化工原理课件1流体

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1、第一章流体流动8/6/20211（1）流体静力学基本方程式及其应用；（2）管内流动的连续性方程、机械能衡算方程的物理意义、适用条件及其应用；（3）管路系统的摩擦阻力、局部阻力和总阻力的计算方法。第一章流体流动 本章应重点掌握的内容8/6/202121.1流体的重要性质物质三态：固态、液态和气态固体、液体和气体——固体和流体流体：无定形、易于流动液体：不可压缩流体（*本课程不再强调）气体：可压缩流体固体：有一定形状、不易变形流体的共性——流动性气体和液体统称为流体描述流体性质及其运动规律的物理量有：压力、密度、组成、速度

2、等。8/6/20213把流体当作是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体来研究，则流体的物理性质和运动参数成为空间连续函数。——可利用数学工具质点：含有大量分子的流体微团，其尺寸宏观上远小于设备尺寸但分子数量足够多、微观上远大于分子平均自由程（3.3×10-7cm)。1.1.1连续介质假定注：本课程所指流体均符合此假定，特别强调的除外8/6/202141.1.2流体的密度（kg/m3）和比容（m3/kg）混合气体的密度常温、常压下一般气体均可按理想气体处理：式中：ρ——气体的密度，kg/m3p——气体的绝对压力，kPaMm

3、——气体的摩尔质量，g/molR——摩尔气体常数，其值为：8.314J/mol·KT——热力学温度，K定义：流体空间某点上单位体积流体的质量8/6/20215混合气体的平均摩尔质量式中：Mm——混合气体的平均摩尔质量，g/molyn——气体混合物中各组分的摩尔分数混合液体的密度ρm（忽略混合前后体积变化）式中：wi——混合物中各纯组分的质量分数ρi——混合物中各纯组分的密度，kg/m38/6/20216注意：上述公式中每个参数的物理意义、单位及使用条件ρv≡1式中：v——流体的比容，m3/kgρ——流体的密度，kg/m3

4、流体的比容（比体积）v定义：单位质量流体的体积8/6/202171.1.3流体的粘性（p11)1.1.3流体的粘性（p11)一、粘性：是流体的固有的物理性质流动性粘性——抵抗流动的特性流体在圆管内分层流动示意图8/6/20218流体的粘性-图示uyu+duudyy上层对下层有牵引力下层对上层有阻滞力速度梯度速度分布这对力称为内摩擦力。流体流动时产生内摩擦力，此特性又称为—粘性8/6/20219二、粘度——衡量流体粘性大小的物理量速度梯度：由实验知：du/dys-1牛顿粘性定律(p11)式中：F——内摩擦力，NA——两流体层

5、间的接触面积，m2式中：τ——剪应力（切向应力），N/m2μ——粘度，动量传导系数，Ns/m2=Pa·s（动力粘度）8/6/202110粘度的物理意义粘度的物理意义：当du/dy=1时，μ=τ说明在相同的流动条件下，流体的粘度越大,内摩擦力也就越大，需要克服的阻力越大。理想流体：μ=0的流体（自然界中并不存在）粘性流体：μ≠0的流体（自然界中普遍存在）(实际流体)8/6/202111牛顿型流体与非牛顿流体凡符合牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体（如水、空气等）；凡不符合牛顿粘性定律的流体称为非牛顿型流体。K≠m注意：非牛顿流

6、体——了解内容，同学们自学。非牛顿流体8/6/202112粘度的单位SI制温度、压力对粘度的影响压力对粘度的影响可忽略不计（极高压力除外）；温度对粘度的影响很大液体：温度↑，m↓；气体：温度↑,m↑。运动粘度，动量扩散系数:习惯使用单位：1P=1dyn·s/cm2=0.1N·s/m2=100cP（泊）（厘泊）8/6/2021131.2.1流体的受力一、体积力（场力、质量力）非接触作用力，施加在每个质点上的力（重力场、离心力场、电场、磁场）特征：不需要接触；受力大小与质点质量成正比。1.2流体静力学（p13）本课程只涉及地球

7、引力（重力）。8/6/202114二、表面力特征：必须直接接触。二、表面力定义：通过直接接触，施加在接触表面的力(法向应力)正应力p——垂直作用于流体单位表面积的力，习惯上称为压强，也称压力，N/m2=Pa切应力τ——平行作用于单位表面积的力，习惯上称为剪应力，N/m2=Pa表面力8/6/2021151.2.2静止流体的压力特性（p14)一、压力（压强）定义：压力的基本特性1.为外部作用力（包括流体柱自身的重力）在流体中的传播2.其方向与作用面相垂直，并指向作用面3.静止流体中的压力称为静压力4.在流体空间的任一点处，

8、静压力数值相等地作用于各个方向8/6/202116二、压力单位二、压力单位1at=9.807×104N/m2=735.6mmHg=10.00mH2O=0.100MPa=1.000kgf/cm21atm=1.013×105N/m2=760mmHg=10.33mH2O物理大气压工程大气压8/6/20211