第一章绪论和流体力学基础ppt课件.ppt

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1、第一章绪论和流体力基础第二节流体静力学基础流体的特征：具有流动性。即抗剪和抗张的能力很小；无固定形状，随容器的形状而变化；在外力作用下其内部发生相对运动。流体:在剪应力作用下能产生连续变形的物体称为流体。如气体和液体。引言流体的输送：根据生产要求，往往要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备，从而完成流体输送的任务，实现生产的连续化。压强、流速和流量的测量：以便更好的掌握生产状况。为强化设备提供适宜的流动条件：除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流体流动下进行的，以便降低传递阻力，减小设

2、备尺寸。流体流动状态对这些单元操作有较大影响。流体的研究意义在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微团组成的连续介质。流体微团或流体质点：它的大小与容器或管道相比是微不足道的，但是比起分子自由程长度却要大得多，它包含足够多的分子，能够用统计平均的方法来求出宏观的参数（如压力、温度），从而使我们可以观察这些参数的变化情况。连续性的假设流体介质是由连续的质点组成的；质点运动过程的连续性。流体的研究方法不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变化，这种流体称为不可压缩流体。实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不可压缩流体；

3、气体应当属于可压缩流体。但是，如果压力或温度变化率很小时，通常也可以当作不可压缩流体处理。可压缩流体：流体的体积如果随压力及温度变化，则称为可压缩流体。流体的压缩性流体静力学是研究流体在外力作用下达到平衡的规律。作用在流体上的力有质量力和表面力。质量力：作用于流体每个质点上的力，与流体的质量成正比，如：重力和离心力。表面力：作用于流体质点表面的力，其大小与表面积成正比，如：压力和剪力。单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为（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，m3。不

4、同的流体密度是不同的，对一定的流体，密度是压力p和温度T的函数，可用下式表示：ρ＝f（p，T）（1-2）1流体的物理特性1.1密度ρ液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略不计，但其随温度稍有改变。气体的密度随压力和温度的变化较大。式中p——气体的压力，kN/m2或kPa；T——气体的绝对温度，K；M——气体的分子量，kg/kmol；R——通用气体常数，8.314kJ/kmol·K。(1-3)当压力不太高、温度不太低时，气体的密度可近似地按理想气体状态方程式计算：上式中的ρ0＝M/22.4,kg/m3为标准状态

5、（即T0=273K及p0=133.3Pa）下气体的密度。气体密度也可按下式计算(1-4)在气体压力较高、温度较低时，气体的密度需要采用真实气体状态方程式计算。气体混合物:当气体混合物的温度、压力接近理想气体时，仍可用式(1-3)计算气体的密度。气体混合物的组成通常以体积分率表示。对于理想气体，体积分率与摩尔分率、压力分率是相等的。Mm＝M１y1+M2y2+…+Mnyn(1-6)式中：M１、M2、…Mn——气体混合物各组分的分子量；y1、y2、…yn——气体混合物各组分的摩尔分率。液体混合物:液体混合时，体积往往有所改变。若

6、混合前后体积不变，则1kg混合液的体积等于各组分单独存在时的体积之和，则可由下式求出混合液体的密度ρm。式中α1、α2、…，αn——液体混合物中各组分的质量分率；ρ1、ρ2、…，ρn——液体混合物中各组分的密度，kg/m3；ρm——液体混合物的平均密度，kg/m3。单位质量流体的体积，称为流体的比容，用符号v表示，单位为m3/kg，则亦即流体的比容是密度的倒数。1.2比容v例1-1已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%(质量)的硫酸水溶液的密度。解：应用混合液体密度公式，则有例1-

7、2已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%(均为体积%)。试求干空气在压力为9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。解：首先将摄氏度换算成开尔文：100℃＝273+100=373K求干空气的平均分子量：Mm＝M１y1+M2y2+…+MnynMm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01=28.96气体的平均密度为：垂直作用于流体单位面积上的力，称为流体的压强，简称压强。习惯上称为压力。作用于整个面上的力称为总压力。在静止流体中，从各方向作用于某一点的压力大小均相等。压力的单位:帕斯卡,Pa,N/

8、m2(法定单位);标准大气压,atm;某流体在柱高度;bar（巴）或kgf/cm2等。1.3压力1标准大气压(atm)=101300Pa=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2(bar,巴)=10.33mH2O=760mmHg换算关系：压力可以有不同的计量基准。绝对压力（absolutepre