化工原理 1流体流动精要.ppt

第一章 流体流动 ② 揭示和研究流体流动的基本规律(柏努利方程和连续性方程) 流体的物理性质 混合液体: 混合理想气体: 二. 比重（相对密度）d——某流体密度与4℃水的密度之比 例 求干空气在常压 ( p＝101.3kPa)、20℃下的密度。 解 ①直接由附录查得20℃下空气的密度为 1.205kg／m3； ②由手册查得空气的千摩尔质量 M ＝ 28.95kg／kmol，则 ④若把空气看作是由21％氧和79％氮组成的混合气体时，计算：用下标1表示氧气，下标2表示氮气，则干空气的平均千摩尔质量Mm： Mm＝M1y1+M2y2＝32×0.21+28×0.79＝28.84kg／kmol 则 例 由A和B组成的某理想混合液，其中A的质量分数为0.40。已知常压、20℃下A和B的密度分别为879和1106kg／m3。试求该条件下混合液的密度。 解 : 混合液为理想溶液， 如常用： 1.0 atm（表） 360 mmHg（真） －0.07 Mpa（表） 2.0 atm （绝） 表压真空度动画 表压力=绝对压力-当地大气压力 绝对压力=当地大气压力+表压力 真空度=当地大气压力-绝对压力 绝对压力=当地大气压力-真空度 例 某离心水泵的进、出口处分别装有真空表和压力表，现已测得真空表上的读数为210mmHg，压强表上的读数为150kPa。已知当地大气压强为100kPa。试求：①泵入口处的绝对压强，kPa；②泵出、入口间的压强差，kPa。 解： 已知当地大气压强Pa＝100kPa，泵入口处的真空度为210mmHg，查得：1mmHg=133.3Pa,故真空度为210×133.3×10-3=28.0kPa ①泵入口处的绝对压强为， P1(绝压)＝Pa – 真空度＝100 – 28.0＝72.0 kPa 泵出、入口间的压强差为ΔP=P2(绝压) – P1(绝压) 而泵出口处的绝压为 P2(绝压)＝P2(表压) +Pa＝150＋100=250 kPa 所以 ΔP=250 – 72＝178kPa 在进行压强值换算与压强差计算时，必须注意单位的一致性。 等压面概念 作业题 P56 2,5,6,8,9 适用范围: (3) 上三式统称为流体静力学基本方程式，反映重力场作用下，静止流体内部压力的变化规律。 1.静止流体 2. ρ为常数或对不可压缩流体而言 3.必须是连续的同一种流体 (3)压力或压力差可用流体柱的高度表示——压差计设计原理 (4) 同一静止连续流体处于同一水平面时，压强（压力）相等。 ——等压面,解题关键 但必须注明是何种液体 压力具有传递性：液面上方压力变化时，液体内部各点的压力也将发生相应的变化。 (2)液面上方的压强能在液体内部等量传递―巴斯噶原理； (1) 静止流体内部某处的压强与其所在深度（Z）和流体的密度ρ有关。位置愈深，所受的压强（压力）越大； 结论: 不可压缩流体的静 力学基本方程式 反映重力场作业下，静止流体内部压力的变化规律. 流体静力学方程 液柱高度表示压差大小时必须指明是何种液体。 静力学方程式仅适用于连通着的同一种连续的不可压缩静止流体。 流体静力学方程 讨论： （1）判断下式是否成立？ PA=PA’ PB=PB’ （2）计算h? 一.压力测量 1.正置U型压差计(当ρ示＞ρf )时 (一)单指示液的U型压差计 a.结构:U形玻璃管,指示液 b.注意 指示液密度ρ示大于被测流体密度ρf，且不互溶,不发生化学反应: 常用指示液:汞,四氯化碳,水,液体石蜡 ρ示 ρf 压差计manometer Ⅲ. 流体静力学基本方程式的应用-多用作测压原理 c.测量原理:根据静力学基本方程式推导 根据流体静力学基本方程式可得 于是 上式化简，得 若被测流体为气体，由于气体的密度比指示液的密度小得多，气体的密度可以忽略，于是 若U管的一端与被测流体连接，另一端与大气相通，此时读数反映的是被测流体的表压力。 二.其它应用 1.液位的测量－－液位计 化工厂中经常要了解容器里物料的贮存量，或要控制设备里的液面，因此要进行液位的测量。大多数液位计的作用原理均遵循静止液体内部压强变化的规律 H P ρf 测量原理的推导: 求得: 2.鼓泡式液柱测量装置 远距离液位测量 1-调节阀,2-鼓泡观察器,3-U管压差计,4-吹气管,5-贮罐 a b pa=? gh; pb= ?指 gR 由于管内氮气流速较小， pa= pb 以表压强表示 故： h= ?指R/ ? ?A 若容器埋在操作室较远或地面下 A B 3.确定液封高度 液封在化工生产中被广泛应用：