103 102 101 千 百 十 k h da 10-2 10-3 10-4 厘 毫 微 c m μ 表0-5 CGS制与工程制的基本单位 CGS制 工程制 量的名称 长度 质量 时间 温度 长度 力 时间 温度 单位符号 cm g s ℃ m kgf s ℃ 2.因次（量纲） 法定计量单位中，基本量的长度、质量、时间、温度可分别用符号L、M、T、θ表示，则导出量可由这些基本量的符号组合而成。例如，速度可用［LT］、加速度用［LT］、力用［MLT］表示。若某物理量以［MLT］表示，则称它为该物理量的因次或量纲（严格地说，指数a、b、c称为因次，［MLT］称为该物理量的因次式或量纲式）。它表示该物理量的单位与基本量的单位之间的关系。当a＝b＝c＝0时，时［MLT］＝［1］，称为无因次。例如，液体的相对密度为该液体的密度与4℃时纯水的密度之比值，其因次为［ML/ML］＝［ML］＝［1］，为无因次。 －3－300000abcabc－1－2－23.单位换算 同一物理量若用不同单位度量时，其数值需相应地改变。这种换算称为单位换算。法定计量单位刚实行不久，由过去的CGS和工程单位制过渡到全部使用法定单位，还需要一段时间。因此，必须掌握这些单位间的换算关系。单位换算时，需要换算因数。化工中常用单位的换算因数，可从本教材附录中查得。要特别注意工程单位制中的“力”的单位kgf与国际单位制中“力”的单位N之间的换算关系。 四.单元操作中常用的基本概念 在研究化工单元操作时，经常用到下列五个基本概念，即物料衡算，能量衡算，物系的平衡关系，传递速率及经济核算等。这五个基本概念贯串于本课程的始终，在这里仅作简要说明，详细内容见各章。 1.物料衡算 依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程的物料质量之差，等于该过程中累积的物料质量，即 输入量－输出量＝累积量 对于连续操作的过程，若各物理量不随时间改变，即为稳定操作状态时，过程中不应有物料的积累。则物料衡算关系为： 输入量＝输出量 用物料衡算式可由过程的已知量求出未知量。物料衡算可按下列步骤进行：（1）首先根据题意画出各物流的流程示意图，物料的流向用箭头表示，并标上已知数据与待求量。（2）在写衡算式之前，要计算基准，一般选用单位进料量或排料量、时间及设备的单位体积等作为计算的基准。在较复杂的流程示意图上应圈出衡算的范围，列出衡算式，求解未知量。 例0-1 用连续操作的蒸发器把含盐浓度为（质量分率）的衡盐水溶液蒸发到浓度为（质量分率）的浓盐水溶液，每小时衡盐水溶液的进料量为Fkg。试求每小时所得浓盐水溶液量W及水分蒸发量V各为多少。 解：各股物系的流程图如附图所示，计算基准取1，由于是连续稳定操作，总物料衡算式为 F＝V＋W 溶质衡算式为 FxF=Wxw 由此两式解得 W=（xF/xw）F，V=（1-xF/xw）F 例 0-1 附图 2.能量衡算 本教材中所用到的能量主要有机械能和热能。能量衡算的依据是能量守恒定律。机械能衡算将在第一章流体流动中说明；热量衡算也将在传热、蒸馏、干燥等章中结合具体单元操作有详细说明。热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。 3.物系的平衡关系 平衡状态是自然界中广泛存在的现象。例如，在一定温度下，不饱和的食盐溶液与固体食盐接触时，食盐向溶液中溶解，直到溶液为食盐所饱和，食盐就停止溶解，此时固体食盐表面已与溶液成动平衡状态。反之，若溶液中食盐浓度大于饱和浓度，则溶液中的食盐会析出，使溶液中的固体食盐结晶长大，最终达到平衡状态。一定温度下食盐的饱和浓度，就是这个物系的平衡浓度。当溶液中食盐的浓度低于饱和浓度，则固体食盐将向溶液中溶解。当溶液中食盐的浓度大于饱和浓度，则溶液中溶解的食盐会析出，最终都会达到平衡状态。从这个例子可以看出，平衡关系可以用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的限度。 4.传递速率 仍以食盐溶解为例说明。食盐溶液中食盐浓度低时，溶解速率（单位时间内溶解的食盐质量）大；食盐浓度高时，溶解速率小。当溶液达到饱和浓度（即平衡状态）时，不再溶解，即溶解速率为零。由此可知，溶液浓度越是远离平衡浓度，其溶解速率就越大；溶液浓度越是接近平衡浓度，其溶解速率就越小。溶液浓度与平衡浓度之差值，可以看作是溶解过程的推动力。另外，由实验得知，把一个大食盐块破碎成许多小块，溶液由不搅拌改为搅拌，都能使溶解速率加快。这是因为由大块改为许多小快，能使固体食盐与溶液的接触面积增大；由不搅拌改为搅拌，能使溶液质对流。其结果能减小溶解过程的阻力。因此，过程的传递速率与推动力成正比，与阻力成反比，即 传递速率＝推动力 阻力 这个关系类似于电学中欧姆定律。过程的传递速率是决定化工设备的重要因素，传递速率大时，设备尺寸可以小。 5.经济核算 为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经济核算确定最经济的设计方案。 课后小结 大庆师范学院化学化工系讲稿
授课题目名称 第一章 流体流动 教学进程 学时 14 备注 通过本章学习，掌握流体流动过程的基本原理、管内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和计算流体流动过程的有关问题，诸如： （1）流体输送：流速的选择，管径的计算，输送机械选型。 导言 （2）流动参数的测量：压强（压力）、流速（流量）等。 （3）不互溶液体（非均相物系）的分离和分散（混合）。 （4）选择适宜的流体流动参数，以适应传热、传质和化学反应的最佳条件。 第一章 流体流动 第一节 概述 气体和液体统称为流体。在化工生产中所处理的物料有很多是流体。根据生产要求，往往需要将这些流体按照生产流程从一个设备输送到另一个设备。化工厂中，管路纵横排列，与各种类型的设备连接，完成着流体输送的任务。除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流体流动下进行的。流体流动状态对这些单元操作有着很大影响。为了能深入理解这些单元操作的原理，就必需掌握流体流动流动的基授课内容 本原理。因此，流体流动的基本原理是本课程的重要基础。 在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微团组成的连续介质。连续性的假设首先意味着流体介质是由连续的液体质点组成的；其次还意味着质点运动过程的连续性。这样就可能在任何情况下都适用，例如，高度真空下的气体，就不再视为连续性介质了。 流体的体积如果不随压力及温度变化，这种流体称为不可压缩流体；如果随压力及温度变化，则称为可压缩流体。实际流体都是可压缩的，但由于液体的体积随压力及温度变化很小，所以一般把它当作不可压缩流体；气体比液体有较大的压缩性，当压力及温度改变时，气体的体积会有很大的变化，应当属于可压缩流体。但是，如果压力或温度变化率很小时，