一些基本概念學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1一些一些(yxi)基本概念基本概念第一頁，共55頁。第1頁/共55頁第二頁，共55頁。內(nèi)容提要內(nèi)容提要流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)流體在管內(nèi)的流動(dòng)流體在管內(nèi)的流動(dòng)流體的流動(dòng)現(xiàn)象流體的流動(dòng)現(xiàn)象流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力管路計(jì)算管路計(jì)算流量流量(liling)測(cè)量測(cè)量 流體輸送設(shè)備流體輸送設(shè)備要求要求掌握掌握(zhngw)連續(xù)性方程和能量方程連續(xù)性方程和能量方程能進(jìn)行管路的設(shè)計(jì)計(jì)算能進(jìn)行管路的設(shè)計(jì)計(jì)算第2頁/共55頁第三頁，共55頁。流體的特征：流體的特征：靜止流體不能承受剪應(yīng)力；靜止流體不能承受剪應(yīng)力；不能承受張力不能承受張力(zhngl)，只能承受壓力，只能承受壓力無固定形狀，隨容器的形狀而變化；無固定

2、形狀，隨容器的形狀而變化；在外力作用下其內(nèi)部發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在外力作用下其內(nèi)部發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。流流 體體流體的概念：人們把運(yùn)動(dòng)時(shí)物質(zhì)流體的概念：人們把運(yùn)動(dòng)時(shí)物質(zhì)內(nèi)部各部分會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特內(nèi)部各部分會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特性稱為流動(dòng)性，并把氣體性稱為流動(dòng)性，并把氣體(qt)與與液體統(tǒng)稱為流體。液體統(tǒng)稱為流體。第3頁/共55頁第四頁，共55頁。流體流體(lit)力學(xué)與流體力學(xué)與流體(lit)流動(dòng)流動(dòng)n流體力學(xué)是研究流體在相對(duì)靜止與運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的宏觀基本規(guī)律并研究流體力學(xué)是研究流體在相對(duì)靜止與運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的宏觀基本規(guī)律并研究流體與固體作用的學(xué)科。流體與固體作用的學(xué)科。n流體力學(xué)有許多分支，如流體力學(xué)有許多分

3、支，如”水力學(xué)水力學(xué)“及及”空氣動(dòng)力學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)“等。此外還有更等。此外還有更多的針對(duì)某個(gè)領(lǐng)域的細(xì)分，如對(duì)航空、航海、氣象及水利多的針對(duì)某個(gè)領(lǐng)域的細(xì)分，如對(duì)航空、航海、氣象及水利(shul)方面的方面的分支。分支。n本章介紹范圍主要局限在流體靜力學(xué)、流體在管道內(nèi)流動(dòng)的基本規(guī)律及本章介紹范圍主要局限在流體靜力學(xué)、流體在管道內(nèi)流動(dòng)的基本規(guī)律及流量測(cè)量等方面。流量測(cè)量等方面。第4頁/共55頁第五頁，共55頁。第5頁/共55頁第六頁，共55頁。q掌握關(guān)于流體輸送的基本知識(shí)，學(xué)會(huì)掌握關(guān)于流體輸送的基本知識(shí)，學(xué)會(huì)(xuhu)管路計(jì)算的方法，管路計(jì)算的方法，能為泵或風(fēng)機(jī)的選型提供依據(jù)。能為泵或風(fēng)機(jī)的選型提供

