设备中的流体流动问题不难看出化工 中流体力学问题的重要性和复杂性化工中所遇到的流体常是 多相、多组分和多反应的“ 三多” 系统, 而且流体流动与传 热、传质和化学反应又经常紧密结合在一起。设计化工中所 采用的设备, 关键之一就是对其中的流动有充分的认识并能 定量计算但由于流动的复杂性, 现在所用的解决方法是在一 般流体力学的原理指导下, 针对不同类型的设备, 通过试验来 寻找具体的规律试验。一个新的化工装置的最后定型, 往往 要经过模型试验。小试小规模装置的试验斗中试等中间过程, 而这样显然是很不经济的。 随着测试手段及计算手段的改进, 已经逐渐有可能对单相流 问题直接进行计算, 对多相流问题则先弄清细观层次的规律, 然后在宏观层次上进行计算如能做到这一步, 则化工过程的 设计就有可能更多地依靠科学, 较少地依赖主观经验, 其意义 是十分重大的。这正是流体力学应该发挥作用的地方尽管做 起来十分困难, 但由于其重大的意义, 世界各先进国家都正在 这个方向上努力。
2.流动同时伴有热量与质量的传递
化工过程中流体流动的另一个基本特点是同 时伴有热量与质量的传递。流体流动与热、 质传递常是互相依存而不可分开的, 这也就增 , 加了问题的复杂性
3.流动同时伴有化学反应
化学反应过程在化工中的重要地位是不言而 喻的, 而化学反应的存在又使得流动的情况进 一步复杂存在，又使得流动的情况进一步复 杂化在没有化学反应时, 流体力学中的相似理 论或量纲分析的方法用起来就已较困难对伴 有化学反应的流动来说, 这些方法往往就行不 通了只有另外想办法建立有针对性的数学模 型, 从而进行数学模拟放大对于流动体系, 建 立数学模型的第一步是明确流体动力学规律
3.搅拌槽 搅拌槽
在化工生产中, 常用搅拌使物料混合, 以促进热量和物质的传 递或化学反应搅拌槽的基本结构。 逐板由小孔鼓泡通过液层这是典型的气液两相操作塔效率的 高低与气体、液体的接触面的大小有关, 而这又与流体中气 泡的破碎及分布有关设计的指标之一是加强气体流经液体时 破碎的程度及分布的均匀度孔的直径、孔之间的距离, 以及 表示板上小孔面积与塔板面积之比的开孔率, 这些都是控制 塔效率的主要几何特征参数塔板上的孔, 有时为某种需要作 成凸起的带帽的形状液相在塔板上流, 气相则从下顶起盖帽, 穿过孔洞流上来, 在此过程中完成传质、传热或其他物理、 化学过程对这样复杂的流动问题, 要想彻底弄清, 得到一个普 适的公式是极困难的当前可行的办法是针对一些典型设备, 进行深入的机理研究, 并配合必要的实验及经验, 找到相应的 规律
化工中的流体力学问题
小组成员：靳永占 赖金日 荣尔洋 范英昆 秦龚玉
简述
化工是国民经济中一个很重要的产业, 既生产多种 产业所需的原材料, 也提供很多中间产品或最终产 品。 在化工生产过程中会涉及到大量的流体力学问题。
一、流动问题的特点
1.化工生产时, 物料一般都在流动
化工过程大部分是连续操作的, 不论是气体、 液体或固体的物料, 一般都在流动 。生产效 率和产品质量就在很大程度上依赖于人们对 流体运动规律的认识、掌握和应用的水平化 学生产工艺的设计在相当大的程度上是流体 力学的设计
2.换热器与管内外流动
流体运动按其边界条件 可分为绕流外流与内流 以化工生产所使用的换 热器为例, 绕流与内流 的问题都会遇到如外掠 换热时, 流体经过单根 换热圆管, 这是绕流问 题流体在各种输送管道 或套管、蛇管、列管等 各种换热器管内的运动,
都是内流问题由于温度或浓度不同, 空间各处流体 的密度也不同, 致使流体中产生自然对流这时浮力 是造成运动的主要原因, 控制运动的因素将不同于 强制对流的情况实际上常是几种方式联合作用, 促 使化工设备中的流体产生运动。
4.固定床与流体通过多孔介质的流动
由大量固体颗粒堆积而成的 静止的颗粒层称为固定床流 体从颗粒间的空隙中通过, 这种类型的流动常称为通过 多孔介质的流动, 如图所示 当颗粒是催化剂时, 固定床 是进行化学反应的反应器， 当颗粒是吸附剂时它是干燥 器或分离器, 可除去气体中 的湿份如水或分离混合物此 外, 过滤操作、地下水、石 油渗流等也都与固定床有关 由于颗粒层内的空隙通道弯 曲多变, 流动情况相当复杂, 并不是单纯的内部或外部问 题。
二、典型化工设备中的流体运动
1 .促使化工设备中流体运动发生的方式
化工生产中促使流体产生运动的方式很多，常用的 有以下种，用流体机械, 风机或泵, 对流体施加一定 的压力, 使流体在压力差的推动下运动。根据所产 生的压力梯度类型的不同, 流体运动的方式也有所 不同。当压力梯度周期性地变化时, 流体运动也将 有周期性的变化，通过边界的运动或流体中物体的 运动以推动流体。