流体的物理性质

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1、第一章：流体流动目录第一节流体的物理性质第二节流体静力学基本方程第三节流体流动的基本概念第四节流体流动的能量衡算第五节流体流动的阻力第六节流体输送管路计算第七节流速和流量的测量第八节习题课第1节流体的物理性质第一节流体的物理性质一、流体的定义二、连续介质假定三、流体的密度四、流体的特征五、流体的黏度一、流体的定义流体：具有流动性的物质，气体和液体的总称。特征：具有流动性；无固定形状；在外力作用下内部发生相对运动。液体和气体的区别：液体：（1）受压时体积基本不变,不可压缩（2）受热时体积略膨胀气体：（1）压缩性很大（2）受热时体积急剧膨胀把流体视为由无数个流体微团（或流体质

2、点）所组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。这就是连续介质模型。宏观上足够小，以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；微观上又足够大，它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质。-----流体微团（或流体质点）二、连续介质假定质点：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。1定义kg/m32单组分密度（1）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。三、流体的密度单位体积流体的质量，称为流体的密度。属于物性影响因素：气体------种类、压力、温度、浓度液

3、体------种类、温度、浓度（2）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。单组分气体的密度1-2’混合气体的密度查物性数据手册计算3混合物的密度假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。比体积(比容)单位质量流体具有的体积，是密度的倒数。m3/kg混合液体的密度品名密度r/(kg/m3)比体积v/(m3/kg)10%食盐水10709.37×10-420%食盐水11508.71×10-420%糖液10809.27×10-440%糖液11808.50

4、×10-4牛奶1030～10409.27×10-4～9.63×10-4芝麻油910～9301.07×10-3～1.1×10-3猪油910～9201.09×10-3～1.1×10-3椰子油910～9401.06×10-3～1.1×10-3表1几种常见流体食品的密度和比体积（15℃）四、流体的特征具有流动性，即其抗剪和抗张的能力很小；在外力作用下发生形变，在外力撤消后形变并不能消失；流体不能承受拉力；无固定形状，随容器的形状而变化；在外力作用下，其内部发生相对运动。由热力学可知，当温度不变时，气体的体积与压力成反比，即压力增加一倍，体积缩小为原来的一半。由于压力变化对气体体积

5、影响明显，故一般称气体为可压缩流体。流体的可压缩性在一定温度下，流体的体积随压力升高而缩小的性质，称为流体的可压缩性。流体压缩性的大小用压缩系数K表示。它指当温度不变时，单位压力增量所引起流体体积的相对缩小量。液体的压缩系数很小，故一般称液体为不可压缩流体。五、流体的粘度又称体积力，如重力、离心力等，属于非接触性的力。流体所受到的力1牛顿粘性定律或式中：F——内摩擦力，N；τ——剪应力，Pa；——法向速度梯度，1/s；μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s;A——剪切力的作用面积,m2。（适用于牛顿型流体分层流动情况）气体内摩擦力产生的原因还可以从动量传递角度加以理解:

6、液体的内摩擦力则是由分子间的吸引力所产生。流体内部存在内摩擦力或粘滞力。1687年，牛顿提出如下的经验式：牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿粘性定律的流体；非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。所有气体和相对分子量低于5000的液体都可适用牛顿粘性定律。这些流体称为牛顿流体。非牛顿型流体：----体系粘度随剪切速率的增加而降低。流动形式表现为剪切稀化现象.---体系粘度随剪切速率的增加而增大。------受到外力作用时并不立即流动而要待外力增大到某一程度时才开始流动绝大多数高分子量的流体：如生物流体--血液等体液以及像细胞质那样的“半流体”如聚合物--聚乙烯，橡

7、胶溶液等，各种工程塑料，等。牛顿型流体：2流体的粘度（动力粘度）**（1）粘度的物理意义流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪应力。P13:粘度只有在运动时才显现出来！粘度的物理本质：分子间的引力和分子的运动与碰撞。粘度的物理意义：衡量流体粘性大小的一个物理量获取方法：属物性之一，由实验测定、查有关手册或资料、用经验公式计算。影响因素：厘泊（2）粘度的单位SI制：Pa·s或kg/(m·s)物理制：cP(厘泊）1cP＝0.01P=10-3Pa·s液体:T↑→↓气体:一般T↑→↑超高压p↑→↑常压下气体