化工原理第一章概述、流体静力学2008.pptVIP

1.1 流体概述 1、流体的定义和分类 2、流体的特征 3、作用在流体上的力 4、连续介质假定 1.2 流体静力学 1、流体的密度 2、流体的静压强 3、流体静力学基本方程式 4、流体静力学基本方程式的应用 二、流体的静压强 1、压强的定义 1、方程的推导 （5） 可以改写成 压强差的大小可利用一定高度的液体柱来表示，这就是液体压强计的根据，在使用液柱高度来表示压强或压强差时，需指明何种液体。 （6)方程是以不可压缩流体推导出来的，对于可压缩性的气体，只适用于压强变化不大的情况。 液压传动所基于的最基本的原理就是巴斯噶原理，就是说，液体各处的压强是一致的。 液压千斤顶 【例】图中开口的容器内盛有油和水，油层高度h1=0.7m,密度ρ1＝800 kg/m3 ，水层高度h2=0.6m，密度为ρ2 ＝1000kg/m3 （1）判断下列两关系是否成立？ PA＝PA’，PB＝P’B。 （2）计算玻璃管内水的高度h。 四、流体静力学方程式的应用 1、压强与压强差的测量 （1）U型管压差计 ①U型管压差计的构造 透明的U型玻璃管； 刻度尺； 指示液。 ②U型管压差计的测压原理 ——两点间压差计算公式 ∵ 而 整理得： ①当被测的流体为气体时，ρ0＞＞ρ，ρ可忽略，则： ②若U型管的一端与被测流体相连接，另一端与大气相通，那么读数R就反映了被测流体的绝对压强与大气压之差，也就是被测流体的表压。 【几点讨论】 ③当P1－P2值较小时，R值也较小，若希望读数R清晰，可采取措施是：使用倾斜U型管压差计、 微差压差计。 ④当P1－P2值较大时，R值也很大，为了测量的方便，可采取措施是：使用复式压差计。 （2）微差压差计 U型管的两侧管的顶端增设两个小扩大室,其内径与U型管的内径之比＞10，装入两种密度接近且互不相溶的指示液A和C，且指示液C与被测流体B亦不互溶。 ① 微差压差计的结构 * * 第一章 流体流动 本章研究流体的内容与目的 掌握流体流动过程的基本原理、管内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和计算流体流动过程的有关问题。 （1）合理选择流体输送管道的管径。 （2）流体流速、流量和压强的控制和测量。 （3）计算流体输送所需要的能量，选择合适的流体输送机械以及确定它所需要的的功率。 （4）选择适宜的流体流动参数，以适应传热、传质和化学反应的最佳条件。 解决的具体问题有： 流体概述 一、流体的定义和分类 1、定义 凡能在外力的作用下，任意改变形状的物体。 气体（含蒸汽）和液体统称流体。 2、分类 （1）按状态分为气体、液体和超临界流体。 （2）按可压缩性可分为不可压缩流体和可压缩流体。 （3）依是否可忽略分子间作用力分为理想流体和粘性（实际）流体。 （4）按流变特性（剪力与速度梯度之间关系）分牛顿型和非牛顿型流体。 二、流体的特征 （1）流动性，即抗剪抗张的能力很小； （2）无固定形状，易变形（随容器形状），气体能充满整个密闭容器空间； （3）流动时产生内摩擦，从而构成了流体流动内部结构的复杂性。 三、作用在流体上的力 外界作用于流体上的力有两种，即质量力和表面力。 1、质量力（又称体积力） 【特征】质量力作用于流体的每个质点上，并与流体的质量成正比，对于均质流体也与流体的体积成正比。 流体在重力场中受到重力、在离心力场中受到的离心力都是典型的质量力。 2、表面力（又称接触力或机械力） 【特征】表面力与流体的表面积成正比。 作用于流体中任一微小表面上的力又可分为两类，即垂直于表面的力和平行于表面的力。前者为压力，后者为剪力（切力）。 静止流体只受到压力的作用，而流动流体则同时受到两类表面力的作用。 四、连续介质假定 从微观讲，流体是由大量的彼此之间有一定间隙的单个分子所组成，而且分子总是处于随机运动状态。 工程上，在研究流体流动时，常从宏观出发，将流体视为由无数流体质点（或微团）组成的连续介质。 【质点】是指由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备尺寸，但却远大于分子平均自由程。这些质点在流体内部紧紧相连，彼此间没有间隙，即流体充满所占空间，为连续介质。 【分子平均自由程】在平衡状态下，由于分子碰撞的随机性，一个分子在连续两次碰撞之间所经过的直线路程（即自由程）长度不尽相同。将各段自由程取平均值，即为平均自由程。 1、密度定义 一、流体的密度 单位体积的流体所具有的质量，ρ; SI单位kg/m3。 ρ——流体的密度，kg/m3； m——流体的质量，kg； V——流体的体积，m3。 第一节 流体静力学 2、影响ρ的主要因素 气体： 液体： ——不可压缩性流体 ——可压缩性流体 3