4、依據(jù)。q確定確定(qudng)輸送流體所需要的管徑。輸送流體所需要的管徑。q對(duì)于各單元操作設(shè)備內(nèi)流體流動(dòng)狀況對(duì)過程的影響，具有對(duì)于各單元操作設(shè)備內(nèi)流體流動(dòng)狀況對(duì)過程的影響，具有初步分析的能力，為強(qiáng)化生產(chǎn)和合理設(shè)計(jì)初步分析的能力，為強(qiáng)化生產(chǎn)和合理設(shè)計(jì)(shj)設(shè)備奠定基設(shè)備奠定基礎(chǔ)。礎(chǔ)。q 化工生產(chǎn)中的傳熱、傳質(zhì)過程以及化學(xué)反應(yīng)大都是在流化工生產(chǎn)中的傳熱、傳質(zhì)過程以及化學(xué)反應(yīng)大都是在流體流動(dòng)下進(jìn)行的。流體流動(dòng)狀態(tài)對(duì)這些單元操作有較大影響體流動(dòng)下進(jìn)行的。流體流動(dòng)狀態(tài)對(duì)這些單元操作有較大影響。 q 表表2-1 學(xué)習(xí)流體流動(dòng)的目的學(xué)習(xí)流體流動(dòng)的目的p掌握流體流量、流速及壓強(qiáng)的測(cè)定原理和方法，以便能對(duì)掌

5、握流體流量、流速及壓強(qiáng)的測(cè)定原理和方法，以便能對(duì)操作進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)。操作進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)。第6頁/共55頁第七頁，共55頁。第7頁/共55頁第八頁，共55頁。不可壓縮流體：流體的體積不可壓縮流體：流體的體積(tj)(tj)如果不隨壓力及溫度變化，如果不隨壓力及溫度變化，這種流體稱為不可壓縮流體。這種流體稱為不可壓縮流體。 實(shí)際上流體都是可壓縮的，一般把液體當(dāng)作不可壓縮流體；實(shí)際上流體都是可壓縮的，一般把液體當(dāng)作不可壓縮流體；氣體應(yīng)當(dāng)屬于可壓縮流體。但是，如果壓力或溫度變化率很小氣體應(yīng)當(dāng)屬于可壓縮流體。但是，如果壓力或溫度變化率很小時(shí)，通常時(shí)，通常(tngchng)(tngchng)也可以當(dāng)作不可

6、壓縮流體處理。也可以當(dāng)作不可壓縮流體處理。 可壓縮流體可壓縮流體(lit)(lit)：流體：流體(lit)(lit)的體積如果隨壓力及溫度變化，的體積如果隨壓力及溫度變化，則稱為可壓縮流體則稱為可壓縮流體(lit)(lit)。流體的壓縮性流體的壓縮性第8頁/共55頁第九頁，共55頁。 在研究流體流動(dòng)時(shí)，常將流體視為由無數(shù)在研究流體流動(dòng)時(shí)，常將流體視為由無數(shù)(wsh)流體微團(tuán)組成流體微團(tuán)組成的連續(xù)介質(zhì)。的連續(xù)介質(zhì)。流體微團(tuán)或流體質(zhì)點(diǎn)：流體微團(tuán)或流體質(zhì)點(diǎn)：它的大小與容器或管道相比是微不足道它的大小與容器或管道相比是微不足道(wi b z do)的，的，但是比起分子自由程長度卻要大得多，但是比起分子

7、自由程長度卻要大得多，它包含足夠多的分子，能夠用統(tǒng)計(jì)平均的方法來求出宏觀的參它包含足夠多的分子，能夠用統(tǒng)計(jì)平均的方法來求出宏觀的參數(shù)（如壓力、溫度）。數(shù)（如壓力、溫度）。連續(xù)連續(xù)(linx)性的假設(shè)性的假設(shè)流體介質(zhì)是由連續(xù)流體介質(zhì)是由連續(xù)(linx)的質(zhì)點(diǎn)組成的；的質(zhì)點(diǎn)組成的；質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程的連續(xù)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程的連續(xù)(linx)性。性。連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)模型第9頁/共55頁第十頁，共55頁。 理想流體是對(duì)實(shí)際流體簡(jiǎn)化抽象出來理想流體是對(duì)實(shí)際流體簡(jiǎn)化抽象出來(ch li)(ch li)的一種簡(jiǎn)化模的一種簡(jiǎn)化模型、概念，指不具有粘度，因而流動(dòng)不產(chǎn)生摩擦阻力的流體。型、概念，指不具有粘度，因而流動(dòng)不產(chǎn)

