《化工原理课件：1-1 流体流动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课件：1-1 流体流动（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 流体流动按是否可忽略分子间作用力分为按是否可忽略分子间作用力分为 理想流体理想流体 黏性（实际）流体黏性（实际）流体按流变特性分按流变特性分 牛顿型流体牛顿型流体 非牛顿型流体非牛顿型流体按压缩性可分为按压缩性可分为 不可压缩流体不可压缩流体 可压缩流体可压缩流体流体分类： 流体特征： 本章重点讨论不可压缩牛顿型流体在管内流动本章重点讨论不可压缩牛顿型流体在管内流动的有关问题。的有关问题。 流动性、流动性、 无固定形状、无固定形状、 流动时产生内摩擦流动时产生内摩擦按状态分为按状态分为 气体气体 液体液体 超临界流体超临界流体1 流体流动 教学内容：流体静力学流体静力学管内流体流动的基
2、本方程管内流体流动的基本方程管内流体流动现象管内流体流动现象管内流体流动的摩擦阻力损失管内流体流动的摩擦阻力损失管路计算管路计算流量的测定流量的测定1 流体流动流体静力学是研究流体在外力作用下的平衡规律。流体静力学的主要应用 压强或压强差的测量压强或压强差的测量 液位的测量液位的测量 液封高度的计算液封高度的计算本节主要讨论流体静力学的基本原理及其应用。1.1 流体静力学1.1 流体静力学流体的压力流体的压力流体的密度与比体积流体的密度与比体积流体静力学基本方程流体静力学基本方程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主要内容：定义与单位 垂直作用于流体单位面积上的力称为流体的压垂
3、直作用于流体单位面积上的力称为流体的压强，俗称压力。以强，俗称压力。以p p表示，单位为表示，单位为PaPa。 注意其他压力单位，熟练进行换算。注意其他压力单位，熟练进行换算。 在连续静止的流体内部，压强为位置的连续函在连续静止的流体内部，压强为位置的连续函数，任一点的压强与作用面垂直，且在各个方向都数，任一点的压强与作用面垂直，且在各个方向都有相同的数值。有相同的数值。1.1.1 流体的压力以绝对真空为基准以绝对真空为基准 绝对压强绝对压强，是流体的真实压强。，是流体的真实压强。压强的基准以大气压强为基准以大气压强为基准 表压强表压强 = = 绝对压强绝对压强 大气压强大气压强 真空度真空度
4、 = = 大气压强大气压强 绝对压强绝对压强1.1.1 流体的压力 绝对压力、表压及真空度的关系如图所示。绝对压力、表压及真空度的关系如图所示。1.1.1 流体的压力绝对零压线绝对零压线大气压线大气压线AB真空度真空度绝对压强绝对压强绝对压强绝对压强表压强表压强解：进口绝对压力 出口绝对压力 进出口压力差 注意：计算压力差时压力采用相同基准！注意：计算压力差时压力采用相同基准！1.1.1 流体的压力例1-1 某设备进出口的表压分别为-12kPa和157kPa，若当地大气压力为101.3kPa，试求此设备进出口的绝对压力及进出口压力差各为多少？（1）密度 单位单位体积流体所具有的质量称为密度，以
5、体积流体所具有的质量称为密度，以表示表示，单位为，单位为kg/m3。 液体液体的密度随压力变化不大，常视为不可的密度随压力变化不大，常视为不可压压缩缩流体。理想溶液的密度可由下式估算流体。理想溶液的密度可由下式估算 相对密度相对密度：液体密度与：液体密度与44水的密度之比值。水的密度之比值。1.1.2 流体的密度与比体积 (1) 密度 理想气体的密度理想气体的密度： 标准状况下标准状况下 ，其它状态下其它状态下 混合气体的密度混合气体的密度1.1.2 流体的密度与比体积(2) 比体积 单位质量流体的体积称为流体的比体积单位质量流体的体积称为流体的比体积( (或比或比容容) )，用，用表示，单位
6、为表示，单位为m3/kg。 流体的比体积是密度的倒数。流体的比体积是密度的倒数。1.1.2 流体的密度与比体积方程推导：z1GP2P1P0z21.1.3 流体静力学基本方程静止时合力为零静止时合力为零化简得化简得如上端面取为液面，上方压力为如上端面取为液面，上方压力为p0，则对于高度为则对于高度为h的液柱的液柱，下端面压力下端面压力 (A)(B) (A)(A)式和式和(B)(B)式均称为式均称为流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式。流体静力学方程的理解： 等压面 在静止的、连续的同一种液体内，处于同一水在静止的、连续的同一种液体内，处于同一水平面上各点的静压强相等。平面上各点的静压强相等。
7、 传递定律 当液面上方压力改变时，液体内部各点的压强当液面上方压力改变时，液体内部各点的压强也以同样大小变化。也以同样大小变化。 可用液柱高度表示压强（或压强差）大小。 1.1.3 流体静力学基本方程当Z=0时则有 (1) 压力（差）测量 U形管液柱压差计形管液柱压差计 1.1.4 流体静力学基本方程式的应用 斜管压差计斜管压差计 (1) 压力（差）测量 1.1.4 流体静力学基本方程式的应用 微差压差计微差压差计 (1) 压力（差）测量 1.1.4 流体静力学基本方程式的应用(2) 液位测量 1.1.4 流体静力学基本方程式的应用(3) 确定液封高度 p1.1.4 流体静力学基本方程式的应用
8、 流体静力学方程的适用条件： 重力场中静止的、连续的同一种不可压缩流体重力场中静止的、连续的同一种不可压缩流体。 流体静力学方程应用问题求解的要点： 确定等压面。确定等压面。强强 调调1.1 流体静力学 例1-2 如图，常温水在管路中流过，为测定a、b两点的压力差，安装一U形压差计，指示液为汞。已知压差计读数R=100mmHg，试计算a、b两点的压力差为若干？已知水与汞的密度为1000kg/m3及13600kg/m3。 解：确定等压面1-1-1、2-2，即由流体静力学基本方程知于是：为防止有毒的水银蒸气扩散到大气中，于开口侧水银面上灌有一段R=0.02m的水。纯乙醇溶液密度 为789kg/m3，水的密度 为1000kg/m3，水银密度 为13600kg/m3。求水溶液高度h2。例1-3 如图示，用水银U管压差计测量液层高度。敞口槽内盛有密度为800kg/m3的油品及乙醇摩尔浓度为0.2的乙醇水溶液，油与水溶液不互溶，油层在上。已知油层高度为0.4m(h1)，器底与左侧指示剂液面间的垂直距离h3=0.6m，指示剂两液面差R=0.2m，mn解：先求乙醇水溶液的平均密度所以mn确定等压面m-n，即由流体静力学基本方程知代入数据得解得 mnmn例1-4 见教材P17例1-5，自学。作业 教材P56习题1-8、1-9 1.1 流体静力学
