3、质量流速、质量流速G：单位时间内流体流过管道：单位时间内流体流过管道截面积的质量，截面积的质量，/s平均流速平均流速G=Ws/A=Vs/A=u 通常,管道为圆管时：此式关联了Vs，u，d 三者，Vs为生产任务，一般为确定量(定值)。备注备注:d和和

25、u的关系如下的关系如下：u大，大，d小小管材耗量少管材耗量少(设备费用小设备费用小)操作费用增大操作费用增大(流动阻力增大流动阻力增大)u存在最佳值存在最佳值气体气体 液体：液体：蒸汽蒸汽 u=0.53 m/s u=1030 m/s u=3050 m/s1.3.2稳定流动与不稳定流动稳定流动与不稳定流动 稳态流动稳态流动 非稳态流动非稳态流动 11/22/稳定流动稳定流动：在流动系统中，若各截面上流体：在流动系统中，若各截面上流体的流速、压强、密度等有关物理量仅随位置的流速、压强、密度等有关物理量仅随位置而变，不随时间而变。参数表示为而变，不随时间而变。参数表示为非稳定流动非稳定流动：若流体在

26、各截面上的有关物理：若流体在各截面上的有关物理量既随位置而变，又随时间而变。参数表示量既随位置而变，又随时间而变。参数表示为为本章重点讨论稳定流动问题专题:黏度P15阅读nPDF文件 1.3.3连续性方程式 C.E (the equation of continuity)连续性方程建立的连续性方程建立的基础：物料的质量衡算基础：物料的质量衡算321,uuu321,ddd如图所示。取从截面如图所示。取从截面1-1到截面到截面2-2的的范围作流体的质量衡算。范围作流体的质量衡算。由于液体是不可压缩的，所以 21 IIdududududududu常数；同理可得：2332222112332112222

27、11222111221121(AuAuVVww定态流动）式（式（I）（）（II）称为）称为不可压缩流体的稳不可压缩流体的稳定流动的连续性方程定流动的连续性方程。注意：注意：连续性方程反映了在定态流动系连续性方程反映了在定态流动系统中，流量一定时，管路各截面上流速统中，流量一定时，管路各截面上流速的变化规律。的变化规律。此规律与管路的安排以及此规律与管路的安排以及管路上是否装有管件、阀门或输送设备管路上是否装有管件、阀门或输送设备等无关。例题等无关。例题1-4 P22常数 222211dudu1.3.4 能量横算能量横算-柏努利方程式柏努利方程式 1、流动系统的总能量衡算、流动系统的总能量衡算分

28、析分析1流体进、出系统时输入与输出的能量流体进、出系统时输入与输出的能量项：项：1)、内能：物质内部能量的总和、内能：物质内部能量的总和(分子平分子平动能，转动能，振动能动能，转动能，振动能)以以U1，U2表示：表示：内内能是一个状态函数，取决于流体本身的状态能是一个状态函数，取决于流体本身的状态。2)、位能：流体因受重力作用，在不同、位能：流体因受重力作用，在不同的高度处具有不同的位能，相当于质量为的高度处具有不同的位能，相当于质量为m的流体自基准水平面升举到某高度的流体自基准水平面升举到某高度Z所所做的功：做的功：3)、动能：流体以一定的速度运动时，便、动能：流体以一定的速度运动时，便具有

29、一定的动能，质量为具有一定的动能，质量为m，流速为，流速为u的的流体具有的动能为：流体具有的动能为：Ek=(1/2)mu2，J4)、静压强、静压强(压力能压力能)：流动着的流体内：流动着的流体内部任何位置具有一定的静压强，如：部任何位置具有一定的静压强，如：通过截面通过截面11的流体必定要带有与所需的流体必定要带有与所需的功相当的能量才能进入系统，流体所的功相当的能量才能进入系统，流体所具有的这种能量就称为具有的这种能量就称为压力能或流动功。压力能或流动功。图1-13 压强能的表达形式设质量为m体积为V1的流体通过截面11，把流体推进到此截面所需的作用力为作用力为p1A1，又位移为位移为V1/

30、A1，则：5)、热：、热：Qe1流体接受或放出的能量，流体接受或放出的能量，J/Qe可为正可为负；吸热可为正可为负；吸热Qe为正值。放热为为正值。放热为负负6)、外功、外功(净功净功)：We1流体通过输送设备流体通过输送设备(泵或风机泵或风机)所所获得或输出的能量，获得或输出的能量，J/；We可为正可为负；可为正可为负；U1+gZ1+p1v1+(1/2)u12+Qe+We=U2+gZ2+p2v2+(1/2)u22 亦即：令 U=U2 -U1 Z=Z2-Z1 u2/2=(1/2)u22-(1/2)u12(pv)=p2v2-p1v1 对于定态流动系统，则能量衡算式为：输出输入EE上式为上式为稳流系

