化工原理课件1.1流体流动1.1 流体静力学

《化工原理课件1.1流体流动1.1 流体静力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章流体流动FlowofFluid11.1流体静力学1.1.1密度1.1.2压力1.1.3流体静力学平衡方程2第一章流体流动1.研究流体流动问题的重要性流体是气体与液体的总称。流体流动是最普遍的化工单元操作之一；研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的重要基础。32.连续介质假定假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备尺寸、远大于分子自由程。工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。43.流体的特征具有流动性；无固定形状，随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动。不可

2、压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液体；可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化，如气体。51.1流体静力学1.1.1密度一、定义单位体积流体的质量，称为流体的密度。kg/m3二、单组分密度液体密度仅随温度变化（极高压力除外），其变化关系可从手册中查得。6气体当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算：注意：手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度下之值，若条件不同，则密度需进行换算。7三、混合物的密度混合气体各组分在混合前后质量不变，则有——气体混合物中各组分的体积分率。或——混合气体的平均摩尔质量——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分率。8混合液体假

3、设各组分在混合前后体积不变，则有——液体混合物中各组分的质量分率。四、比容单位质量流体具有的体积，是密度的倒数。m3/kg91.1.2压力流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，习惯上又称为压力。一、压力的特性流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反；作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。二、压力的单位SI制：N/m2或Pa；10或以流体柱高度表示：注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类，如600mmHg，10mH2O等。标准大气压的换算关系：1atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O

4、三、压力的表示方法绝对压力以绝对真空为基准测得的压力。表压或真空度以大气压为基准测得的压力。11表压=绝对压力－大气压力真空度=大气压力－绝对压力绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度大气压121.1.3流体静力学平衡方程一、静力学基本方程重力场中对液柱进行受力分析：（1）上端面所受总压力（2）下端面所受总压力（3）液柱的重力设流体不可压缩，p0p2p1z1z2G方向向下方向向上方向向下13液柱处于静止时，上述三项力的合力为零:——静力学基本方程压力形式能量形式14讨论：（1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体；（2）物理意义：——单位质量流体所具有的位能，J/k

5、g；——单位质量流体所具有的静压能，J/kg。在同一静止流体中，处在不同位置流体的位能和静压能各不相同，但二者可以转换，其总和保持不变。15（3）在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平面上各点的压力处处相等。压力相等的面称为等压面。（4）压力具有传递性：液面上方压力变化时，液体内部各点的压力也将发生相应的变化。16二、静力学基本方程的应用1.压力及压力差的测量（1）U形压差计设指示液的密度为，被测流体的密度为。A与A′面为等压面，即而p1p2mRAA’17所以整理得若被测流体是气体，，则有18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

6、一端与大气相通时，也可测得流体的表压或真空度；表压真空度p1pap1pa19（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。20思考：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时读数R反映了什么？p1p2z2RAA’z121（2）双液体U管压差计扩大室内径与U管内径之比应大于10。密度接近但不互溶的两种指示液A和C；适用于压差较小的场合。22（3）倒U形压差计指示剂密度小于被测流体密度，如空气作为指示剂（5）复式压差计（4）倾斜式压差计适用于压差较小的情况。适用于压差较大的情况。23例1-1如附图所

7、示，水在水平管道内流动。为测量流体在某截面处的压力，直接在该处连接一U形压差计，指示液为水银，读数R＝250mm，h＝900mm。已知当地大气压为101.3kPa，水的密度1000kg/m3，水银的密度13600kg/m3。试计算该截面处的压力。24例1-2如附图所示，蒸汽锅炉上装一复式压力计，指示液为水银，两U形压差计间充满水。相对于某一基准面，各指示液界面高度分别为Z0=2.1m,Z2=0.9m,Z4=2.0m,Z6=0.7m,Z7=2.5m。试计算锅炉内水面上方的蒸汽压力。252.液位测量（1）近距离液位测量装置压差计读数R反映出容