化工原理課件：1-1 流體流動(dòng)

1、第一章 流體流動(dòng)按是否可忽略分子間作用力分為 理想流體 黏性（實(shí)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(diǎn)討論不可壓縮牛頓型流體在管內(nèi)流動(dòng)的有關(guān)問(wèn)題。 流動(dòng)性、 無(wú)固定形狀、 流動(dòng)時(shí)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(dòng) 教學(xué)內(nèi)容：流體靜力學(xué)管內(nèi)流體流動(dòng)的基本方程管內(nèi)流體流動(dòng)現(xiàn)象管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦阻力損失管路計(jì)算流量的測(cè)定1 流體流動(dòng)流體靜力學(xué)是研究流體在外力作用下的平衡規(guī)律。流體靜力學(xué)的主要應(yīng)用 壓強(qiáng)或壓強(qiáng)差的測(cè)量 液位的測(cè)量 液封高度的計(jì)算本節(jié)主要討論流體靜力學(xué)的基本原理及其應(yīng)用。1.1 流體靜力

2、學(xué)1.1 流體靜力學(xué)流體的壓力流體的密度與比體積流體靜力學(xué)基本方程流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)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(qiáng)，俗稱壓力。以p表示，單位為Pa。 注意其他壓力單位，熟練進(jìn)行換算。 在連續(xù)靜止的流體內(nèi)部，壓強(qiáng)為位置的連續(xù)函數(shù)，任一點(diǎn)的壓強(qiáng)與作用面垂直，且在各個(gè)方向都有相同的數(shù)值。1.1.1 流體的壓力以絕對(duì)真空為基準(zhǔn) 絕對(duì)壓強(qiáng)，是流體的真實(shí)壓強(qiáng)。壓強(qiáng)的基準(zhǔn)以大氣壓強(qiáng)為基準(zhǔn) 表壓強(qiáng) = 絕對(duì)壓強(qiáng) 大氣壓強(qiáng) 真空度 = 大氣壓強(qiáng) 絕對(duì)壓強(qiáng)1.1.1 流體的壓力 絕對(duì)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(duì)零壓線大氣壓線AB真空度絕對(duì)壓

3、強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)表壓強(qiáng)解：進(jìn)口絕對(duì)壓力 出口絕對(duì)壓力 進(jìn)出口壓力差 注意：計(jì)算壓力差時(shí)壓力采用相同基準(zhǔn)！1.1.1 流體的壓力例1-1 某設(shè)備進(jìn)出口的表壓分別為-12kPa和157kPa，若當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?01.3kPa，試求此設(shè)備進(jìn)出口的絕對(duì)壓力及進(jìn)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)：z1GP2P1P0z21.1.3 流體靜力學(xué)基本方程靜止時(shí)合力為零化簡(jiǎn)得如上端面取為液面，上方壓力為p0，則對(duì)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(xué)基本方程式。流體靜力學(xué)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(diǎn)的靜壓強(qiáng)相等。 傳遞定律 當(dāng)液面上方壓力改變時(shí)，液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓強(qiáng)也以同樣大小變化。 可用液柱高度表示壓強(qiáng)（或壓強(qiáng)差）大小。 1.1.3 流體靜力學(xué)基本方程當(dāng)Z=0時(shí)則有 (1

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

6、R=100mmHg，試計(jì)算a、b兩點(diǎn)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(xué)基本方程知于是：為防止有毒的水銀蒸氣擴(kuò)散到大氣中，于開(kāi)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(jì)測(cè)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：