8、生摩擦阻力的流體。 （2 2）理想氣體）理想氣體(l xin q t)(l xin q t)：流動(dòng)時(shí)沒有摩擦阻力的氣：流動(dòng)時(shí)沒有摩擦阻力的氣體。體。 （1）理想液體：不可壓縮，受熱）理想液體：不可壓縮，受熱(shu r)不膨脹的液體。不膨脹的液體。第一節(jié)第一節(jié) 一些基本概念一些基本概念一、理想流體一、理想流體第10頁/共55頁第十一頁，共55頁。當(dāng)溫度等條件變化時(shí)，理想氣體的體積或壓強(qiáng)當(dāng)溫度等條件變化時(shí)，理想氣體的體積或壓強(qiáng)(yqing)(yqing)的變化可用理想氣體方程描述。的變化可用理想氣體方程描述。 PV = nRT = mRT/MR摩爾氣體常數(shù)摩爾氣體常數(shù)(chngsh),8.314

9、Jmol-1k-1, (P用用atm時(shí)時(shí), R為為 0.082m3atmkmolk)m氣體的質(zhì)量氣體的質(zhì)量,kgM氣體的摩爾質(zhì)量氣體的摩爾質(zhì)量, kgmolR= MPacm3mol-1K-1 = kPam3kmol-1K-1= Jmol-1K-1 = calmol-1K-1第11頁/共55頁第十二頁，共55頁。（1）單位體積流體）單位體積流體(lit)的質(zhì)量，稱為流體的質(zhì)量，稱為流體(lit)的密度，其表達(dá)式為的密度，其表達(dá)式為vm式中式中 流體的密度，流體的密度，kg/m3； m 流體的質(zhì)量流體的質(zhì)量(zhling)，kg； v 流體的體積，流體的體積，m3。二、流體的密度二、流體的密度(m

10、d)、相對(duì)密度、相對(duì)密度(md)和和比容比容1.密度密度(md) 第12頁/共55頁第十三頁，共55頁。2.相對(duì)密度相對(duì)密度d指給定條件指給定條件(tiojin)下某一物質(zhì)密度下某一物質(zhì)密度1與另一與另一參考物質(zhì)密度參考物質(zhì)密度2之比之比. d =12 如參考物質(zhì)為如參考物質(zhì)為4時(shí)純水時(shí)純水 ，d相當(dāng)于比重相當(dāng)于比重1mVv 單位質(zhì)量流體的體積單位質(zhì)量流體的體積(tj)，稱為流體的比容，用符號(hào)，稱為流體的比容，用符號(hào)v表示，表示，單位為單位為m3/kg，則，則亦即流體的比容是密度亦即流體的比容是密度(md)的倒的倒數(shù)。數(shù)。3. 比容比容 v第13頁/共55頁第十四頁，共55頁。4、純組分流體、

11、純組分流體(lit)的密度的密度（1）液體的密度）液體的密度對(duì)一定的流體對(duì)一定的流體(lit)，密度是壓力，密度是壓力p和溫度和溫度T的函的函數(shù)，可用下式表示數(shù)，可用下式表示 ：f（p，T） 液體的密度隨壓力的變化甚?。O高壓力下除液體的密度隨壓力的變化甚小（極高壓力下除外），可忽略不計(jì)，但其隨溫度稍有改變。外），可忽略不計(jì)，但其隨溫度稍有改變。 常用液體的密度常用液體的密度附錄（附錄（20） 第14頁/共55頁第十五頁，共55頁。 上式中的上式中的0M/22.4kg/m3為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（即為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（即T0=273 K及及p0=101.3 kPa）下氣體）下氣體(qt)的密度。的密度。換算換算(

