1 流体流动
在化工生产过程中,流体(液体、气体)的流动是各种单元操作中普遍涉及的现象。化工生产中所处理的原料、半成品以及产品大多数是流体。流体物料由一个设备输送到另一个设备,从上一道工序转移到下一道工序,逐步完成物理变化或化学变化。无论是管道输送和流量测定,还是输送流体所需功率的计算和输送设备的选择及操作,都与流体流动的基本原理和规律密切相关。不仅如此,许多单元操作都同流体流动有关。各种传热和传质过程都是在流体流动的情况下进行的。强化设备的传热和传质过程往往需要首先研究流体流动的条件及规律。可以说,流体流动的基本原理和规律是“化工原理”这一课程的重要基础。
从工程实际情况出发研究流体流动,主要是研究流体的宏观运动规律。因此,一般把流体视为无数微团(或称质点)组成的、彼此无间隙的、完全充满所占空间的连续介质。
本章主要是讨论流体流动过程的基本原理和流体在管内流动的规律。
1.1 流体流动中的作用力
流动中的流体所受的作用力分为体积力和表面力两种。
所谓“体积力”是作用于流体的每个质点上的力,它与流体的质量成正比。对于均匀质量的流体,这个力则与其体积大小成正比,故称作体积力。流体在重力场内所受的重力和在离心力场内所受的离心力都是典型的体积力。
所谓“表面力”则是作用于流体质点表面的作用力,它的大小是与其表面积成正比的。对于任意一个流体微团表面,表面力一般分为垂直于表面的力和平行于表面的力。垂直于表面的力称为压力。平行于表面的力称为剪力。
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