化工原理上课件第四版课件教学课件 作者 谭天恩 窦梅 等编著第一章 流体流动.ppt

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1、目录第一章流体流动第一节流体静止的基本方程一、几个概念二、流体静力学方程三、流体静力学方程的应用第二节流体流动的基本方程一、基本概念二、质量衡算连续性方程三、机械能衡算方程习题课1《化工原理》电子教案/目录目录第三节流体流动现象一、流动型态二、湍流的概念三、管内速度分布四、边界层与边界层分离第四节管内流动的阻力损失一、沿程损失的计算通式1、层流的摩擦系数2、湍流的摩擦系数二、非圆形管内的沿程损失三、局部损失四、管内流动总阻力损失的计算2《化工原理》电子教案/目录目录第五节管路计算一、简单管路习题课二、复杂管路习题课三、可压缩流体的管路计算第六节流量测量一、变压头流量计二、变

2、截面流量计第一章小结3《化工原理》电子教案/目录第一章流体流动第一节流体静止的基本方程1、密度用表示，属于物性，kg/m3影响因素：气体------种类、压力、温度、浓度液体------种类、温度、浓度一、几个概念4一、几个概念获得方法：（1）查物性数据手册（2）公式计算：液体混合物：气体：-----理想气体状态方程5一、几个概念2．静压力垂直作用在单位面积上的力称为压强，习惯上称之为压力，用符号p表示。静压力各向同性（1）压力单位SI制中，N/m2=Pa，称为帕斯卡约定：本教案中出现红线框之处为需读者记忆的6一、几个概念（2）压力大小的两种表征方法------以当地大气压

3、为基准思考：1、表压与真空度是何关系？2、真空度越大，意味着什么？绝压=0绝压绝压表压真空度当地大气压本书中，若压力未注明，则默认代表表压。7一、几个概念3．压缩性-----压力或温度改变时，密度随之显著改变-----压力或温度改变时，密度改变很小8二、流体静力学方程因为流体静止，故微元段dz流体所受合力＝0=常数连续、均质且不可压缩流体9二、流体静力学方程流体静力学方程静压头位头10二、流体静力学方程适用场合：绝对静止、连续、均质、不可压缩；等压面为水平面；压力可传递----巴斯噶原理。静力学方程的讨论：11三、流体静力学方程的应用1．U形压差计（manometer）等压

4、面思考：对指示剂有何要求？U形压差计适用场合？12三、流体静力学方程的应用2、双液体压差计1略小于22211思考：面1-1、2-2哪个是等压面，哪个不是？返回目录作业：U形压差计适用于被测压差不太小的场合。若所测压力差很小，用U形压差计难以读准，可改用如图所示的双液体压差计，将读数放大。13第二节流体流动的基本方程一、基本概念主要研究流体在管路中的流动，遵循着三大守恒定律1、稳定流动与不稳定流动稳定流动------流动参数都不随时间而变化不稳定流动----至少有一个流动参数随时间而变化讲讲不讲14一、基本概念点速度v，单位m/s2、流量和流速，单位m/s-----15二

5、、质量衡算连续性方程质量衡算方程----开放体系，质量守恒定律内容改为如下：质量守恒定律----封闭体系中物质质量不变对于如图所示的管道内稳定流动，上式第三项为0，于是ïîïíì能量守恒动量守恒质量守恒16二、质量衡算连续性方程-------管内流动的连续性方程思考：如果管道有分支，则稳定流动时的连续性方程又如何？作业：17三、机械能衡算方程1、黏性和黏度牛顿黏性定律发表在1687年在动画所示的流体分层流动情形下，有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: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黏滞力，请点击看动画。单位面积上的内摩擦力

6、，N/m2速度梯度动力黏度简称黏度18三、机械能衡算方程物理意义：衡量流体黏性大小的一个物理量单位：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：黏度：思考：为什么？厘泊192、牛顿型和非牛顿型流体非牛顿型流体：如人身上的血液、淋巴液、囊液等多种体液以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。如聚乙烯，聚丙烯酰氨，聚氯乙烯，尼龙6，PVS，涤纶，橡胶溶液，各种工程塑料，化纤的熔体等。----体系黏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.---体系黏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

7、程度时才开始流动不符合牛顿黏性定律的流体，如绝大多数高分子量的牛顿型流体：符合牛顿黏性定律的流体20运动黏度m2/s213、机械能衡算方程ïîïíì能量守恒动量守恒质量守恒运动着的流体涉及的能量形式有内能、动能、位能、压力能、外功、热U，J/kg取决于温度对于如图所示的稳定流动的流动系统，能量衡算式为：u2/2J/kggzJ/kgp/J/kgwe，J/kg外界对流体外功为正，流体向外作功为负以面1-1为例，说明压力能的表达式：面1-1上所受到的总压力为P1=p1/A1，将1kg的流体（其体积即为比容