化工原理 第一章 流体流动

《化工原理 第一章 流体流动》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 流体流动第一节 概述§1.1.1、概述1、流体—液体和气体的总称。流体具有三个特点①流动性，即抗剪抗张能力都很小。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。2、流体质点：含有大量分子的流体微团。流体分子自由程<流体质点尺寸<设备大小   流体质点成为研究流体宏观运动规律的考察对象。3、流体连续性假设：   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。   连续性假设的目的是为了摆脱复杂的分子运动，而从宏观的角度来研究流体的流动规律，这时，流体的物理性质及运动参数在空间作连续分布

2、，从而可用连续函数的数学工具加以描述。   流体流动规律是本门课程的重要基础，这是因为:        ①流体的输送研究流体的流动规律以便进行管路的设计、输送机械的选择及所需功率的计算。②压强、流速及流量的测量为了了解和控制生产过程，需要对管路或设备内的压强、流量及流速等一系列的参数进行测量，这些测量仪表的操作原理又多以流体的静止或流动规律为依据的。③为强化设备提供适宜的流动条件化工生产中的传热、传质过程都是在流体流动的情况下进行的。   设备的操作效率与流体流动状况有密切的联系。因此，研究流体流动对寻找设备的强化途径具有重要意义。   

3、本章将着重讨论流体流动过程的基本原理及流体在管内的流动规律，并运用这些原理及规律来分析和计算流体的输送问题。第二节 流体静力学   流体静力学是研究流体在外力作用下处于平衡的规律。   本节只讨论流体在重力和压力作用下的平衡规律。§1.2.1、流体的密度和比容1、流体的密度：单位体积的流体所具有的质量。   定义：，单位：       流体中某点密度：   一般流体的密度都是随压强和温度的变化而变化的。对于液体，压强的变化对其密度的影响很小，可以忽略不计，流体的特性称为不可压缩性。液体被视为不可压缩流体，其密度只与温度有关，即：     

4、不可压缩流体    气体是可压缩流体。它的密度随温度和压强的不同而出现较大的差别。一般在压强不太高。温度不太低的情况下，可以按理想气体处理。即：可压缩流体     ，理想气体    化工生产中经常遇到各种混合物，混合物的密度通常按理想溶液各组分混合前后体积不变，即混合物体积等于各组分单独时体积的加和的原则进行计算。对于液体，混合物组成常用组分的质量分数表示，对于气体，混合物组成常用体积分数表示。因此混合液 其中  xi—组分i的质量分率ρi—组分i的密度理想混合气体 或  其中yi—组分i的摩尔分率2、流体的比容：密度的倒数，即单位质量流

5、体所具有的体积。     定义：，单位：3、比重d：    定义：4、重度γ：        定义：           重度和密度的比较：①两者的区别就是质量和重量的区别②同一种流体在工程制单位中表示的重度和SI制单位中表示的密度数值上相等。§1.2.2、流体静压强1、定义：流体垂直作用于单位面积上的静压力。单位 或 2、压强的单位   SI制：Pa 习惯使用单位：,液柱高度换算关系：压强的基准：如图基   准：绝对真空(零压)和大气压强绝对压强：以绝对真空(零压)为基准量得的压强。相对压强：以大气压强为基准量得的压强，表示为表压或真空

6、度。 表压=绝对压强—大气压强 真空度=大气压强—绝对压强=-表压     大气压随着大气温度和所在地的海拔高度而改变，所以，绝对压强是唯一的，相对压强是会变化的。见例1§1.2.3流体静力学基本方程式的推导：     如图所示，设容器S中盛有密度为ρ的静止流体。现在液体内部任取以底面积为A的立方形流体微元，并对其作受力分析：   1作用于整个液柱的重力　W=ρ·gA(Z1－Z2),方向向下；2作用于上底面积的压力P1,方向向下；3作用于下底面积的压力P2,方向向上；由于液柱静止，故：  ∴ ∵∴     上述为流体静力学的基本方程式，且

7、方程标明在重力作用下静止液体内部压强的变化规律。说明： ①上式仅适用于重力场中静止的不可压缩流体。但对于气体若压强变化不大，密度可近似取平均值而视为常数，则上式亦可使用。②静止流体内部静压强仅与垂直位置有关，而与水平位置无关。水越深压强越大，天空越高气压越低。③等压面：静止的，连续的同种流体内处于同一水平面上的各点压强处处相等。④位置若令，为虚拟压强则，静止流体中虚拟压强处处相等见例2§1.2.4流体静力学基本方程式的应用：1、压强与压强差的测量:1)、简单测压管：适用于高于大气压的液体压强的测定，不适用于气体，当pA过大，R很大，就不方

8、便。而pA过于接近pa，R读数很小，测量误差增大。2)、U形压差管：指示液密度为。指示液必须与被测液体不发生化学反应且不互溶，必须大于流体的密度ρ。一般对液体，指示液为Hg，对于气体，指示液为