流体流动(化基)1-1论述.pdf

流体流动 流体流动 ? 主要内容 ? 流体的基本概念 ? 静力学方程及其应用 ? 柏努利方程及机械能衡算式 ? 边界层及流动阻力的计算 ? 流速及流量的测量设备 流体流动 ? 学习目的 ? 熟悉流体静力学基本方程式及其在化学工程中 的应用； ? 掌握流体流动时的能量互变规律，学会运用柏 努利方程解决化工生产中有关实际问题； ? 明确流体流动时阻力产生的原因、阻力的计算 方法及降低系统阻力应采取的措施，以便为计 算和设计管路系统提供有利条件； ? 了解离心泵的结构和工作原理，以便在实际工 作中合理选用。 流体流动 ? 重点掌握的内容 ? 静力学基本方程的应用； ? 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适 用条件、应用柏努利方程解题的要点和注 意事项； ? 管路系统总能量损失方程（包括数据的获 得）。 流体流动 ? 应掌握的内容 ? 两种流型（层流和湍流）的本质区别； ? 流量测量 流体流动 ? 一般了解的内容 边界层的基本概念 ? 应注意的问题 ? 流体力学是传热和传质的基础，它们之间 又存在着密切的联系和相似性； ? 应用柏努利方程、静力学方程解题要绘图， 正确选取衡算范围，解题步骤要规范。 概 述 ? 理想流体与实际流体 ? 流体的密度 ? 流体的压力 ?密度（ρ ） 单位体积流体所具有的质量。 m m pM ? ? ? ? ? （气） V V RT ?比重（相对密度）（d） 指物料的密度与277K（4℃）时纯水 的密度之比。 ρ＝d×1000 （kg/m3） ?混合物的密度 ? 气体混合物 ?m ? ?1 y1 ? ?2 y2 ??? ?n yn pM n m ＝ ＋ ＋ ＝ (M y ) ? m ? Mm M1y1 M2y2 … ? i i RT i?1 ? 液体混合物 1 x x x ? 1 ? 2 ??? n （混合前后体积不变） ?m ?1 ? 2 ?n 流体的压力（压强） ?压力（压强） 单位面积（A）上所受的流体垂直方 向作用的力（F），以P表示 F P ? （Pa，N/m2） A ?相关概念 ? 绝对压力（绝压） ? 表压 ? 真空度 要注意的是： ?大气压的数值不是固定的，它随大气温度、 湿度和所在地区的海拔高度不同而不同。因此， 大气压应以当地当时气压计上读数为准。 ?在表明压力时，必须注明是绝对压力、表压 还是真空度，并要注明其单位。 流体静力学的基本方程式及其应用 流体静力学是研究流体在重力和压力作 用下达到平衡的规律。 ?流体静力学基本方程式 如图 P1A＋G＝P2A G＝ρgV＝ρgA（Z1－Z2） P1A＋ρgA（Z1－Z2）＝P2A 整理，得： P2＝P1＋ρg（Z1－Z2） P P Z ? 1 ? Z ? 2 1 ?g 2 ?g 此式即为流体静力学基本方程式。 ?在静止流体内部，Z和P/ρg之和为 一常数。 讨论 ? 式中Z若升高，P/ρg相应地降低；反之，若 Z降低，P/ρg相应地上升。 ? 当ρ相同，Z1＝Z2时，P1＝P2，即同一流体， 同一水平面上各点的静压强相等。 ? 若液柱的上底面取容器的液面，液面上方的压力为 P ，则 0 P P Z ? 2 ? Z ? 0 2 ?g 0 ?g P2＝P0＋ρg（Z0－Z2）＝P0＋ρgh h——液面到任一点