12、hun sun)求取求取 000 TppT 在氣體壓力較高、溫度較低時(shí)，氣體的密度在氣體壓力較高、溫度較低時(shí)，氣體的密度(md)(md)需要采用真需要采用真實(shí)氣體狀態(tài)方程式計(jì)算。實(shí)氣體狀態(tài)方程式計(jì)算。氣體的密度隨壓力和溫度的變化較大。當(dāng)壓力不太高、氣體的密度隨壓力和溫度的變化較大。當(dāng)壓力不太高、 溫度不太低時(shí)，氣體的密度可近似地按理想氣體狀態(tài)方溫度不太低時(shí)，氣體的密度可近似地按理想氣體狀態(tài)方 程式計(jì)算：程式計(jì)算：RTpMvmP：Pa； M：Kg/mol； R：8.314 J/Kmol； T：K。 （2）氣體的密度）氣體的密度第15頁/共55頁第十六頁，共55頁。（1）氣體）氣體(qt)混合物混

13、合物:m=pMm/RT Mm My1 + M2y2 + + Mnyn 式中式中 ：M、M2、 Mn 氣體混合物各組分氣體混合物各組分(zfn)的摩爾質(zhì)量；的摩爾質(zhì)量； y1 、 y2 、 yn 氣體混合物各組分氣體混合物各組分(zfn)的摩爾分率。的摩爾分率。5 5、混合物的密度、混合物的密度(md)(md)對(duì)于理想氣體，體積分率與摩爾分率、壓力分率是相等的。對(duì)于理想氣體，體積分率與摩爾分率、壓力分率是相等的。.第16頁/共55頁第十七頁，共55頁。（2）液體混合物）液體混合物 液體混合時(shí)，體積液體混合時(shí)，體積(tj)往往有所改變。若混合前往往有所改變。若混合前后體積后體積(tj)不變，則不變

14、，則1kg混合液的體積混合液的體積(tj)等于各等于各組分單獨(dú)存在時(shí)的體積組分單獨(dú)存在時(shí)的體積(tj)之和，則可由下式求出之和，則可由下式求出混合液體的密度混合液體的密度m。 1、2、，n 液體混合物中各組分的質(zhì)量分率；液體混合物中各組分的質(zhì)量分率； 1、2、，n 液體混合物中各組分的密度，液體混合物中各組分的密度，kg/m3； m 液體混合物的平均密度，液體混合物的平均密度，kg/m3。第17頁/共55頁第十八頁，共55頁。例例1 已知硫酸與水的密度已知硫酸與水的密度(md)分別為分別為1830kg/m3與與998kg/m3，試求含硫酸為，試求含硫酸為60%(質(zhì)量質(zhì)量)的硫酸水溶液的密的硫酸

15、水溶液的密度度(md)。解：應(yīng)用混合液體密度公式，則有解：應(yīng)用混合液體密度公式，則有第18頁/共55頁第十九頁，共55頁。例例2 已知干空氣的組成為：已知干空氣的組成為：O221%、N278%和和Ar1%(均為體積均為體積%)。試求干空氣在壓力試求干空氣在壓力(yl)為為9.81104Pa、溫度為、溫度為100時(shí)的密度。時(shí)的密度。解：解： 首先將攝氏度換算成開爾文：首先將攝氏度換算成開爾文：100273+100=373K求干空氣求干空氣(kngq)的平均分子量：的平均分子量： Mm My1 + M2y2 + + Mnyn Mm =32 0.21+28 0.78+39.9 0.01 =28.96

16、氣體氣體(qt)的平均密度的平均密度為：為：第19頁/共55頁第二十頁，共55頁。1、壓力的定義：、壓力的定義： 垂直作用于流體單位面積上的力，稱垂直作用于流體單位面積上的力，稱為為(chn wi)流體的壓強(qiáng)。習(xí)慣上稱為流體的壓強(qiáng)。習(xí)慣上稱為(chn wi)壓力。作用于整個(gè)面上的力稱為壓力。作用于整個(gè)面上的力稱為(chn wi)總壓力?？倝毫ΑＴ陟o止流體中，從各方向作用于某一點(diǎn)在靜止流體中，從各方向作用于某一點(diǎn)(y din)的壓力大小均相的壓力大小均相等。等。2、壓力的單位、壓力的單位: 帕斯卡帕斯卡, Pa, N/m2 (法定法定(fdng)單位單位); 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓, atm; 某

