《化工原理ch1-2流体静力学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理ch1-2流体静力学（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2018/9/21,第 1 章 流体流动与输送机械,1.2 流体静力学,1.2.1 静压力特性 1.2.2 流体静力学基本方程,2018/9/21,1.2.1 静压力特性,流体压力与作用面垂直,并指向作用面; 静压力与其作用面在空间的方位无关,只与该点位置有关,即静压力各向同性,2018/9/21,1）方程的推导,1.2.2 流体静力学基本方程,2018/9/21,2018/9/21,2）方程的讨论,液体内部压强P是随P0和h的改变而改变的，即：,当容器液面上方压强P0一定时，静止液体内部的压强P仅与垂直距离h有关，即：,处于同一水平面上各点的压强相等。,当液面上方的压强改变时，液体内部的压强
2、也随之 改变，即：液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部的任一点。,2018/9/21,从流体静力学的推导可以看出,它们只能用于静止的 连通着的同一种流体的内部，对于间断的并非单一流体的内部则不满足这一关系。,压强差的大小可利用一定高度的液体柱来表示，这就是液体压强计的根据，在使用液柱高度来表示压强或压强差时，需指明何种液体。,方程是以不可压缩流体推导出来的，对于可压缩性的 气体，只适用于压强变化不大的情况。,2018/9/21,比较A与 A ，B与 B ，C 与C的压力大小关系,思 考,2018/9/21,例：图中开口的容器内盛有油和水，油层高度h1=0.7m, 密度1800kg/m3
3、，水层高度h2=0.6m，密度为2=1000 kg/m3,1）判断下列两关系是否成立PAPA，PBPB。 2）计算玻璃管内水的高度h。,2018/9/21,解：（1）判断题给两关系是否成立A，A在静止的连通着的同一种液体的同一水平面上,因B，B虽在同一水平面上，但不是连通着的同一种液体，即截面B-B不是等压面，故,（2）计算水在玻璃管内的高度h,PA和PA又分别可用流体静力学方程表示 设大气压为Pa,2018/9/21,作业:p76,T1-5,2018/9/21,A. U形压力计 设U形管中指示液液面高度差为R，指示液密度为0，被测流体密度为，则由静力学方程可得： 将以上三式合并得：,3）静力
4、学方程的应用,压力及压力差的测定,2018/9/21,若容器A内为气体，则gh项很小可忽略，于是： 显然，U形压力计既可用来测量气体压力，又可用来测量液体压力，而且被测流体的压力比大气压大或小均可。,2018/9/21,B. U型管压差计,根据流体静力学方程,2018/9/21,两点间压差计算公式,当P1-P2值较小时，R值也较小，若希望读数R清晰，可采取三种措施：两种指示液的密度差尽可能减小、采用倾斜U型管压差计、 采用微差压差计。,当管子平放时：,2018/9/21,讨论 （1）U形压差计可测系统内两点的压力差，当将U形管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测得流体的表压或真空度,表
5、压,真空度,2018/9/21,讨论 （2）指示液的选取：指示液与被测流体不互溶，不发生化学反应；其密度要大于被测流体密度。应根据被测流体的种类及压差的大小选择指示液。,2018/9/21,C. 倾斜U型管压差计 假设垂直方向上的高度为Rm，读数为R1，与水平倾斜角度,当被测压差较小时，为使压差计读数较大，以减小测量中人为因素造成的相对误差，也常采用倾斜式压差计,2018/9/21,根据流体静力学方程可以导出：,微差压差计两点间压差计算公式,D. 双液体U管压计/微压计U型管的两侧管的顶端增设两个小扩大室,其内径与U型管的内径之比10，装入两种密度接近且互不相溶的指示液A和C，且指示液C与被测
6、流体B亦不互溶。,适用于压差较小的场合,2018/9/21,例：用3种压差计测量气体的微小压差,试问： 1）用普通压差计，以苯为指示液，其读数R为多少？ 2）用倾斜U型管压差计，=30，指示液为苯，其读 数R为多少？ 3）若用微差压差计，其中加入苯和水两种指示液，扩大 室截面积远远大于U型管截面积，此时读数R为多少？R为R的多少倍？,2018/9/21,解：1）普通管U型管压差计,已知：苯的密度C879kg/m3 ，水的密度A998kg/m3 ，计算时可忽略气体密度的影响,2）倾斜U型管压差计,2018/9/21,3）微差压差计,故：,作业: p75,T1-8,2018/9/21,液位测量,液
7、位计的原理遵循静止液体内部压强变化的规律,是静力学基本方程的一种应用。 液柱压差计测量液位的方法：,由压差计指示液的读数R可以计算出容器内液面的高度。 当R0时，容器内的液面高度将达到允许的最大高度，容器内液面愈低，压差计读数R越大。,2018/9/21,远距离控制液位的方法：,压缩氮气自管口经调节阀通入，调节气体的流量使气流速度极小，只要在鼓泡观察室内看出有气泡缓慢逸出即可。,压差计读数R的大小，反映出贮罐内液面的高度 。,2018/9/21,例：利用远距离测量控制装置测定一分相槽内油和水的两相界面位置，已知两吹气管出口的间距为H1m，压差计中指示液为水银。煤油、水、水银的密度分别为800k
8、g/m3、 1000kg/m3、13600kg/m3。求当压差计指示R67mm时，界 面距离上吹气管出口端距离h。,解：忽略吹气管出口端到U 型管两侧的气体流动阻力造成的压强差，则：,2018/9/21,（表）,(表）,2018/9/21,液封高度的计算,液封的作用：若设备内要求气体的压力不超过某种限度时，液封的作用就是：当气体压力超过这个限度时，气体冲破液封流出，又称为安全性液封。若设备内为负压操作，其作用是：防止外界空气进入设备内液封需有一定的液位，其高度的确定就是根据流体静力学基本方程式。,2018/9/21,例1：如图所示，某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过 10.7103Pa（表压
9、），需在炉外装有安全液封，其作用是当炉内压强超过规定，气体就从液封管口排出，试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h。,解：过液封管口作基准水平面 o-o，在其上取1，2两点。,2018/9/21,例2：真空蒸发器操作中产生的水蒸气，往往送入本题附图所示的混合冷凝器中与冷水直接接触而冷凝。为了维持操作的真空度，冷凝器的上方与真空泵相通，不时将器内的不凝气体（空气）抽走。同时为了防止外界空气由气压管漏入，致使设备内真空度降低，因此，气压管必须插入液封槽中，水即在管内上升一定高度h，这种措施称为液封。若真空表读数为 80104Pa，试求气压管内水上升的高度h。,解：设气压管内水面上方的绝对压强为P，作用于液封 槽内水面的压强为大气压强Pa，根据流体静力学基本方程 式知：,2018/9/21,
