化工原理课件第一章

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1、第一章流体流动1流体流动¢流体分类：按压缩性可分为不可压缩流体按状态分为气体可压缩流体液体按流变特性分牛顿型流体超临界流体非牛顿型流体按是否可忽略分子间作用力分为理想流体粘性（实际）流体¢流体特征：流动性、无固定形状、流动时产生内摩擦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。1流体流动¢教学内容：：流体静力学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的摩擦阻力损失管路计算流量的测定1.1流体静力学¢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液位的测量液封高度的计算¢

2、本节主要讨论流体静力学的基本原理及其应用。1.1流体静力学主要内容：：流体的压力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式的应用1.1.1流体的压力¢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强，俗称压力。以p表示，单位为Pa。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。1.1.1流体的压力¢压强的基准以绝对真空为基准—绝对压强，是流体的真实压强。表压强=绝对压强—大气压强以大气压强为基准真空度=大气压强—绝对压强1.

3、1.1流体的压力绝对压力、表压及真空度的关系如图所示。A表压强大气压线B真空度绝对压强绝对压强绝对零压线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？解：进口绝对压力p=101.3−12=89.3kPa1出口绝对压力p2=101.3+157=258.3kPa进出口压力差Δp=p2−p1=258.3−89.3=169kPa注意：计算压力差时压力采用相同基准！1.1.2流体的密度与比体积(1)密度¢定义和单位：单

4、位体积流体所具有的质量称为密度，以ρ表示，单位为kg/m3。ρ=m/V¢液体的密度随压力变化不大，常视为不可压缩流体。理想溶液的密度可由下式估算n1wi=∑ρi=1ρim¢相对密度：液体密度与4℃水的密度之比值。1.1.2流体的密度与比体积(1)密度mpM¢理想气体的密度：ρ==VRT00mp0M0Tp标准状况下ρ==，其它状态下ρ=ρ0VRTTp0混合气体的密度nnpMmρm=∑ρiyi或ρm=，Mm=∑Miyii=1RTi=11.1.2流体的密度与比体积(2)比体积¢定义与单位：单位质量流体的体积称为流体的比体积(或比容

5、)，用υ表示，单位为m3/kg。V1υ==mρ流体的比体积是密度的倒数。1.1.3流体静力学基本方程方程推导：静止时合力为零P0pA−pA−ρgA(z−z)=02112P1化简得p2=p1+ρg(z1−z2)(A)Gz1如上端面取为液面，上方压力为p0，P则对于高度为h的液柱，下端面压力2z2p=p0+ρgh(B)(A)式和(B)式均称为流体静力学基本方程式。1.1.3流体静力学基本方程流体静力学方程的理解：①等压面在静止的、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。②传递定律当液面上方压力改变时，液体内部各点的

6、压强也以同样大小变化。③可用液柱高度表示压强（或压强差）大小。p−p0h=ρg1.1.4流体静力学基本方程式的应用(1)压力（差）测量①U形管液柱压差计p−p=(ρ−ρ)gR+ρgZ12ABB当Z=0时则有p−p=(ρ−ρ)gR12AB1.1.4流体静力学基本方程式的应用(1)压力（差）测量②斜管压差计RR′=sinααα1.1.4流体静力学基本方程式的应用(1)压力（差）测量③微差压差计p−p=(ρ−ρ)gR12AC1.1.4流体静力学基本方程式的应用(2)液位测量h=(ρ−ρ)R/ρA1.1.4流体静力学基本方程式的应用

7、(3)确定液封高度p(表压)h=ρg气体压力p1.1流体静力学强调¢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。¢流体静力学方程应用问题求解的要点：确定等压面。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p=p′=p′，′p=p′11122由流体静力学基本方程知p=ρgx+paH2O1p=

8、ρg(x+R)+pbH2O2于是：p=ρgR+p1Hg2p−p=(ρ−ρ)gRabHgH2O=(13600−1000)×9.81×0.1=12.4kPa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