17、流體柱高度某流體柱高度; bar（巴）或（巴）或kgf/cm2等。等。三、流體的壓力三、流體的壓力第20頁/共55頁第二十一頁，共55頁。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)=101325Pa =10330kgf/m2 =1.033kgf/cm2(bar, 巴巴) =10.33mH2O =760mmHg3.單位單位(dnwi)的換算的換算關(guān)系：關(guān)系：第21頁/共55頁第二十二頁，共55頁。4.壓力壓力(yl)的計(jì)量基準(zhǔn)的計(jì)量基準(zhǔn)以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)，絕對(duì)壓強(qiáng)；以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)，絕對(duì)壓強(qiáng)；以當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的大氣壓為基準(zhǔn)，以當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的大氣壓為基準(zhǔn)， 壓強(qiáng)壓強(qiáng) 當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮寒?dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮?稱為表壓稱為表壓

18、表壓表壓 = 絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力 - 當(dāng)時(shí)大氣壓當(dāng)時(shí)大氣壓 壓強(qiáng)壓強(qiáng) 當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮寒?dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮?稱為真空度稱為真空度 真空度真空度 = 當(dāng)時(shí)大氣壓當(dāng)時(shí)大氣壓 - 絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力例：氯堿工業(yè)例：氯堿工業(yè)(gngy)電解電解2NaCl + 2H2O=Cl2 +H2 + 2NaOHCl2管道管道 比當(dāng)?shù)卮髿鈮盒”犬?dāng)?shù)卮髿鈮盒?510 mmH2O 真空度真空度H2管道管道 比當(dāng)?shù)卮髿鈮捍蟊犬?dāng)?shù)卮髿鈮捍?510 mmH2O 表壓表壓第22頁/共55頁第二十三頁，共55頁。 絕對(duì)壓力、表壓和真空度的關(guān)系絕對(duì)壓力、表壓和真空度的關(guān)系（a）測(cè)定壓力）測(cè)定壓力大氣壓（大氣壓（b）測(cè)定壓力）測(cè)定壓力 將將

19、U形管兩端分別與形管兩端分別與1-1及及2-2相連通，當(dāng)相連通，當(dāng)P1不等于不等于P2 ， 指示指示(zhsh)液出現(xiàn)高度差液出現(xiàn)高度差R ， R為壓強(qiáng)計(jì)的讀數(shù)。為壓強(qiáng)計(jì)的讀數(shù)。 i PA PA 由靜力學(xué)基本由靜力學(xué)基本(jbn)方程式可方程式可得：得： PAP1g(zR) PAP2gzig R由上兩式得到：由上兩式得到：P1g(zR) P2gzig R簡(jiǎn)化：簡(jiǎn)化：P1- P2(i-) g R 若被測(cè)流體為氣體，若被測(cè)流體為氣體，i-i 簡(jiǎn)化：簡(jiǎn)化：P1- P2ig R第32頁/共55頁第三十三頁，共55頁。第33頁/共55頁第三十四頁，共55頁。 微差壓差微差壓差(y ch)計(jì)計(jì) 特點(diǎn)特點(diǎn)(

20、tdin)： 壓差計(jì)內(nèi)裝兩種密度相近(xin jn)，且不互溶指示液A、C，指示液C與流體B也不互溶。 U形管兩端側(cè)臂頂端各裝有擴(kuò)大室，俗稱“小庫”。擴(kuò)大室的內(nèi)徑與U形管內(nèi)徑之比應(yīng)大于10，這樣既使U形管內(nèi)指示液A的液面差R很大，但兩擴(kuò)大室內(nèi)指示液C的液面變化很微小，可認(rèn)為維持等高。 U形管壓差計(jì) ，若所測(cè)壓強(qiáng)差很小，讀數(shù)R就很小，難以準(zhǔn)確讀數(shù)。用微差壓差計(jì)來放大讀數(shù)R。 P1- P2(i-) g RiiH1H2第34頁/共55頁第三十五頁，共55頁。 Pa P2igH2 PaP1igH1igR P2igH2P1igH1igR P2P1ig(H1H2) igR (ii) gRi重指示重指示(z

