化工单元操作 第一章 流体流动.ppt

流体是指具有流动性的物体，包括液体和气体。 流体输送操作是化工生产中应用最普遍的单元操作。 流体流动是其它化工过程的基础。 在研究流体流动时，常将流体看成是由无数分子集团所组成的连续介质 。 流体力学 ：流体静力学和流体动力学 流体静力学 流体静力学研究流体静止或平衡的基本规律，以及这些规律的实际应用。在工程实际中的主要应用如：流体在设备或管路内压强的变化与测量，液体在设备内液位的测量，设备的液封等。 流体的密度 ?、密度：在均质流体中，单位体积流体的质量。 　　?=m/v kg/m3 ?、比容：单位质量流体的体积。 ?=v/m m3/kg 流体的比容与密度互为倒数。 液体的密度 温度对液体密度有一定影响，故选用密度数值时要注意所确定的温度。 液体的比重是指在任何温度下时液体的密度和水在4℃时密度之比值： S = ?/?水 = ?/1000 混合液体 : 气体的密度 1、气体的密度随压力和温度变化很大，按照理想气体状态方程式近似计算 : PV=nRT= RT ?=m/V=PM/RT 2、理想气体标况时 :?0=M/22.4 kg/m3 3、当已知气体标况密度?0 ： ?=?0×T0/T×P/P0 4、混合气体 ：?=PM均 /RT  ?m = ?AxVA + ?BxVB + … + ?NxVN 作用在流体上的力 ?内力：流体内部分子间的相互作用力，分子间引力，压力，内摩擦力，它们在流体内部，对所研究的那块流体来讲是相互平衡的，对流体的运动是没有影响的。 ?外力：外界作用于所研究的那块流体的力。外力分表面力和质量力两种，流体运动的情况取决于外理。 作用在流体上的外力 a)表面力：作用在所研究的那块流体表面上的力称表面力，属于这种力的有与该表面垂直的法向力以及与该表面相切的切向力，法向力即压力。 b)质量力：作用在所研究的流体各个质点上的一种力，其大小与质点的质量成正比，对均质流体来说，也与流体的体积成正比，故亦称体积力。 流体静压强（压力） 静止流体中任意界面上只受到大小相等方向相反的压力，由于该压力产生在静止流体中，因而称为静压力。单位面积上所受的静压力，称为流体静压强。 p =?P/?A N/m2(Pa) 使界面的面积缩小并趋于一点 ： 流体静压强的特征 1、流体静压强的方向总是和作用的面相垂直，并指相所考虑的那部分流体的内部，即沿着作用面的内法线方向。 2、静止流体内部任何一点处的流体静压力，在各个方向都相等。 3、在流体与固体接触的表面，不论器壁的方向形状如何，流体静压力总是垂直于器壁。 流体静压强的单位 ●在SI制中压力单位Pa :1kPa=103Pa=106mPa ●设容器底面积为Am2液柱高hm，液体密度? kg/m3，则液体作用在底面的力为P N等于液柱重量： P=mg=Ah?g N 作用在单位底面上的压力： p=P/A=h?g N/m2 ●当液体一定，P、g一定为常数，所以可用高度h的大小表示压力P的大小： h=p/?g m 常用压力单位的换算 1atm=1.013×105Pa=1.033at=760mmHg=10.33mH2O 1at=9.81×104Pa=1kgf/cm2=735.6mmHg=10mH2O 1bar=105Pa=1.013at=750mmHg=10.13mH2O 表压、真空度和绝对压强 ?当设备内实际压强（绝压）等于外界大气压时，压力表读数为0。 ?当设备内绝压大于外界大气压时，压力表读数表明绝压与外界大气压之差。 P表=P绝－P大 ?当设备内绝压小于外界大气压时，真空表读数表明外界大气压与绝压之差。 P真=P大－P绝 真空度越大，绝压越小，真空度又称负表压 。 流体静力学基本方程 一、概念： 由于这时流体处于相对静止状态，所以流体所受的质量力只有重力，而重力就是地心吸力，是可以看作不变的，但静止流体内部各点的压力是不同的，所以实质上是讨论流体内部压力变化的规律，用于描述这一规律的数学表达式称为流体静力学基本方程。 二、推导： 重力F的投影：-?ghdA 上截面压力：-P0dA 下截面压力：PadA ?Pz=0 -?ghdA - P0dA + PadA = 0 流体静力学基本方程式: Pa = P0 + ?gh 三、讨论： 1、当容器上方的自由表面上压力的大小一定时，静止液体内部任一点压力的大小与流体本身的密度和该点距液面的深度有关。因此在静止的流通的同一液体处，处于同一水平面上各点的压力都相等。 2、当