1-流体的流动与输送

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1、流体流动与输送高龙成Inphysics,afluidisasubstancethatcontinuallydeforms(flows)underanappliedshearstress,nomatterhowsmall.Fluidsareasubsetofthephasesofmatterandincludeliquids,gases,plasmasand,tosomeextent,plasticsolids.概述什么是流体，流体具有什么性质？流体是液体和气体的总称，是由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构成的，它的基本

2、特征是没有一定的形状和具有流动性。在分子层面上，质量在空间分布是不连续的，运动在空间和时间是都是不连续的。1.1流体静力学基本方程1.1流体静力学（FluidStatics）基本方程1.1.1密度ρkg/m3（SI制）不可压缩流体：压力改变时其密度随压力改变很小的流体。可压缩流体：压力改变时其密度随压力改变有显著变化的流体。液体：ρ=f(T)不可压缩流体(ImcompressibleFluid)气体：ρ=f(T，p)可压缩流体（CompressibleFluid）注：若在输送过程中压力改变不大，气体也可按不可压缩流体来处理。1.1流

3、体静力学基本方程理想气体的密度：标准状态（1atm，0℃）下每kmol气体的体积为22.4m3，则其密度为气体的千摩尔质量kg/kmol理想气体标准状态下的密度，kg/m3理想气体T，p下的密度，kg/m3或注：以上3式只适用于理想气体。气体混合物：体积分率，理想气体混合物中其值与摩尔分率x相等液体混合物：质量分率比容：单位质量物体的体积kg/m3记：常温下水的密度1000kg/m3,标态下空气密度1.293kg/m3比重：某物质的密度对水（标态下空气）的密度之比d1.1流体静力学基本方程1.1流体静力学基本方程1.1.2压力（压强

4、）(Pressure)1.1.2.1压力的单位和定义流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。压力（小写）力（大写）面积1at（工程大气压）=1kgf/cm2=9.807×104N/m2(Pa)=10mH2O=735.6mmHg记：常见的压力单位及它们之间的换算关系1atm=101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=760mmHg1.1流体静力学基本方程真空度压强表压大气压绝对真空绝压绝压图1-

5、8压强的基准和度量1.1.2.2压力的表示方法（压强的基准）压强的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空，所测得的压强称为绝对压强；二是大气压强，所测得的压强称为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压强为测量基准。（1）被测流体的压力>大气压表压=绝压－大气压pm=pab－pa即（2）被测流体的压力<大气压真空度=大气压－绝压=－表压pvac=pa－pab=－pm即1.1流体静力学基本方程1.1.3流体的静力学基本方程式静止流体内部任一点的压力称为该点流体的静压力，其特点为：（1）在静止流体中，空间各点的静压强的数值不同，但作用

6、于某一点不同方向上的压强在数值上是相等的；（2）若通过该点指定一作用平面，则压力的方向垂直于此面；（3）在重力场中，同一水平面上各点的流体静压力相等，但随位置高低而变。1.1流体静力学基本方程如图垂直流体柱，其底面积为A，密度为ρ，底面以上高度为Z的水平面上所作用的压力为P，下面我们分析此水平面上厚度为dz的薄层流体所受的力。zpdzp+dpz2z1流体静力学基本方程21对于不可压缩流体1.1流体静力学基本方程几点讨论：（1）p0一定，h↑，p↑；（2）p0改变，液面上的压力变化会传递到液体内部；（3）p0=0（绝对真空），p=ρg

7、h；（4）静止、连续的同一种流体（ρ为常数），处于同一水平面（即h相等）则p相等，这就是等压面。可以得到液体内部任一点的压力，即液面处压力与液面高度差1.1流体静力学基本方程p0=101.3kPap1油p2水h1=3.05mh2=0.61mρ=917kg/m3求界面处和槽底的压强，槽底的表压1.1流体静力学基本方程1.1.4流体静力学方程的应用（液柱压差计）简单测压管(1)简单测压管最简单的测压管如图所示。A点的绝压为：A点的表压为：缺点：①只适用于高于大气压的液体压强的测定，不能适用于气体；②若被测压强pA过大，读数R也将过大，测

8、压很不方便。反之，若pA与大气压pa过于接近，R将很小，使测量误差增大。1.1流体静力学基本方程(2)U形测压管U形测压管如图所示。等压面在何处？A点的表压为：1－2面为等压面，p1＝p2由此求得A点的绝压为若被测流体为气体，因气体的