21、hsh)液密度液密度i輕指示輕指示(zhsh)液密度液密度 iiH1H2第35頁/共55頁第三十六頁，共55頁。（2）液位的測(cè)量）液位的測(cè)量測(cè)量液位，了解容器內(nèi)液體的貯測(cè)量液位，了解容器內(nèi)液體的貯存量或控制設(shè)備內(nèi)的液面存量或控制設(shè)備內(nèi)的液面原理：遵循靜止流體內(nèi)部壓強(qiáng)變?cè)恚鹤裱o止流體內(nèi)部壓強(qiáng)變化的規(guī)律化的規(guī)律原始液位計(jì)是在容器壁底部及液原始液位計(jì)是在容器壁底部及液面上方器壁各開一小孔，用玻面上方器壁各開一小孔，用玻璃管將兩孔連接，玻璃管內(nèi)指璃管將兩孔連接，玻璃管內(nèi)指示示(zhsh)液面高度即容器內(nèi)液液面高度即容器內(nèi)液位高度。位高度。第36頁/共55頁第三十七頁，共55頁。第37頁/共55頁第

22、三十八頁，共55頁。（3 3）液封）液封在化工生產(chǎn)中，為了控制設(shè)備內(nèi)在化工生產(chǎn)中，為了控制設(shè)備內(nèi)氣體壓力不超過規(guī)定的數(shù)值，氣體壓力不超過規(guī)定的數(shù)值，常常裝有安全液封（或稱為水常常裝有安全液封（或稱為水封）裝置。封）裝置。其作用是當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過規(guī)定其作用是當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過規(guī)定值時(shí)，氣體就從液封管排出值時(shí)，氣體就從液封管排出(pi ch)(pi ch)，以確保設(shè)備操作，以確保設(shè)備操作的安全。的安全。若設(shè)備要求壓力不超過若設(shè)備要求壓力不超過P P（表壓），（表壓），按靜力學(xué)基本方程式，則水封按靜力學(xué)基本方程式，則水封管插入液面下的深度管插入液面下的深度h h為為 h hP P(水水g)g)nP72

23、,題題5第38頁/共55頁第三十九頁，共55頁。例例4 4：水平管道中兩點(diǎn)間連接一：水平管道中兩點(diǎn)間連接一U U形壓差計(jì)，指示液為汞。已知形壓差計(jì)，指示液為汞。已知壓差計(jì)的讀數(shù)壓差計(jì)的讀數(shù)(dsh)(dsh)為為30mm30mm，試分別計(jì)算管內(nèi)流體為（，試分別計(jì)算管內(nèi)流體為（1 1）水）水；（；（2 2）壓力為）壓力為101.3kPa101.3kPa、溫度為、溫度為2020的空氣時(shí)壓力差。的空氣時(shí)壓力差。 PaRgp2 .370881. 903. 0)100013600()(0333/206. 1)20273(31. 81029103 .101mkgRTpMPaRgp1 .400281. 90

24、3. 0)206. 113600()(0Rgp0解：（解：（1） （2）空氣密度）空氣密度 空氣密度較小，第39頁/共55頁第四十頁，共55頁。例例5：如附圖所示，常溫水在管道中流過。為測(cè)定：如附圖所示，常溫水在管道中流過。為測(cè)定a、b兩點(diǎn)的壓力差，安兩點(diǎn)的壓力差，安裝一裝一U型壓差計(jì)，試計(jì)算型壓差計(jì)，試計(jì)算a、b兩點(diǎn)的壓力差為若干？已知水與汞的密度兩點(diǎn)的壓力差為若干？已知水與汞的密度(md)分別為分別為1000kg/m3及及13600kg/m3，R=0.1m。第40頁/共55頁第四十一頁，共55頁。解：取管道截面解：取管道截面a、b處壓力處壓力(yl)分別為分別為pa與與pb。根據(jù)連續(xù)、靜止

