化工原理課件：1-1 流體流動

1、第一章 流體流動按是否可忽略分子間作用力分為 理想流體 黏性（實際）流體按流變特性分 牛頓型流體 非牛頓型流體按壓縮性可分為 不可壓縮流體 可壓縮流體流體分類： 流體特征： 本章重點討論不可壓縮牛頓型流體在管內(nèi)流動的有關(guān)問題。 流動性、 無固定形狀、 流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦按狀態(tài)分為 氣體 液體 超臨界流體1 流體流動 教學內(nèi)容：流體靜力學管內(nèi)流體流動的基本方程管內(nèi)流體流動現(xiàn)象管內(nèi)流體流動的摩擦阻力損失管路計算流量的測定1 流體流動流體靜力學是研究流體在外力作用下的平衡規(guī)律。流體靜力學的主要應用 壓強或壓強差的測量 液位的測量 液封高度的計算本節(jié)主要討論流體靜力學的基本原理及其應用。1.1 流體靜力

2、學1.1 流體靜力學流體的壓力流體的密度與比體積流體靜力學基本方程流體靜力學基本方程式的應用主要內(nèi)容：定義與單位 垂直作用于流體單位面積上的力稱為流體的壓強，俗稱壓力。以p表示，單位為Pa。 注意其他壓力單位，熟練進行換算。 在連續(xù)靜止的流體內(nèi)部，壓強為位置的連續(xù)函數(shù)，任一點的壓強與作用面垂直，且在各個方向都有相同的數(shù)值。1.1.1 流體的壓力以絕對真空為基準 絕對壓強，是流體的真實壓強。壓強的基準以大氣壓強為基準 表壓強 = 絕對壓強 大氣壓強 真空度 = 大氣壓強 絕對壓強1.1.1 流體的壓力 絕對壓力、表壓及真空度的關(guān)系如圖所示。1.1.1 流體的壓力絕對零壓線大氣壓線AB真空度絕對壓

3、強絕對壓強表壓強解：進口絕對壓力 出口絕對壓力 進出口壓力差 注意：計算壓力差時壓力采用相同基準！1.1.1 流體的壓力例1-1 某設備進出口的表壓分別為-12kPa和157kPa，若當?shù)卮髿鈮毫?01.3kPa，試求此設備進出口的絕對壓力及進出口壓力差各為多少？（1）密度 單位體積流體所具有的質(zhì)量稱為密度，以表示，單位為kg/m3。 液體的密度隨壓力變化不大，常視為不可壓縮流體。理想溶液的密度可由下式估算 相對密度：液體密度與4水的密度之比值。1.1.2 流體的密度與比體積 (1) 密度 理想氣體的密度： 標準狀況下 ，其它狀態(tài)下 混合氣體的密度1.1.2 流體的密度與比體積(2) 比體積

4、 單位質(zhì)量流體的體積稱為流體的比體積(或比容)，用表示，單位為m3/kg。 流體的比體積是密度的倒數(shù)。1.1.2 流體的密度與比體積方程推導：z1GP2P1P0z21.1.3 流體靜力學基本方程靜止時合力為零化簡得如上端面取為液面，上方壓力為p0，則對于高度為h的液柱，下端面壓力 (A)(B) (A)式和(B)式均稱為流體靜力學基本方程式。流體靜力學方程的理解： 等壓面 在靜止的、連續(xù)的同一種液體內(nèi)，處于同一水平面上各點的靜壓強相等。 傳遞定律 當液面上方壓力改變時，液體內(nèi)部各點的壓強也以同樣大小變化。 可用液柱高度表示壓強（或壓強差）大小。 1.1.3 流體靜力學基本方程當Z=0時則有 (1

5、) 壓力（差）測量 U形管液柱壓差計 1.1.4 流體靜力學基本方程式的應用 斜管壓差計 (1) 壓力（差）測量 1.1.4 流體靜力學基本方程式的應用 微差壓差計 (1) 壓力（差）測量 1.1.4 流體靜力學基本方程式的應用(2) 液位測量 1.1.4 流體靜力學基本方程式的應用(3) 確定液封高度 p1.1.4 流體靜力學基本方程式的應用 流體靜力學方程的適用條件： 重力場中靜止的、連續(xù)的同一種不可壓縮流體。 流體靜力學方程應用問題求解的要點： 確定等壓面。強 調(diào)1.1 流體靜力學 例1-2 如圖，常溫水在管路中流過，為測定a、b兩點的壓力差，安裝一U形壓差計，指示液為汞。已知壓差計讀數(shù)

6、R=100mmHg，試計算a、b兩點的壓力差為若干？已知水與汞的密度為1000kg/m3及13600kg/m3。 解：確定等壓面1-1-1、2-2，即由流體靜力學基本方程知于是：為防止有毒的水銀蒸氣擴散到大氣中，于開口側(cè)水銀面上灌有一段R=0.02m的水。純乙醇溶液密度 為789kg/m3，水的密度 為1000kg/m3，水銀密度 為13600kg/m3。求水溶液高度h2。例1-3 如圖示，用水銀U管壓差計測量液層高度。敞口槽內(nèi)盛有密度為800kg/m3的油品及乙醇摩爾濃度為0.2的乙醇水溶液，油與水溶液不互溶，油層在上。已知油層高度為0.4m(h1)，器底與左側(cè)指示劑液面間的垂直距離h3=0.6m，指示劑兩液面差R=0.2m，mn解：