流体流动及输送

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1、第二章流体流动及输送第一节流体静力学第二节流休在管内的流动第三节流休在管内的流动现象第四节管内流动阻力第五节管路计算第六节流速和流量的测量1.研究流体流动问题的重要性流体:在剪应力作用下能产生连续变形的物体称为流体。流体是气体与液体的总称。流体流动是最普遍的化工单元操作之一；研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的重要基础。第一节流体静力学2.连续介质假定假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。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

2、义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。3.流体的特征具有流动性；无固定形状，随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动。不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液体；可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化，如气体。不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变化，这种流体称为不可压缩流体。实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不可压缩流体；气体应当属于可压缩流体。但是，如果压力或温度变化率很小时，通常也可以当作不可压缩流体处理。可压缩流体：流体的体积如果随压力及温度变化，则称为可压缩流体。流体的压

3、缩性一、流体的物理性质与作用力作用力质量力：万有引力、达朗贝尔力表面力：压力、剪力1、单位体积流体的质量，称为流体的密度。kg/m32、单组分密度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。（一）质量力和密度、比体积3、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。4、混合物的密度混合气体各组分在混合前后质量不变，则有——气体混合物中各组分的体积分率。或——混合气体的平均摩尔质量——气体混合物中各

4、组分的摩尔(体积)分率。混合液体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。5、比容单位质量流体具有的体积，是密度的倒数。m3/kg（二）压力与静压强流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，习惯上又称为压力。1、压力的特性流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反；作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。2、压力的单位压力的单位:帕斯卡,Pa,N/m2(法定单位);标准大气压,atm;某流体在柱高度;bar（巴）或kgf/cm2等。1标准大

5、气压(atm)=101300Pa=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2(bar,巴)=10.33mH2O=760mmHg换算关系：注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类，如600mmHg，10mH2O等。3、压力的表示方法绝对压力（absolutepressure）：以绝对真空(即零大气压)为基准。表压(gaugepressure)：以当地大气压为基准。它与绝对压力的关系，可用下式表示：表压＝绝对压力－大气压力真空度（vacuum）：当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压的数值，即：

6、真空度＝大气压力－绝对压力注意：此处的大气压力均应指当地大气压。在本章中如不加说明时均可按标准大气压计算。表压=绝对压力－大气压力真空度=大气压力－绝对压力绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度大气压二、流体静力学平衡方程（一）、静力学基本方程重力场中对液柱进行受力分析：（1）上端面所受总压力（2）下端面所受总压力（3）液柱的重力设流体不可压缩，p0p2p1z1z2G方向向下方向向上方向向下液柱处于静止时，上述三项力的合力为零:——静力学基本方程压力形式能量形式讨论：（1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流

7、体；（2）物理意义：——单位质量流体所具有的位能，J/kg；——单位质量流体所具有的静压能，J/kg。在同一静止流体中，处在不同位置流体的位能和静压能各不相同，但二者可以转换，其总和保持不变。（3）在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平面上各点的压力处处相等。压力相等的面称为等压面。（4）压力具有传递性：液面上方压力变化时，液体内部各点的压力也将发生相应的变化。（二）、静力学基本方程的应用1.压力及压力差的测量（1）U形压差计设指示液的密度为，被测流体的密度为。A与A′面为等压面，即而p1p2mRAA’所以整

8、理得若被测流体是气体，，则有讨论：（1）U形压差计可测系统内两点的压力差，当将U形管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测得流体的表压或真空度；表压真空度p1pap1pa（2）指示液的选取：指示液与被测流体不互溶，不发生化学反应；其密度要大于被测流体密度。应根据被测流体的种类及压差的大小选择指示液。思考：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时读数R反映了什么？p1p2z2RAA’z1