25、的。根據(jù)連續(xù)、靜止的同一液體內(nèi)同一水平面上各點(diǎn)壓力同一液體內(nèi)同一水平面上各點(diǎn)壓力(yl)相等的原理，則相等的原理，則 p1p1 （a）p1paxH2Ogp1=RHgg+p2=RHgg+p2=RHgg+pb（Rx）H2Og根據(jù)根據(jù)(gnj)式（式（a）papbxH2OgRHgg（Rx）H2OgRHggRH2Og0.1(13600-1000) 9.81=1.24 104Pa第41頁/共55頁第四十二頁，共55頁。例例6：為了確定容器中石油產(chǎn)品的液面，采用如附圖：為了確定容器中石油產(chǎn)品的液面，采用如附圖(f t)所示所示的裝置。壓縮空氣用調(diào)節(jié)閥的裝置。壓縮空氣用調(diào)節(jié)閥1調(diào)節(jié)流量，使其流量控制得很小調(diào)

26、節(jié)流量，使其流量控制得很小，只要在鼓泡觀察器，只要在鼓泡觀察器2內(nèi)有氣泡緩慢逸出即可。因此，氣體通內(nèi)有氣泡緩慢逸出即可。因此，氣體通過吹氣管過吹氣管4的流動(dòng)阻力可忽略不計(jì)。吹氣管內(nèi)壓力用的流動(dòng)阻力可忽略不計(jì)。吹氣管內(nèi)壓力用U管壓差計(jì)管壓差計(jì)3來測(cè)量。壓差計(jì)讀數(shù)來測(cè)量。壓差計(jì)讀數(shù)R的大小，反映貯罐的大小，反映貯罐5內(nèi)液面高度。指示內(nèi)液面高度。指示液為汞。液為汞。（1）分別由）分別由a管或由管或由b管輸送空氣時(shí)，壓差計(jì)讀數(shù)分別為管輸送空氣時(shí)，壓差計(jì)讀數(shù)分別為R1或或R2，試推導(dǎo)，試推導(dǎo)R1、R2分別同分別同Z1、Z2的關(guān)系。的關(guān)系。 （2）當(dāng)（）當(dāng)（Z1Z2）1.5m，R10.15m，R20.06

27、m時(shí)，試時(shí)，試求石油產(chǎn)品的密度求石油產(chǎn)品的密度P及及Z1。 第42頁/共55頁第四十三頁，共55頁。解解 （1）在本例附圖所示的流程）在本例附圖所示的流程(lichng)中，由于空氣通往石油產(chǎn)品時(shí)，中，由于空氣通往石油產(chǎn)品時(shí)，鼓泡速度很慢，可以當(dāng)作靜止流體處理。因此可以從壓差計(jì)讀數(shù)鼓泡速度很慢，可以當(dāng)作靜止流體處理。因此可以從壓差計(jì)讀數(shù)R1，求出，求出液面高度液面高度Z1，即，即 （a）pHgRz11（b）pHgRz22（2）將式（）將式（a）減去式（）減去式（b）并經(jīng)整理得）并經(jīng)整理得 32121/816136005 . 106. 015. 0mkgzzRRHgpmz5 . 28161360

28、015. 01第43頁/共55頁第四十四頁，共55頁。（2）質(zhì)量流量）質(zhì)量流量(liling) (mass flow rate) qm, kg/s 單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的質(zhì)量，稱為質(zhì)量單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的質(zhì)量，稱為質(zhì)量流量流量(liling)，以，以qm表示，其單位為表示，其單位為kg/s。體積流量。體積流量(liling)與質(zhì)量流量與質(zhì)量流量(liling)之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： qm=qV （1）體積流量）體積流量 （volumetric flow rate）qV, m3/s 單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的體積，稱為單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的體積，稱為(

