工程流体力学-第一章 流体流动ppt课件.ppt

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1、第一章流体流动2021/7/311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。概述2021/7/312①研究流体流动问题的重要性流体流动与输送是最普遍的化工单元操作之一；研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的重要基础。2021/7/313②连续介质假定假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备尺寸、远大于分子自由程。工程意义：利用连

2、续函数的数学工具，从宏观研究流体。2021/7/314③流体的可压缩性不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液体；可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化，如气体。实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不可压缩流体；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。2021/7/315流体静力学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。第一节流体静力学2021/7/316垂直作用于流体单位面积上的力，称为流体的压强，简称

3、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/m2(法定单位);标准大气压,atm;某流体液柱高度;bar（巴）或kgf/cm2等。一、压力2021/7/3171标准大气压(atm)=101300Pa=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2=1.013bar=10.33mH2O=760mmHg换算关系：2021/7/3181工程大气压(at)=98070Pa=10000kgf/m2=1kgf/cm2=0.9807bar=10mH2O=735.6mmHg

4、1kgf/cm2=1工程大气压（at)2021/7/319压力可以有不同的计量基准。绝对压力（absolutepressure）：以绝对真空(即零大气压)为基准。表压(gaugepressure)：以当地大气压为基准。它与绝对压力的关系，可用下式表示：表压＝绝对压力－大气压力真空度（vacuum）：当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压的数值，即：真空度＝大气压力－绝对压力注意：此处的大气压力均应指当地大气压。在本章中如不加说明时均可按标准大气压计算。2021/7/3110图绝对压力、表压和真空度的关系（a）测定压力>大气压（b）测定压力<

5、大气压绝对压力测定压力表压大气压当时当地大气压（表压为零）绝对压力为零真空度绝对压力测定压力（a）（b）2021/7/31112021/7/3112流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反；作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。静压力的特性2021/7/3113二、流体的密度与比体积（一）密度单位体积流体的质量。kg/m31.单组分密度液体密度仅随温度变化（极高压力除外），其变化关系可从手册中查得。2021/7/3114气体当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算：注意：手册中查得的气体密度均

6、为一定压力与温度下之值，若条件不同，则需进行换算。2021/7/3115上式中的ρ0＝M/22.4kg/m3为标准状态（即T0=273K及p0=133.3Pa）下气体的密度。气体密度也可按下式计算在气体压力较高、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。2021/7/31162.混合物的密度混合气体各组分在混合前后质量不变，则有——气体混合物中各组分的体积分数。或——混合气体的平均摩尔质量；——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。2021/7/3117混合液体假设各组分在混合前后体积不变，则有——液体混合物中各组分的质量分数。（二）比

7、体积（比容）单位质量流体的体积。m3/kg亦即流体的比容是密度的倒数。2021/7/3118（三）比重d比重(相对密度)：某物质的密度与4℃下的水的密度的比值，用d表示。高精度电子比重天平PZ-B-5型液体比重天平(精密)2021/7/3119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2021/7/3120例1-2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

8、：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+…+Mnyn