化工原理重点内容.docx

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1、Ø第一章流体传递现象Ø流体受力：表面力和体积力体积力/场力/质量力非接触力，大小与流体的质量成正比表面力接触力，大小与和流体相接触的物体（包括流体本身）的表面积成正比，Ø流场概念：场和流场；矢量场和标量场；梯度第一节流体静力学1-1-2压力流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，又称为压力。在静止流体中，作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。压力的单位（1）按压力的定义，其单位为N/m2，或Pa；（2）以流体柱高度表示，如用米水柱或毫米汞柱等。标准大气压的换算关系：1atm=1.013×105P

2、a=760mmHg=10.33mH2O压力的表示方法表压=绝对压力－大气压力真空度=大气压力－绝对压力1-1-3流体静力学基本方程静力学基本方程：压力形式能量形式适用条件：在重力场中静止、连续的同种不可压缩流体。（1）在重力场中，静止流体内部任一点的静压力与该点所在的垂直位置及流体的密度有关，而与该点所在的水平位置及容器的形状无关。（2）在静止的、连续的同种液体内，处于同一水平面上各点的压力处处相等。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。（3）物理意义：静力学基本方程反映了静止流体内部能量

3、守恒与转换的关系，在同一静止流体中，处在不同位置的位能和静压能各不相同二者可以相互转换，但两项能量总和恒为常量。应用：1.压力及压差的测量（1）U形压差计若被测流体是气体，可简化为U形压差计也可测量流体的压力，测量时将U形管一端与被测点连接，另一端与大气相通，此时测得的是流体的表压或真空度。（2）倒U形压差计（3）双液体U管压差计2.液位测量3.液封高度的计算第二节流体动力学1-2-1流体的流量与流速一、流量体积流量VS单位时间内流经管道任意截面的流体体积，m3/s或m3/h。质量流量mS单位时间内流经管道任

4、意截面的流体质量，kg/s或kg/h。二、流速平均流速u单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，m/s。质量流速G单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，kg/（m2·s）。1-2-2定态流动与非定态流动流体流动系统中，若各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化，这种流动称之为定态流动；若流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，也随时间变化，则称为非定态流动。1-2-3定态流动系统的质量守恒——连续性方程1-2-4定态流动系统的机械能守恒——柏努利方程一、实际流体的柏努利方程以单位质量流

5、体为基准：J/kg以单位重量流体为基准：J/N=m适用条件：（1）两截面间流体连续稳定流动；（2）适于不可压缩流体，如液体；对于气体，当，可用两截面的平均密度ρm计算。二、理想流体的柏努利方程理想流体是指没有黏性（即流动中没有摩擦阻力）的不可压缩流体。表明理想流体在流动过程中任意截面上总机械能、总压头为常数，三、柏努利方程的讨论（1）当系统中的流体处于静止时，柏努利方程变为上式即为流体静力学基本方程式。（2）在柏努利方程式中，zg、、分别表示单位质量流体在某截面上所具有的位能、动能和静压能；而We、ΣWf是指

6、单位质量流体在两截面间获得或消耗的能量。输送机械的有效功率：输送机械的轴功率：四、柏努利方程的应用应用柏努利方程时需注意的问题：（1）截面的选取所选取的截面应与流体的流动方向相垂直，并且两截面间流体应是定态连续流动。截面宜选在已知量多、计算方便处。截面的物理量均取该截面上的平均值。（2）基准水平面的选取基准水平面可以任意选取，但必须与地面平行。为计算方便，宜于选取两截面中位置较低的截面为基准水平面。若截面不是水平面，而是垂直于地面，则基准面应选管中心线的水平面。（3）计算中要注意各物理量的单位保持一致，对于压

7、力还应注意表示方法一致。第三节管内流体流动现象1-3-1流体的黏度一、牛顿黏性定律牛顿黏性定律表明流体在流动中流体层间的内摩擦力或剪应力与法向速度梯度之间的关系，其表达式为或牛顿黏性定律适用于层流。黏度是度量流体黏性大小的物理量，一般由实验测定。物理意义：促使流体在与流动相垂直方向上产生单位速度梯度时的剪应力。单位：Pa·s，cP1cP=10-3Pa·s影响因素：温度与压力液体：T↑，μ↓；不考虑p的影响。气体：T↑，μ↑；一般在工程计算中也不考虑p的影响。剪应力与速度梯度的关系符合牛顿黏性定律的流体，称为牛

8、顿型流体；不符合牛顿黏性定律的流体称为非牛顿型流体。运动黏度为黏度μ与密度ρ的比值，单位为m2/s，也是流体的物理性质。1-3-2流体的流动型态一、流体流动类型层流（或滞流）流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，流体分为若干层平行向前流动，质点之间互不混合；湍流（或紊流）流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时发生变化，质点互相碰撞和混合。二、流型判据——