化工原理天大版第一章 流体流动

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1、第一章流体流动1.1流体的物理性质1.2流体静力学基本方程式1.3流体流动的基本方程1.4流体流动现象1.5流体在管内的流动阻力1.6流量测量1.1流体的物理性质1.1.1流体的密度1.1.2流体的黏度1.流体：液体和气体的总称(1)流动性；(2)无固定形状，随容器的形状而变化；(3)在外力作用下流体内部发生相对运动；(4)抗剪抗张的能力很小。假设流体是由大量质点组成的彼此间没有空隙，完全充满所占空间的连续介质。流体的物理性质及运动参数在空间作连续分布，可用连续函数加以描述。2.流体连续性假设：液体气体不可压缩流体1.1.1流体的密度可压缩流体定义：

2、单位体积流体具有的质量点密度理想气体的密度混合流体的密度液体混合物1kg混合物为基准，设各组分混合前后体积不变气体混合物xw---组分的质量分数1m3混合气体为基准，设各组分混合前后质量不变xV---组分的体积分数比容（比体积）比重℃单位质量流体所具有的体积y---组分的物质的量分数补充1.牛顿黏性定律1.1.2流体的黏度运动着的流体内部相邻两流体层间的相互作用力就是流体的内摩擦力或剪切力，黏滞力或黏性摩擦力影响摩擦力的因素平板间内摩擦应力（剪应力）：单位面积上的内摩擦力圆筒内速度梯度：在与流动方向相垂直的y方向上流体速度的变化率比例系数，流体黏性越

3、大，其值越大，黏滞系数或动力黏度，简称黏度μyxodydu牛顿型流体：凡符合牛顿黏性定律的流体，所有气体和大多数液体。非牛顿型流体：凡是剪应力与速度梯度不符合牛顿黏性定律的流体均称为非牛顿型流体。胶体溶液、泥浆、乳浊液、长链聚合物溶液、涂料及混凝土等。2.流体的黏度黏度的物理意义：促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力液体的粘度随温度的升高而减小；气体的粘度随温度的升高而增大。压力对液体和气体粘度的影响很小。黏度的单位运动黏度3.理想流体黏度为零的流体1.2流体静力学基本方程式1.2.1静止流体的压力1.2.2流体静力学基本方程式1.2.3流体静力学基

4、本方程式的应用垂直作用于流体单位面积上的力称为流体的静压强，简称压强，俗称压力，Pa点压强：1.2.1静止流体的压力压力1atm=1.033kgf/cm2=760mmHg=10.33mH2O=1.0133bar=1.0133×105Pa压强的单位工程上将1kgf/cm2近似地作为1个大气压，称为1工程大气压表压强=绝对压强－大气压强压强的不同表示法以绝对零压作为起点计算的压强，是流体的真实压强真空度=大气压强－绝对压强表压强绝对压强真空度大气压、绝对压强、表压强（真空度）之间关系P1P2Wz1z2h静止液体内部力的平衡1.2.2流体静力学基本方程式流

5、体在重力和压力下的平衡规律当液面上方的压强为p0，距液面h处的压强为p流体静力学方程的适用条件及意义：只适用于静止的、连通的同一种连续流体。在重力场作用下，静止液体内部压强的变化规律①传递定律：p0有变化时，流体内部其他各点上的压强也发生变化；②等压面的概念：在静止的同一连续流体内，处于同一水平面上各点的压强都相等；③压强可以用一定高度的流体柱来表示。①测量两截面间的压强差或任意截面上的压强；②测量容器内的液面位置；③计算液封高度。一、测量压强差与压强（1）U形管压差计（液柱压差计）①指示液A与被测流体B不互溶也不起化学反应应用条件②1.2.3流体静

6、力学基本方程式的应用若要求测定系统中某点压力时，将U形管压力计的一侧直接与大气相连通，则称为测压管，测量的是系统的表压或真空度。（2）微差压力计①U管内放入两种密度相近且互不相溶的指示液A和C。②在U管顶部增设两个扩张室。生产中配套使用的两种指示液有：石蜡油和乙醇水溶液、苯甲基醇和氯化钙盐水U形管的直径d与扩张室直径D之比：≤1:10二、计算液封高度安全液封装置为控制乙炔发生炉内压强不超过10.7×103Pa（表压），需在炉外装有安全液封，其作用是当炉内压强超过规定值时，气体就从液封管排出。求安全液封管应插入槽内水面下的深度。1.3.1流量和流速1.

7、3.2稳态流动和非稳态流动1.3.3连续性方程式1.3.4柏努利方程式1.3.5柏努利方程式的应用1.3流体流动的基本方程流量:单位时间流过管道内任一截面流体量流速:单位时间内流体在流动方向上通过的距离体积流量Vsm3/s质量流量wskg/s1.3.1流量和流速管中心：r=0，ur=umax；管壁处：r=R，ur=0；在工程计算上为方便起见，流体的流速通常指整个管截面上的平均流速质量流速:单位时间内气体通过管道单位截面的质量输送管路的直径m/skg/(m2·s)流体流动时，若任一点处的流速、压力、密度等与流体有关的流动参数都不随时间而变化，稳态流动。

8、只要有一个流动参数随时间变化，非稳态流动。不稳定流动1.3.2稳态流动和非稳态流动1.3.3物料衡算---连