流体静力学基本方程分析.ppt

第一章 流体流动 第1章 流体流动 1.1 流体静力学基本方程 一、流体的密度 二、流体的静压强 1. 压强的定义 流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的静压强，简称压强。 三、流体静力学方程 1. 方程的推导 四、静力学方程的应用 1. 压强与压强差的测量 小结 例：用3种压差计测量气体的微小压差 试问： 1）用普通压差计，以苯为指示液，其读数R为多少？ ??????2）用倾斜U型管压差计，θ=30°，指示液为苯，其读 数R’为多少？ 3）若用微差压差计，其中加入苯和水两种指示液，扩大 室截面积远远大于U型管截面积，此时读数R〃为多少？ R〃为R的多少倍？ 已知：苯的密度 水的密度 计算时可忽略气体密度的影响。 解：1）普通管U型管压差计 2）倾斜U型管压差计 3）微差压差计 故： 2. 液位的测定 液位计的原理——遵循静止液体内部压强变化的规律,是静力学基本方程的一种应用。 液柱压差计测量液位的方法： 由压差计指示液的读数R可以计算出容器内液面的高度。 当R＝0时，容器内的液面高度将达到允许的最大高度，容器内液面愈低，压差计读数R越大。 远距离控制液位的方法： 压缩氮气自管口 经调节阀通入，调 节气体的流量使气 流速度极小，只要 在鼓泡观察室内看 出有气泡缓慢逸出 即可。 压差计读数R的大小，反映出贮罐内液面的高度 。 例：利用远距离测量控制装置测定一分相槽内油和水的两 相界面位置，已知两吹气管出口的间距为H＝1m，压差计中 指示液为水银。煤油、水、水银的密度分别为800kg/m3、 1000kg/m3、13600kg/m3。求当压差计指示R＝67mm时，界 面距离上吹气管出口端距离h。 解：忽略吹气管出口端到U 型管两侧的气体流动阻 力造成的压强差，则： （表） (表） 3. 液封高度的计算 液封的作用： 若设备内要求气体的压力不超过某种限度时，液封的作用就是： 当气体压力超过这个限度时，气体冲破液封流出，又称为安全性液封。 若设备内为负压操作，其作用是： 液封需有一定的液位，其高度的确定就是根据流体静力学基本方程式。 防止外界空气进入设备内 * * 掌握内容 流体的密度和黏度的定义、单位、影响因素及数据的求取； 压强的定义、表示法及单位换算； 流体静力学基本方程、连续性方程、柏努利方程及应用； 流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义及计算； 流体在管内流动时流动阻力计算； 简单管路的设计计算； 因次分析法的原理、依据、结果及应用。 了解内容 牛顿型流体与非牛顿型流体； 层流内层与边界层，边界层的分离。 流体的连续性和压缩性、定态流动与非定态流动； 层流与湍流的特征； 管内流体速度分布公式及应用； 哈根-泊谡叶方程式的推导； 复杂管路计算； 正确使用各种数据图表； 边界层的概念。 熟悉内容 讲授内容 流体静力学基本方程 1.1 流体流动的基本方程 1.2 流体流动现象 1.3 管路计算 1.5 流速和流量测量 1.6 流体在管内的流动阻力 1.4 本节讲授 内容 3 流体静力学方程 2 流体的压强 1 流体的密度 4 流体静力学方程的应用 重点： 静力学基本方程式及其应用 本节的重 点及难点 难点： U形压差计的测量，液位测量 1.1 流体静力学基本方程 流体密度的定义 单位体积流体所具有的质量，ρ; SI单位kg/m3。 2. 影响ρ的主要因素 液体： ——不可压缩性流体 （体积不随压力变化） 气体： ——可压缩性流体 流体 3. 气体密度的计算 理想气体在标况下的密度为： 例如：标况下的空气， 操作条件下（T, P）下的密度： 由理想气体方程求得操作条件（T, P）下的密度 4. 混合物的密度 1）液体混合物的密度ρm 取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为: ——液体混合物密度计算式 假设混合后总体积不变： 2）气体混合物的密度 取1m3 的气体为基准，令各组分的体积分率为:xVA,xVB,…,xVn, 其中: i =1, 2, …., n 混合物中各组分的质量为： 当V总=1 m3时， 若混合前后，气体的质量不变： 当V总=1 m3时, ——气体混合物密度计算式 5. 与密度相关的几个物理量 1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用v表示，单位 为m3/kg。 2）比重（相对密度）：某物质的密度与4 ℃下的水的密度的比