29、chn wi)體積流量，以體積流量，以qV表示，其單位為表示，其單位為m3/s。五、五、 流量流量(liling)(liling)和流和流速速1.流量流量第44頁/共55頁第四十五頁，共55頁。 實(shí)驗(yàn)證明，流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于流體具有粘性，管道橫截實(shí)驗(yàn)證明，流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于流體具有粘性，管道橫截面上流體質(zhì)點(diǎn)速度面上流體質(zhì)點(diǎn)速度(sd)是沿半徑變化的。管道中心流速最大，愈靠是沿半徑變化的。管道中心流速最大，愈靠管壁速度管壁速度(sd)愈小，在緊靠管壁處，由于液體質(zhì)點(diǎn)粘附在管壁上，愈小，在緊靠管壁處，由于液體質(zhì)點(diǎn)粘附在管壁上，其速度其速度(sd)等于零。等于零。質(zhì)點(diǎn)的流速：?jiǎn)挝毁|(zhì)點(diǎn)的流

30、速：?jiǎn)挝?dnwi)時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)經(jīng)的距離。的距離。 （1）流速）流速(li s) (average velocity) v, m/s2.流速流速第45頁/共55頁第四十六頁，共55頁。 平均速度平均速度: : 一般以管道一般以管道(gundo)(gundo)截面積除體積流量所得截面積除體積流量所得的值，來表示流體在管道的值，來表示流體在管道(gundo)(gundo)中的速度。此種速度稱為中的速度。此種速度稱為平均速度，簡(jiǎn)稱流速。平均速度，簡(jiǎn)稱流速。 v vqV/AqV/A流量與流速關(guān)系流量與流速關(guān)系(gun x)為：為： qm=qV=Av 式

31、中式中 A 管道的截面積，管道的截面積，m2第46頁/共55頁第四十七頁，共55頁。3、管徑的初選、管徑的初選(ch xun) 一般一般(ybn)管道的截面均為圓形，以管道的截面均為圓形，以d表示管道的內(nèi)徑，則表示管道的內(nèi)徑，則d24qv(v) d4qv(v)12 流速流速 ，d，阻力，阻力 ，操作費(fèi)用，操作費(fèi)用 流速流速 ，d，管路費(fèi)用，管路費(fèi)用 每種流體的適宜流速范圍見每種流體的適宜流速范圍見29頁表頁表2-2管子有一定規(guī)格，以公稱直徑管子有一定規(guī)格，以公稱直徑Dg表示，水管、煤氣管的規(guī)格見表表示，水管、煤氣管的規(guī)格見表2-3無縫鋼管尺寸無縫鋼管尺寸 AB A外徑外徑 B壁厚壁厚 d內(nèi)內(nèi)=

32、A-2B 第47頁/共55頁第四十八頁，共55頁。例例7 7：某廠要求安裝一根輸水量為：某廠要求安裝一根輸水量為30m3/h30m3/h的管道的管道(gundo)(gundo)，試選擇合適的管徑。，試選擇合適的管徑。mmm77077.08.10.78530/3600dvq0.785vd解：管內(nèi)徑為解：管內(nèi)徑為 選取水在管內(nèi)的流速選取水在管內(nèi)的流速(li s)u(li s)u1.8m/s (1.8m/s (自來水自來水1-1.5, 1-1.5, 水及低粘度液體水及低粘度液體1.5-3.0 )1.5-3.0 )第48頁/共55頁第四十九頁，共55頁。 查表中管道規(guī)格，確定選用查表中管道規(guī)格，確定選用(xunyng)Dg80(xunyng)Dg80（外徑（外徑88.5mm88.5mm，壁厚，壁厚4mm4mm）的管子，則其內(nèi)徑為）的管子，則其內(nèi)徑為 d=88.5-(4 d=88.5-(42)2)80.5mm80.5mm0.0805m 0.0805m v22q300.785d0.785 (0.0805)3600v1.62m/s因此，水在輸送管內(nèi)的實(shí)際操作流速為