化工原理-流体静力学.ppt

* 粘度的定义, 物理意义； 气液粘度的影响因素； * 研究流体处于静止状态时的平衡规律。 * 反映了静止流体内部能量守恒与转换关系。 * 利用静力学基本方程可以测量压力压差、液位和液封高度。 指示剂的要求；等压面的选取；静力学方程应用（管内流动，静不能用；压力传递的方向，静可用） * 一端的基准：为大气压； * 管路倾斜和水平放置时，R的表现各是什么？ 如果管内流体静止，R=0（势能处处相等） 倾斜管路，U形压差计读数反映的是两截面流体的静压能与位能总和之差值，静压能、位能均为流体的势能， 因此，U形压差计的读数实际反映两截面流体的总势能差。当管路水平放置时，U形压差计才仅测得静压能差或压力差。 * 通过选择适当的两种指示剂把R放大到需要的程度。见学习指导17页例题1－2，微压差的测定 * 等压面的选取：1-1’; 2-2’; 3-3’ ; R1+R2反应了压差的大小。 * 液位计的原理——遵循静止液体内部压强变化的规律,是静力学基本方程的一种应用。 返回 北京化工大学化工原理电子课件 * 复 习 基本概念： 连续介质假定； 压力的定义、表示方法及单位换算。 密度的定义、单位及影响因素； 可压缩、不可压缩流体； 思考题：某设备上安装的真空表读数为700mmHg，此设备的绝压= Pa，其表压= mmHg；已知当地大气压为730mmHg。 * 一、流体内部质点的运动状况 （1）流体内部质点存在相对运动。 （2）某些情况下，流体可视为分层流动的；在流动过程中，离固定板近的流体层或质点速度慢，远则快。 （3）相邻两流体层间的相互作用形成了流体的内摩擦力，流体流动时为了克服内摩擦需要消耗机械能。 （4）内摩擦力是一种平行于流体微元表面的力。 F u y u · u=0 1.1.7 剪切力与粘度 * 二、 牛顿粘性定律 式中：F——内摩擦力，N； τ ——剪应力，Pa； ——法向速度梯度，1/s； μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s 。 F u y u · u=0 dù ù dy 圆形直管内： 壁处dù/dy=max，? = max 管中心处dù/dy=0，? = 0 * ● 牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体。 ● 非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。 ● 理想流体：无粘性的流体（?=0） 。 ù 牛顿型粘性定律适用：分层流动（层流）、牛顿型流体 * 三、粘度 （动力粘度） 1. 粘度的物理意义 液体 : T ↑ → ? ↓ 气体 : 一般 T ↑ → ? ↑ 超高压 p ↑ → ? ↑ 粘性的物理本质：分子间的引力和分子的运动与碰撞。 流体流动时在与流动方向相垂直方向上产生单位速度梯度所需的剪应力。 气?小液?两个数量级 * 2. 粘度的单位 SI制：Pa·s 或 kg/(m·s) 物理制：P(泊)或dyn.s/cm2；cP(厘泊) 换算关系： 1cP＝10-2P＝10-3 Pa·s=1mPa.s 3. 运动粘度 m2/s * 小结1.1 基本概念： 连续介质假定； 可压缩、不可压缩流体； 牛顿型、非牛顿型流体； 理想流体； 密度和粘度的定义、单位及影响因素； 压力的定义、表示方法及单位换算。 牛顿粘性定律： 适用范围 * 1.2 流体静力学 书P9-14 1.2.2 流体静力学基本方程 1.2.3 流体静力学基本方程的应用 压力及压差的测量 液封高度的计算 液位测量 流向判断 1.2.1 静压力特性 * ● 流体压力与作用面垂直，并指向该作用面； ● 静止流体中任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反； ● 静止流体中作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。 1.2.1 静压力特性 * 重力场中在垂直方向上，对液柱进行受力分析： （1）上端面所受总压力 （2）下端面所受总压力 （3）液柱的重力 设?=const p0 p2 p1 z1 z2 G 方向向下 方向向上 方向向下 1.2.2 流体静力学基本方程 * 液柱处于静止时，合力为零: 静力学基本方程 适用条件: 重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体 *