【精选】1-1静力学方程.ppt

* 化 学 工 程 基 础 * 授课教师:邸凯 第一节流体静力学 流体静力学是研究流体在外力作用下达到平衡的规律。 本 节 内 容 　 基本概念 　 流体静力学方程 　 静力学方程的应用 重点 :不具有黏性，流动时没有摩擦阻力 一、基本概念 1、流体：液体和气体称为流体。 特征： 　 ⑴具有流动性; 　 ⑵无固定形状,随容器的形状而改变; 　 ⑶在外力作用下,内部发生相对运动; 　 ⑷连续性。 理想流体 实际流体 理想液体: 理想气体: :具有黏性，流动时会产生摩擦阻力 不可压缩,受热不膨胀 流动时没有摩擦阻力 分类 2、流体的密度： 单位：kg/m3 是物质本身的物理性质之一，与温度、压力有关。 1）液体的密度：与温度有关,与压力无关（不可压缩液体） 混合液体的密度： 式中： 、 ……各组分的密度 　 　 　 、 ……各组分的质量分数 单位体积流体具有的质量。 混合后体积不变 2）气体的密度： 理想气体： 式中：M为物质的摩尔质量，R为气体常数 气体混合物： 或 混合后质量不变 :摩尔分数 :体积分数 式中 3、相对密度（比重）： 给定条件下某一物质密度与另一参考物质的密度之比。 一般取4℃时水的密度，此时也叫比重。 4、比容（v）： 密度的倒数，即单位质量物料所具有的体积。 单位：m3/kg 5、压力（压强）：垂直作用于单位面积流体上力的大小，一般用p表示，单位为Pa（N/m2）。 压力的表示法： （1）绝对压力： （2）表压： 表压=绝压－大气压 （3）真空度： 真空度=大气压－绝压 绝压1 绝压2 表压 真空度 大气压 绝对零压 例：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表读数为80kPa，在天津操作时，真空表读数应为多少？已知兰州地区平均大气压为85.3kPa，天津地区为101.33kPa。 解：绝压=85.3-80=5.3kPa 天津操作时，真空度为 101.33-5.3=96.03kPa 研究静止流体内部压力与位置之间的关系. 1、静力学方程的推导 受力分析 液柱上面的压力 ， 液柱自身的重力 液柱下底面的压力 ， 液柱静止，受力平衡 （1） 方向向下 方向向上 二、静力学方程 若将液柱的上底面取在容器的液面上，设液面上方的压强为pa，而液柱的下底面的压强为p，液柱的高度为h，则上式可改写为： （2） （1）（2）两式称为静力学方程式。 2、讨论： 静止流体内任一点的压强p的大小与该点的深度有关，深度h越大，压强p越大； 当液面压强pa发生发生变化时必将引起液体内各点压强发生同样大小的变化，即作用在器内液面上的压强能以同样大小传递到液体内其它任何一点（等量传递）； 在静止的、连通的、同一液体内，处于同一水平面上的各点压强都相等，该水平面称为等压面； 由静力学方程可得： 说明压强或压力差可用一定高度的液柱表示（必须指明所用的液体）。 利用静力学基本原理可以测量流体的压力、容器中液位及计算液封高度等 压强与压强差的测量 　　　测量压强的仪表很多,仅介绍两种以流体静力学基本方程式为依据的测压仪器. 三、静力学方程的应用： １、U形管压差计 说明： （1）当 （2）一端接大气，即p2=pa(大气压)时，称为单液柱 压差计，可用来测量液体在任一处的压强（表压）。 （测量气体的压强） * 化 学 工 程 基 础