大学课件化工基础.ppt

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1、化工基础PrinciplesofChemicalEngineeringdocin/sundae_meng模块一流体流动和流体输送FluidFlowdocin/sundae_meng项目1：流体静力学压力测量和控制、液位测量能力目标：1、能正确使用流体静压力测量控制、液位测量装置；2、能进行流量计的流量调节。docin/sundae_meng--内容提要--流体的基本概念静力学方程及其应用机械能衡算式及柏努利方程流体流动的现象流动阻力的计算、管路计算docin/sundae_meng概述流体流动规律是本门

2、课程的重要基础，主要原因有以下三个方面：（1）流动阻力及流量计算（2）流动对传热、传质及化学反应的影响（3）流体的混合效果化工生产中，经常应用流体流动的基本原理及其流动规律解决关问题。以图1-1为煤气洗涤装置为例来说明：流体动力学问题：流体（水和煤气）在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中流动等；流体静力学问题：压差计中流体、水封箱中的水图1-1煤气洗涤装置docin/sundae_meng流体静力学基本方程(Basicequationsoffluidstatics)*本节主要内容流体的密度和压强的概念、单位

3、及换算等；在重力场中的静止流体内部压强的变化规律及其工程应用。*本节的重点重点掌握流体静力学基本方程式的适用条件及工程应用实例。*本节的难点本节点无难点。docin/sundae_meng流体静力学基本方程流体静力学主要研究流体流体静止时其内部压强变化的规律。用描述这一规律的数学表达式，称为流体静力学基本方程式。先介绍有关概念：1.2.1流体的密度单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。以ρ表示，单位为kg/m3。（1-1)式中ρ---流体的密度，kg/m3；m---流体的质量，kg；V---流体的体积，

4、m3。当ΔV→0时，Δm/ΔV的极限值称为流体内部的某点密度。docin/sundae_meng1.2.1.1液体的密度液体的密度几乎不随压强而变化，随温度略有改变，可视为不可压缩流体。纯液体的密度可由实验测定或用查找手册计算的方法获取。混合液体的密度，在忽略混合体积变化条件下，可用下式估算（以1kg混合液为基准），即（1-2）式中ρi---液体混合物中各纯组分的密度，kg/m3；αi---液体混合物中各纯组分的质量分率。流体的密度docin/sundae_meng1.2.1.2气体的密度气体是可压缩的

5、流体，其密度随压强和温度而变化。气体的密度必须标明其状态。纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：（1-3）式中p──气体的绝对压强,Pa(或采用其它单位)；M──气体的摩尔质量,kg/kmol；R──气体常数,其值为8.315；T──气体的绝对温度，K。流体的密度docin/sundae_meng对于混合气体，可用平均摩尔质量Mm代替M。（1-4）式中yi---各组分的摩尔分率（体积分率或压强分率）。(下标"0"表示标准状态)(1-3a

6、)气体的密度或docin/sundae_meng流体的压强及其特性垂直作用于单位面积上的表面力称为流体的静压强,简称压强。流体的压强具有点特性。工程上习惯上将压强称之为压力。在SI中，压强的单位是帕斯卡，以Pa表示。但习惯上还采用其它单位，它们之间的换算关系为：（2）压强的基准压强有不同的计量基准：绝对压强、表压强、真空度。1.2.2.1流体的压强（1）定义和单位.1atm=1.033kgf/cm2=760mmHg=10.33mH2O=1.0133bar=1.0133×105Padocin/sundae

7、_meng绝对压强以绝对零压作起点计算的压强，是流体的真实压强。表压强压强表上的读数，表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，即:表压强＝绝对压强－大气压强　真空度真空表上的读数，表示被测流体的绝对压强低于大气压强的数值，即:真空度＝大气压强－绝对压强绝对压强，表压强，真空度之间的关系见图1-2。图１－２压强的基准和量度流体的压强docin/sundae_meng流体压强的特性流体压强具有以下两个重要特性：①流体压力处处与它的作用面垂直，并且总是指向流体的作用面；②流体中任一点压力的大小与所选定的作

8、用面在空间的方位无关。熟悉压力的各种计量单位与基准及换算关系，对于以后的学习和实际工程计算是十分重要的。docin/sundae_mengzo流体静力学基本方程(Basicequationsoffluidstatics)推导过程使用条件物理意义工程应用1.2.3.1方程式推导图1-3所示的容器中盛有密度为ρ的均质、连续不可压缩静止液体。如流体所受的体积力仅为重力，并取z轴方向与重力方向相反。若以容器底为基准水平面，则液柱的上、