化工原理第一章.pdf

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1、化化化化工工工工原原原原理（上）理（上）理（上）理（上）PrinciplesofChemicalEngineering广东工业大学(2007年)第一章流体流动第一节:流体的物理性质第二节:流体静力学基本方程第三节:流体流动基本方程第四节:流体流动现象第五节:管路计算第六节：流量测量第一节液体的物理性质流体——气体和液体，为由无数流体微团构成的连续介质。流体的特征：流动性、无固定形状、在外力作用下产生流动。1.1.1密度Density1.定义单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。2.气体密度的计算PM理想

2、气体在标况下的密度为：PVnRTRT3.混合物的密度1）液体混合物的密度ρm取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:1xxxwAwBwnm12n2)气体混合物的密度取1m3的气体为基准,令各组分的体积分率为:xx,…,x,vA,vBVn其中:m1x12x2......nxnPMm当混合物气体可视为理想气体时,mRT1.1.21.1.2流体的粘度1.牛顿粘性定律流体的内摩擦力：运动着的流体内部相邻两流体层间的作用力。又称为粘滞力或粘性摩擦力。——流

3、体阻力产生的依据剪应力：单位面积上的内摩擦力，以τ表示。FuSydu——牛顿粘性定律dy牛顿型流体：满足牛顿粘性定律的流体，如空气、水等。非牛顿型液体：不满足牛顿粘性定律的流体，如泥浆、高分子溶液等。2、流体的粘度1)物理意义dudy促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。粘度总是与速度梯度相联系，只有在运动时才显现出来2)粘度与温度、压强的关系a)液体的粘度随温度升高而减小，压强变化时，液体的粘度基本不变。b)气体的粘度随温度升高而增大，随压强增加而增加的很少。3）粘度的单位在SI

4、制中：N/m2N.SPa.S(m/s)m2du/dym在物理单位制中，2dyn/cmdyn.sgP(泊）du/dycmscm2cm.scmSI单位制和物理单位制粘度单位的换算关系为：1Pas1000CP10P4)混合物的粘度对常压气体混合物：1yuM2iiim1yM2ii对于分子不缔合的液体混合物：lgmxilgui5）运动粘度单位：SI制：m2/s；物理单位制：cm2/s，用St表示。3、理想流体黏度为零的流体.第二节

5、第二节流体静力学基本方程流体静力学基本方程1.2.11.2.1静止流体的压力静止流体的压力1、压强的定义流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的静压强，简称压强。PpA其它常用单位有：atm（标准大气压）、工程大气压kgf/cm2、bar；流体柱高度（mmHO，mmHg等）。2换算关系为：21atm1.033kgf/cm760mmHg510.33mHO1.0133bar1.013310Pa221工程大气压1kgf/cm735.6mmHg410mHO0.9807bar9.807

6、10Pa2压强的表示方法1）绝对压强（绝压）：流体体系的真实压强称为绝对压强。2）表压强（表压）：压力上读取的压强值称为表压。绝对压强、真空度、表压强的关系为表压强=绝对压强-大气压强真空度=大气压强-绝对压强=-表压A表压强绝大气压强线对真空度压B强绝对压强绝对零压线1.2.21.2.2流体静力学方程1、方程的推导在1-1’截面受到垂直向下的压力F1p1A在2-2’截面受到垂直向上的压力：FpA22小液柱本身所受的重力：WmgVgAzzg12因为小液柱处于静止状态，F0FF

7、Azzg02111两边同时除AFF21gzz012AAppgzz02112ppgzz2112令z1z2h则得：p2p1gh若取液柱的上底面在液面上，并设液面上方的压强为P，0取下底面在距离液面h处，作用在它上面的压强为Ppppp210ppgh0——流体的静力学方程表明在重力作用下，静止液体内部压强的变化规律。2、方程的讨论1）液体内部压强P是随P和h的改变而改变的，即：0PfP,h02）当容器液面上方压强P一定时，静止液体内部的0

8、压强P仅与垂直距离h有关，即：Ph处于同一水平面上各点的压强相等。3）当液面上方的压强改变时，液体内部的压强也随之改变，即：液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部的任一点。4）从流体静力学的推导可以看出,它们只能用于静止的连通着的同一种流体的内部，对于间断的并非单一流体的内部则不满足这一关系。PP05）PPgh可以改写成h0g压强差的大小可利用一定高度的液体柱来表示，这就是液体压强计的根据，在使用液柱高度来表