化工原理課件

1、第一章 流體流動 Fluid Flow,概述,流體流動所涉及基本物理量,流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用,青島科技大學(xué)本科生課程,1,第一章 流體流動,概述,流體特征： Nature of fluids,流動性：抗剪、抗張的能力很小,無固定形狀,在外力作用下，內(nèi)部發(fā)生相對運(yùn)動,青島科技大學(xué)本科生課程,2,第一章 流體流動,一. 應(yīng)用（研究流體流動基本原理的應(yīng)用）,流體輸送,計(jì)算能量，選擇輸送機(jī)械,壓力、溫度、流量的測定,青島科技大學(xué)本科生課程,3,第一章 流體流動,二. 本章討論的前提連續(xù)性假設(shè),視流體為由無數(shù)質(zhì)點(diǎn)（分子集團(tuán)）所組成的連續(xù)介質(zhì)。,流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)）的特點(diǎn)：,宏觀上足夠小 以致于可

2、將其看成一個(gè)幾何上沒有維度的點(diǎn)；,相對微觀分子足夠大 表現(xiàn)出大量分子的統(tǒng)計(jì)學(xué)性質(zhì)；,青島科技大學(xué)本科生課程,4,第一章 流體流動,第一節(jié) 流體靜力學(xué)基本方程,1密度 (Density):單位質(zhì)量流體所具有的質(zhì)量 用表示，屬于物性,一流體靜力學(xué)所涉及主要物理量（密度、比容、比重、重度）,SI: 【kg/m3】,同一種流體：,青島科技大學(xué)本科生課程,5,第一章 流體流動,1、液體的密度,壓力影響較小，可視為不可壓縮性流體,獲取,的方法：,純組分：查物性數(shù)據(jù)手冊,混合液體：公式計(jì)算,以單位質(zhì)量流體（1kg）為基準(zhǔn)：,混合前后體積不變：,其中：,為組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù),青島科技大學(xué)本科生課程,6,第一章

3、流體流動,例1：計(jì)算293K時(shí)60（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的醋酸水溶液的密度。,解：,查取293K時(shí)， 998 kg/m3， 1049 kg/m3,故 293K時(shí)醋酸水溶液的密度為：,青島科技大學(xué)本科生課程,7,第一章 流體流動,2、氣體的密度,可壓縮性流體：,計(jì)算氣體密度時(shí)，注意：,必須表明氣體的狀態(tài),存在標(biāo)準(zhǔn)狀況下及操作條件下的密度之間的轉(zhuǎn)換,在壓強(qiáng)不太高（ 10atm），溫度不太低時(shí)，按理想氣體處理,青島科技大學(xué)本科生課程,8,第一章 流體流動,（a）理想氣體 的求取,由理想氣體狀態(tài)方程：,青島科技大學(xué)本科生課程,9,第一章 流體流動,（b）理想氣體混合物 的求取,以單位體積混合氣為基準(zhǔn)：,各組分的

4、體積分?jǐn)?shù),前提是：,混合前后氣體的質(zhì)量相等,另外：,青島科技大學(xué)本科生課程,10,第一章 流體流動,例2 在鹽酸制造過程中，氯化氫氣體混合物（其中含25 HCl；75空氣，均為體積百分?jǐn)?shù)），在50oC及743mmHg (絕壓)的條件下進(jìn)入吸收塔，試計(jì)算氣體混合物的密度。,解：已知 MHCl=36.5 M空氣29，yHCl=0.25，yair=0.75 T=273+50=323K, P=743mmHg,Mm=30.875,1.14 kg/m3,青島科技大學(xué)本科生課程,11,第一章 流體流動,2、比容（ ）,定義：單位質(zhì)量流體的體積,【 m3/kg 】,3、比重 （d）,定義：相對密度,: 4oC

5、時(shí)水的密度，1000 kg/m3,4、重度 （ ）,定義：單位體積流體的重量,【 kgf/m3】,青島科技大學(xué)本科生課程,12,第一章 流體流動,二、壓強(qiáng)(pressure),1、定義：,單位面積上受到的垂直作用力,2、表達(dá)式：,SI:,青島科技大學(xué)本科生課程,13,第一章 流體流動,3、絕對壓強(qiáng)、表壓、真空度,絕對壓強(qiáng)：,以絕對零壓為起點(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)，流體的真實(shí)壓強(qiáng),表壓：,當(dāng)被測流體的絕對壓強(qiáng)大于外界大氣壓時(shí)，用測壓表 測得的壓強(qiáng),表壓強(qiáng) 絕對壓強(qiáng) 當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng),真空度：,當(dāng)被測流體的絕對壓強(qiáng)小于外界大氣壓時(shí)，用真空表 （計(jì)，規(guī)）測得的壓強(qiáng),真空度 當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)絕對壓強(qiáng),青島科技大學(xué)本科生課

6、程,14,第一章 流體流動,注：,大氣壓必須指當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)氐拇髿鈮?真空度稱為負(fù)壓 表壓,以后應(yīng)用中必須指明P的性質(zhì)（P表、P真、P絕）,青島科技大學(xué)本科生課程,15,第一章 流體流動,二、流體靜力學(xué)基本方程(Hydrostatic Equilibrium),1、方程的推導(dǎo),靜止流體內(nèi)部取厚度為dz的微元,根據(jù)靜止?fàn)顟B(tài)下受力平衡原理：,對流體微元 Adz 進(jìn)行受力分析（向下方向?yàn)檎?下底面總壓力: - pA,p,p+dp,上底面總壓力: (pdp)A,自身重力：,z1,z2,p1,p2,不可壓縮流體：,常數(shù),給定邊界條件：,青島科技大學(xué)本科生課程,16,第一章 流體流動,流體靜力學(xué)基本方程：

7、,【J/kg】,【Pa】,【m液柱】,青島科技大學(xué)本科生課程,17,第一章 流體流動,說明：,1 重力場中，流體必須是靜止的、連續(xù)的、同一種流體， 且 常數(shù),2,由式,可知，流體中任一點(diǎn)的壓強(qiáng)大小與,液面壓強(qiáng)、本身密度及深度h有關(guān)，故流體中同一水平面 上各點(diǎn)的壓強(qiáng)相等，稱為等壓面。,3 由式,知，壓強(qiáng)或壓差可用液柱高度表示，但 必須注明何種液體。,4 容器中氣體密度變化不大，可近似認(rèn)為常數(shù)，故以上公式 也適用于氣體。,青島科技大學(xué)本科生課程,18,第一章 流體流動,1.2.3 流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用 Applications of Fluid Statics,單管壓力計(jì) U型管壓力計(jì),1、壓力計(jì)(Manometers),青島科技大學(xué)本科生課程,19,第一章 流體流動,1.2.3 流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用,2壓差計(jì),(1)U形壓差計(jì),若被測管段水平放置,青島科技大學(xué)本科生課程,20,第一章 流體流動,(2)雙液柱壓差計(jì),1略小于2,讀數(shù)放大,青島科技大學(xué)本科生課程,21,第一章 流體流動,1.2.3 流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用,液位的測量,液封高度的計(jì)算,青島科技大學(xué)