31、统中流体总能量衡算式。稳流系统中流体总能量衡算式。(亦叫流动系热力学第一定律亦叫流动系热力学第一定律)U+gZ+(pv)+(1/2)u2=Qe+We 小结1、流体静力学方程2、等压面的概念 静止的，连续的静止的，连续的 同一流体内处于同一水同一流体内处于同一水 平面上的平面上的 各点压强处处相等各点压强处处相等。ghpp0aa/P3、流量和流速的概念、流量和流速的概念常数 222211dudu4、连续性方程、连续性方程AVus注意：注意：连续性方程反映了在定态流动系连续性方程反映了在定态流动系统中，流量一定时，管路各截面上流速统中，流量一定时，管路各截面上流速的变化规律。的变化规律。此规律与管

32、路的安排以及此规律与管路的安排以及管路上是否装有管件、阀门或输送设备管路上是否装有管件、阀门或输送设备等无关。等无关。5、流动系统的总能量衡算、流动系统的总能量衡算U+gZ+(pv)+(1/2)u2=Qe+We 3、机械能衡算-柏努利(Bernonlli)方程式 1）、柏努利方程式对于稳流、不可压缩流体、理想流体(hf=0)和无外功输入(We=0)则有：流体定态流动时的机械能衡算式 柏努利方程式P11 1-2111/22/而对于非理想流体(实际流体)，有外功输入：广义的柏努利方程式fehpugZWpugZ22221211222）、柏努利方程的讨论：a)、柏努利方程适用条件 稳态流动；不可压缩流

33、体；理想流体；无外功输入；b、物理意义：在任一流动截面上单位质量流体的总机械能守恒；而每一截面上各种形式的机械能不一定相等，但可以相互转换。理想流体c、广义柏努利方程的三种表达形式fehpugZWpugZ2222121122（J/kg）kgJWe/体所作有效功，输送设备对单位质量流WsJNe,/(的有效功，单位时间输送设备所作有效功率）seewWN1）流体的质量流量sw单位：PaZ位头；u2/2g动压头(速度头)；p/g静压头；Hf=hf/g压头损失；He=We/g有效压头（外加压头）；（m(流体柱)e)、对于可压缩流体，若 d)、若流体为静止不动，则u1=u2=0,(4)式为 静力学基本方程

34、式，它是柏努利方程的特例。则柏努利方程仍成立，只是要以m替代。m平均压强下的密度。f)、不稳定流动的任一瞬间，柏努利方程仍成立。1.3.5柏努利方程的应用(P38例1-6)流体流动及输送问题的计算，都是根据流体的柏努利方程来进行。如 一、确定管道中流体的流量(流速)；二、确定输送设备的有效功率；三、确定容器间的相对位置；四、确定管路中流体的压强。【例2】用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽和反应器均与大气连通，要求料液在管内以 1m/s 的速度流动。设料液在管内流动时的能量损失为 （不包括出口的能量损失），试求高位槽的液面应比虹吸管的出口高出多少？120kgJ解：取高位槽液面为1-1截面，虹吸

35、管出口内侧截面为2-2截面，并以2-2为基准面。列柏氏方程得：fWPugzWePugz2222121122式中：001121ppzhz，（表压），0eW1-1截面比2-2截面面积大得多，01u而 112201kgJWsmuf，mh09.2注意:本题下游截面2-2必定要选在管子出口内侧，这样才能与题给的不包括出口损失的总能量相适应。小结1、流量、流速2、稳态流动和非稳态流动3、连续性方程：常数333222111AuAuAu可压缩流体不可压缩流体常数332211AuAuAu了解其使用条件4、定态系统总能量衡算式U+gZ+(pv)+(1/2)u2=Qe+We （1）5、定态系统机械能衡算式6、柏努利

36、方程单位：m（流体柱）单位：PafWPugzWePugz2222121122单位：J/kg 3、用柏努利方程解题要点：1）选取截面，实际是确定衡算范围。截面可以有许多，选取已知条件最多的截面，是选取截面的原则。从数学角度讲，选取截面就是选边界条件。2）确定基准面。主要是计算截面处的相对位能。一般是选位能较底的那个截面为基准面。此时这个截面的位能为零。3）压强的单位要统一。要么都用表压，要么都用绝压等。如有通大气的截面，以表压为单位时，该处截面表压为零。4）、大口截面的流速为零。【例1-3】中的1-1截面，其流速为零5）、上游截面与下游截面的确定。柏努利方程更确切的表达式为：上游截面的三项能量+从输送机械获得的能量=下游截面的三项能量+管道中的摩擦损失能量6）、水平管截面确定基准面时，一般是取通过管中心的水平面为基准面。