化工原理第一章 流体流动.ppt

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1、第一节流体静力学第一章流体流动章总目录第二节流体流动的基本方程式第四节管内流体流动的摩擦阻力损失第三节管内流体流动现象第七节流体输送机械第五节管路计算第六节流量的测定第一节流体静力学一流体的基本性质流体：具有流动性的物体--气体和液体。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。1.压力:流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的压强，也称为压力。标准大气压：1atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O压力有不同的计量基准：绝对压

2、力、表压和真空度。表压=绝对压力-大气压真空度=大气压-绝对压力真空度=-表压绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度大气压绝对压力以绝对真空为基准测得的压力。表压或真空度以大气压为基准测得的压力。例1-1用真空表测量某台离心泵进口的真空度为30kPa，出口压力表测量的表压为350kPa。设当地大气压为101kPa，求他们的绝对压力。2.密度：单位体积流体的质量。相对密度d：液体密度与4℃水的密度之比。r4℃水=1000kg/m3例1-2氮氢混合气体中的N2与H2的体积比为1:3，试求氮氢混合气体在压力100kP

3、a（绝对压力）和温度25℃时的密度。例1-3已知硫酸与水混合液中硫酸的质量分数为0.6。试求混合液在20℃下的密度。3.比体积:单位质量流体的体积，单位为m3/kg。液柱受力分析：(1)上表面受向下的压力为(2)下表面受向上的压力为(3)重力二.流体静力学基本方程式在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上的各点压力相等，称为等压面。三.流体静力学基本方程式的应用（一）压力测量1.U形管液柱压差计测量气体时，r<

4、型压差计，指示液为汞已知压差计的读数100mmHg，试计算a、b两点的压力差为多少？已知水与汞的密度分别为1000kg/m3及13600kg/m3。1″2.斜管压差计R′＝R/sina，a越小，sina越小，R′值越大，误差越小。3.微差压差计rbrara-rb愈小，R愈大，故选两种密度接近的指示液。（二）液面测定当液面达到最高液位，R读数零气体例1-5.欲知某地下油品贮槽的液位h，采用图示装置在地面上进行测量。测量时控制氮气的流量使观察瓶内产生少许气泡。已知油品的密度为850kg／m3。并铡得水银压强计的

5、读数R为150mm，同贮槽内的液位h等于多少?（三）确定液封高度为了安全，实际安装的管子插入液面的深度比上式略低气体压力p(表压)h水第二节流体流动中的基本方程式一.流量与流速1.流量体积流量：单位时间内流体流经管道任一截面的体积，单位是m3/s质量流量：单位时间内流体流经管道任一截面的质量，单位是kg/s2.流速平均流速（流速）u：单位时间内液体质点在流动方向上所流经的距离m/s。质量流速w:单位时间内流体流过管道单位截面积的质量kg/(m2s)。一般液体的流速为0.5～3m/s，气体的流速为10～30m

6、/s。3.管路的直径例1-6某食品厂混合液用泵输送，要求每小时输送混合液9.0×104kg，流速为1.5m/s，20℃时此混合液体的相对密度为1.06。式估算并选择管道的直径。二.稳态流动与非稳态流动1.稳态流动：流体流动时的任一点上的流速、压力等有关物理量不随时间而变化。反之，非稳态流动。溢流液面恒定稳态流动非稳态流动质量守恒定律2.连续性方程例1-5设图1-11中，管内径d1=10cm，d2=5cm，大管流量为8L/s，求各段水管内平均流速。三.伯努利方程式1.伯努利方程式位能gZ：单位质量（1kg）流

7、体所具有的位能J/kg动能u2/2：单位质量（1kg）流体所具有的动能J/kg静压能p/r：单位质量（1kg）流体所具有的静压能J/kg伯努利方程式—理想流体单位质量流体所具有的能量J/kg单位重量流体所具有的能量J/N=m位能动能静压能单位:J/kg理想流体机械能衡算式---能量压头:单位重量流体所具有的能量位压头动压头静压头单位:J/N=m(1).机械能损失（压头损失）2.实际流体机械能衡算式(2)外加机械能W，单位：J/kg机械能损失外加机械能单位:J/kg实际流体机械能衡算式---能量压头损失外加压

8、头单位:J/N实际流体机械能衡算式----压头例1-8用泵将贮槽中的稀碱液送到蒸发器中进行浓缩，如图所示。已知离心泵的进口管尺寸为89mm×3.5mm，出口管尺寸为76mm×3mm。混合液在进口管的流速为1.5m/s，贮槽中的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7m，混合液经管路系统的能量损失40J/kg，蒸发器内蒸发压力（表压）20kpa，碱液的密度为1100kg/m3，试计算所需外加机械能。(1)选取截面两截面之间