5．第二章流体流动.ppt

第一章 流体流动 Fluid Flow 学习要求 1???? 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2）?连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、解题要点； （3）?? 流体的流动类型、雷诺数及其计算； （4）???流动在圆形直管内的阻力及其计算； （5）?? 管路计算； （6） 流量测量 第一节 概述 一、流体及其流动 流体（因为能流动） 流体的特点：流动性、无定形性、在外力作用下内部发生相对运动 化工过程倾向于处理流体物料，原因是： ①流体易于输送（流动性） ②贮存方便（无定形性） ③容易混合均匀（外力作用下内部发生相对运动） 二、连续性假定 宏观运动（流体的整体运动）与微观运动（流体分子的热运动） 不能以流体分子作为研究对象。原因是 ①分子之间有间距，分子不连续（数学工具是连续函数）； ②分子热运动是完全随机的； ③研究流动规律，人们感兴趣的是流体的宏观流动，而不是分子随机的微观运动，因为分子太小了。 也不能以流体整体作为研究对象。这是由于流体的无定形性，以流体整体作为研究对象显得太大了。 二、连续性假定 流体质点（由大量分子所组成的流体微团）： 分子尺寸（10-10m） 质点尺寸（10-6m） 设备尺寸（10-2m以上） 连续性假定：可以假定质点间没有间隙，流体是连续的 连续性假定不成立的特例：极稀薄的气体，膜的超细孔中流体的流动 三、可压缩流体和不可压缩流体 可压缩流体（密度ρ随T，P变化） 不可压缩流体（密度ρ为常数） 真实流体的一种简化 液体 ：密度ρ变化很小，可认为是 不可压缩流体 气体：可压缩流体，但当T和P变化率很小的情况下，也可将气体当作不可压缩流体来处理 第二节 流体静力学基本方程式 * 本节主要内容 流体的密度和压强的概念；在重力场中的静止流体内部压强的变化规律及其工程应用。 * 本节的重点 重点掌握流体静力学基本方程式的适用条件及工程应用实例。 1-1 流体的压力 一、压力（压强）的概念 流体垂直作用于单位面积上的力 ,即压强, 习惯称压力 特点: (1) 说明大小数值即可，不用表示方向 (2)空间不同点，压强的大小数值不相同 1-1 流体的压力 二、压力的单位 SI单位制，压力单位N/m2 （即 Pa或帕斯卡） 常用Kpa（千帕）， Mpa（兆帕） 1Kpa=103Pa,1Mpa=106Pa, 1Mpa=103Kpa 习惯单位:atm（标准大气压）,at（工程大气压）,mmHg（毫米汞柱）,mH2O（米水柱）,bar（巴）.换算参见附录 规定使用国际单位制(SI) 1-1 流体的压力 三、压力的基准: 绝对真空和大气压力 绝对压强 以绝对零压作起点计算的压强，是流体的真实压强。 表压强　压强表上的读数，表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，即: 　　表压强＝绝对压强－大气压强 真空度 真空表上的读数，表示被测流体的绝对压强低于大气压强的数值，即:　　真空度＝大气压强－绝对压强 特别注意:大气压强指的是当地大气压力 1-1 流体的压力 1-1 流体的压力 例1-1 某台离心泵进、出口压力表读数分别为30kPa(真空度)及170kPa(表压)。若当地大气压力为101kPa，试求它们的绝对压力各为若干（以法定单位表示）？ 解: 泵进口绝对压力P1=101-30 = 71kPa 泵出口绝对压力P2=170 +101 = 271kPa 1-2 流体的密度与比容 一. 密度 *定义: 单位体积流体的质量称为密度. 公式:?　　　　　　　　　（kg/m3) 一定的流体 *液体密度: 作为常数,为不可压缩流体 常见液体密度可查． 相对密度(比重) 1-2 流体的密度与比容 *气体密度：可压缩流体，ｐ和Ｔ变化率很小时作不可压缩流体处理 　一般气体密度按理想气体计算： 　气体在标准状态下密度可查，应用时 需换算 1-2 流体的密度与比容 液体混合物密度 气体混合物的密度 或 其中 对于理想气体，其摩尔分率与体积分率相同。 1-2 流体的密度与比容 二、比容 即单位质量流体具有的体积: 比容是密度的倒数,单位为m3/kg 1-3 流体静力学基本方程式 某一点不同方向上的压强在数值上相等，为什么？ 流体的静压强是位置的函数：