化工原理：2流体流动与输送ok分解.ppt

第一节 流体静力学 一、基本名词 （一）流体：承受任何微小切向应力都会发生连续变形的物质。 所有气体和绝大多数液体都是流体一般把液体看成是不可压缩流体，把气体看成是可压缩流体 连续性假设-假设流体是由大量质点所组成的，彼此之间没有空隙，完全充满所占空间的连续介质。在流动过程中不间断，不滑脱而连续地流动。 （二） 密度 1、定义：单位体积流体所具有的质量，称为流体的密度。 2、影响因素：压强、温度 3、求取方法： 液体混合物： 气体混合物： 4、相对密度（比重） 5、比体积（比容） 【例2-1】假如苯和甲苯在混合时没有体积效应。求在20℃时，600kg苯和200kg甲苯混合后混合物的密度。 （三） 压强 绝对压强 表压 真空度 常用压强单位之间的换算关系 1atm=760mmHg=10.33mH2O=1.033kgf/cm2 =1.013×105N/m2=1.013bar=1.013×105Pa 1at=735.6mmHg=10mH2O=1kgf/cm2 =9.807×104N/m2=0.9807bar=9.807×104Pa 【例2-2】：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表读数为80kPa，在天津操作时，真空表读数应为多少？已知兰州地区的平均大气压85.3kPa，天津地区为101.33kPa。 二、流体静力学基本方程式 1、形式：p2 = p1 + ρ(z1-z2)g 或 p2 = p1 +ρgh 或 2、适用条件：适用于静止的、连通着的同一种连续流体。 三、流体静力学基本方程式的应用 液体静压强的测量（U型管压差计） 1、构成：U型玻璃管、指示液、标尺 指示液要求：不互溶、不反应、密度大于被测流体的密度。 常用指示液：汞、水、四氯化碳、液体石蜡 2、测两点之间压强差 3、测某一点的表压强 p表 =（ρ0 –ρ）gR 4、测某一点的真空度p真 = ρgR 【例题2-3】：水在附图所示的水平管内流动，在管壁A处连接一U形管压差计，指示液为汞，密度为13600kg/m3，U形管开口右支管的汞面上注入一小段水（此小段水的压强可忽略不计），当地大气压Pa为101.33Pa，水的密度取1000kg/m3，其它数据见附图，求A处的绝对压强为多少Pa？ 【例2-4】某流化床反应器上装有两个U型管压差计，测得R1= 400mm，R2=50mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空中扩散，于右侧的U型管与大气连通的玻璃管中灌入一段水，其高度R3=50mm ，试求A\B两处的表压强。 第二节 流体在管内的流动 一、 流量和流速 体积流量 qv——单位时间流过导管任一截面的流体体积， ； 质量流量qm——单位时间流过导管任一截面的流体质量， 流速 qm = qvρ = uAρ 二、稳定流动与非稳态流动 1、 2、稳定（定态）流动：流动流体中任何一点的全部物理量仅随位置改变而都不随时间而变 3、不稳定（不定态）流动： 三、稳定流动系统的物料衡算——连续性方程 1、衡算依据：质量守恒定律 2、推导过程 取从截面1-1到截面2-2 的范围作流体的质量衡算 3、流速、管道截面积、管径之间的关系 流速与管道截面积成反比，与管径的平方成反比。 适宜管径选择 四、流体稳定流动时的能量衡算——柏努利方程 1、衡算依据：能量守恒定律 2、 柏努利方程的导出 对1-1和2-2范围的流体作能量衡算 1） 势能 J 2） 动能 J 3） 压强能 J 4）热能 5）输送机械获得的能量 6） 摩擦能量损耗 若无外加热器 若无输送机械，是理想流体，忽略摩擦损失 对于静止的、不可压缩的流体 五、伯努利方程的应用 1）确定管道中流体的流量； 2）确定容器间的相对位置； 3）确定流体输送机械的有效功率； 4）确定用压缩空气输送液体时压缩空气的压强等。 5）管路的计算、流量计的设计等 应用伯努利方程式注意要点 1）?选取截面确定衡算范围：选取的截面应与流动方向垂直，并且两截面之间的流体必须连续；待求的未知数应在两截面间之间或在某一截面上，对循环系统，可任选一截面当作两个截面使用。 2）确定基准面，主要是计算截面处的相对位能。选取的基准面必须是水平面，水平管截面确定基准面时，一般是取通过管中心的水平面为基准面。 3）? 式中各物理量单位应一致，压强必须一致 4）?截面很大时，截面处流速可以取为0 5）不同基准伯努利方程式的选用通常是根据习题中给