化工原理课件1 流体流动

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1、1流体流动福州大学化学化工学院1流体流动—1.1流体静力学基本方程1.1流体静力学（FluidStatics）基本方程1.1.1密度ρkg/m3（SI制）不可压缩流体：压力改变时其密度随压力改变很小的流体。可压缩流体：压力改变时其密度随压力改变有显著变化的流体。液体：ρ=f(T)不可压缩流体(ImcompressibleFluid)气体：ρ=f(T，p)可压缩流体（CompressibleFluid）注：若在输送过程中压力改变不大，气体也可按不可压缩流体来处理。1流体流动—1.1流体静力学基本方程理想气体的密度：标准状态（1atm，0℃）下每kmol

2、气体的体积为22.4m3，则其密度为气体的千摩尔质量kg/kmol理想气体标准状态下的密度，kg/m3理想气体T，p下的密度，kg/m3或注：以上3式只适用于理想气体。气体混合物：体积分率，理想气体混合物中其值与摩尔分率x相等液体混合物：质量分率比容：单位质量物体的体积kg/m3记：常温下水的密度1000kg/m3,标态下空气密度1.293kg/m3比重：某物质的密度对水（标态下空气）的密度之比d1流体流动—1.1流体静力学基本方程1流体流动—1.1流体静力学基本方程1.1.2压力（压强）(Pressure)1.1.2.1压力的单位和定义流体的压力（

3、p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。压力（小写）力（大写）面积1流体流动—1.1流体静力学基本方程1at（工程大气压）=1kgf/cm2=9.807×104N/m2(Pa)=10mH2O=735.6mmHg记：常见的压力单位及它们之间的换算关系1atm=101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=760mmHg1流体流动—1.1流体静力学基本方程真空度压强表压大气压绝对真空绝压绝压图1-8压强的基准和度量1.1.2.2压

4、力的表示方法（压强的基准）压强的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空，所测得的压强称为绝对压强；二是大气压强，所测得的压强称为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压强为测量基准。（1）被测流体的压力>大气压表压=绝压－大气压pm=pab－pa即（2）被测流体的压力<大气压真空度=大气压－绝压=－表压pvac=pa－pab=－pm即1流体流动—1.1流体静力学基本方程1.1.3流体的静力学基本方程式静止流体内部任一点的压力称为该点流体的静压力，其特点为：（1）在静止流体中，空间各点的静压强的数值不同，但作用于某一点不同方向上的压强在数值上是相等的

5、；（2）若通过该点指定一作用平面，则压力的方向垂直于此面；（3）在重力场中，同一水平面上各点的流体静压力相等，但随位置高低而变。若ρ为常数（1-4）或（1-5）以上三式都为流体静力学基本方程。或势能注：积分范围内的流体只有一种而且是不间断的（连续的）1流体流动—1.1流体静力学基本方程1流体流动—1.1流体静力学基本方程几点讨论：（1）p0一定，h↑，p↑；（2）p0改变，液面上的压力变化会传递到液体内部；（3）p0=0（绝对真空），p=ρgh；（4）静止、连续的同一种流体（ρ为常数），处于同一水平面（即h相等）则p相等，这就是等压面。利用式（1-5

6、）可以得到液体内部任一点的压力，即液面处压力与液面高度差1流体流动—1.1流体静力学基本方程1.1.4流体静力学方程的应用（液柱压差计）简单测压管(1)简单测压管最简单的测压管如图所示。A点的绝压为：A点的表压为：缺点：①只适用于高于大气压的液体压强的测定，不能适用于气体；②若被测压强pA过大，读数R也将过大，测压很不方便。反之，若pA与大气压pa过于接近，R将很小，使测量误差增大。1流体流动—1.1流体静力学基本方程(2)U形测压管U形测压管如图所示。等压面在何处？A点的表压为：1－2面为等压面，p1＝p2由此求得A点的绝压为若被测流体为气体，因气

7、体的密度ρ很小，则由气柱h1造成的静压ρgh1可以忽略，得A点的表压为U形测压管ρi1流体流动—1.1流体静力学基本方程(3)U形压差计U形压差计如图所示，将测压管的两端分别与测压口相连，可以测得两测压点之间的压强差或虚拟压强差，故称为压差计。等压面在何处？2p1p2112基准面指示液ρiU形压差计z2z1被测流体ρRh34ρ003-4面为等压面，p3＝p4上式表明，当压差计两端的流体相同且两测压口不在等高面上时，U形压差计测得的是两侧压口的虚拟压强差。1流体流动—1.1流体静力学基本方程对于一般情况即两测压口不在等高面上，压差应由下式计算当被测管道

8、水平放置时，两测压口处于等高面上，z1＝z2，U形压差计直接测得两点的压差，即当测量气体时对于同样的压差p1