食品工程课件01--流体流动

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1、1内容提要1.流体静力学2.管内流体流动的基本规律3.流体流动现象4.流体流动的阻力5.管路计算6.流量测量要求要求ß掌握连续性方程和能量方程ß掌握连续性方程和能量方程ß能进行管路的设计计算ß能进行管路的设计计算2流体流动的研究意义流体流动的研究意义∑∑流体的输送流体的输送∑∑压强、流速和流量的测量压强、流速和流量的测量∑∑为强化设备提供适宜的流动条件为强化设备提供适宜的流动条件连续性的假设连续性的假设：¾流体介质是由连续的质点组成的；¾质点运动过程的连续性。3第一节第一节流体静力学流体静力学11流体力学基础流体力学基础流体流体::在剪应力作用下能产生连续变

2、形的物体。流体的特征流体的特征：：具有流动性。ß抗剪和抗张的能力很小；ß无固定形状；ß在外力作用下其内部发生相对运动。4流体的分类流体的分类：：∑∑流体状态流体状态——气体、液体∑∑可压缩性可压缩性——不可压缩流体和可压缩流体∑∑分子间作用力分子间作用力——理想流体和实际流体∑∑流体的流变特性流体的流变特性——牛顿型流体和非牛顿型流体5作用在流体上的力作用在流体上的力：：ß质量力：作用于流体每个质点上的力，如重力和离心力。ß表面力：作用于流体质点表面的力，如压力和剪力（切力）。622流体的物理特性流体的物理特性2.12.1密度（密度（densitydensi

3、ty））流体的密度流体的密度::mρ=V式中3ρ—流体的密度，kg/m；m—流体的质量，kg；V—流体的体积，m3。ρ=f(,)pT7∑∑单组分气体密度：单组分气体密度：mpMρ==VRT式中p——气体的压力，N/m2或Pa；T—气体的绝对温度，K；M—气体的摩尔质量，kg/mol；R—摩尔气体常数，8.314J/mol·K。Tp0ρρ=0Tp0式中的ρ＝M/0.0224kg/m3为标准状态（即T=273K及00p5=1.013×10Pa）气体的密度。08∑∑气体混合物气体混合物::M=MyMy++L+Mymn1122n式中：M、M、…M——气体混合物各组分

4、的摩尔质量；１2ny、y、…y——气体混合物各组分的摩尔分率。12n∑∑液体混合物液体混合物::1=Λa1+a2++anρmρ1ρ2ρn式中α、α、…，α——液体混合物中各组分的质量分率；12n3ρ、ρ、…，ρ——液体混合物中各组分的密度，kg/m；12n3ρ——液体混合物的平均密度，kg/m。m92.22.2比容比容流体的比容流体的比容：：单位为m3/kgV1v==mρ流体的比容与流体的密度互为倒数。10已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%(质量)的硫酸水溶液的密度。解：根据混合液体密度公式，则有1aa120.6

5、0.4−4=+=+=7.285×10ρρρm1218309983ρ=1370kg/mm11已知干空气的组成为：O21%、N78%和Ar221%(均为体积%)。试求干空气在压力为9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。解：将摄氏度换算成开尔文：100℃＝273+100=373K干空气的平均摩尔质量：M＝My+My+…+Mym１122nnM=0.032×0.21+0.028×0.78+0.0399×0.01m=0.02896（kg/mol）气体的平均密度为：43−pMm9.8110×××28.96103ρ===0.916(kgm/)RT8.314373×1

6、233压强压强流体的压强流体的压强：：Fp=A压强（压力）的单位:∑帕斯卡,Pa,N/m2(法定单位);∑标准大气压,atm;∑某流体在柱高度（如mmHg、mHO等）;2∑bar（巴）或kgf/cm2；∑工程大气压，at。13换算关系：1atm(标准大气压)=101300Pa=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2(bar,巴)=10.33mHO2=760mmHg=1.033at14压力的表示压力的表示：：∑绝对压力绝对压力：以绝对真空(即零大气压)为基准，流体的压力。∑∑表压表压：表压强＝绝对压力－大气压∑∑真空度真空度：真空度＝大气压－绝对压力

7、15表压强测定压力绝对压力当时当地大气压真空度大气压（表压为零）大气压测定压力绝对压力绝对压力为零（a）（b）图1绝对压力、表压强和真空度的关系（a）测定压力>大气压（b）测定压力<大气压16表压与真空度的动画17比如某系统的真空度为200mmHg，则系统的表压为-200mmHg。如果当地大气压等于760mmHg，该系统的绝压为，表压加上当地大气压，等于560mmHg。18某台离心泵进、出口压力表读数分别为220mmHg(真空度)及1.7kgf/cm2(表压)。若当地大气压力为760mmHg，试求它们的绝对压力各为若干（以法定单位表示）？解:泵进口绝对压力P

8、=760-220=540mmHg=7.2*104Pa