第二章 流体流动过程-l流体静力学第一次课.ppt

第二章 流体流动过程 流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的重要基础。 3.流体的特征 具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。 第一节 流体静力学基本方程式 研究流体的平衡规律及其在工程实际中的应用 实际气体：压力不太高，温度不太低，气体的密度可近似按照理想气体状态方程计算 注意：手册中查得的气体密度都是在一定压力与温 度下之值，若条件不同，则需进行换算 流体静力学 ②对于混合物 A、液体混合物（混合前后体积不变） B 气体混合物（混合前后质量不变） 相对密度 物质密度与4 oC纯水密度之比，用d表示。例如硫酸的相对密度d420= 1.84,表示20 oC的硫酸的密度和4 oC纯水密度的比值。 例 合成NH3原料气体中的H2和N2的体积比为3:1，试求氢氮混合气体在标准状况时的密度。 解：取标准状态时的P = 101 K Pa, T = (273+20) K = 293 K 氢气和氮气的摩尔密度 MH2 = 2.016 Kg/kmol MN2 = 28.02 Kg/K mol 氢气和氮气的摩尔分数 yH2 = 0.75, yN2 = 0.25 平均摩尔质量 M混 = MH2× yH2+ MN2 × yN2 = 2.016 ×0.75+28.02 ×0.25 = 8.52 kg/kmol 混合气的平均密度为 ρ= PM混 /RT = 101 ×8.52 / 8.314 ×293 = 0.353 Kg/m3 比体积 定义：单位质量流体的体积，称为流体的比体积或者比容 表达式 压力 流体垂直于单位面积上的力称为流体的压力，其方向指向流体的作用面。通常单位面积上的压力为流体的静压强。 表示方法： 绝对压力：以绝对真空作为基准测得的压力 表压：以当时当地大气压为基准测得的压力 讨论： ①压力单位与表示方法不同 ②压力要指明计量标准 ③当时当地大气压与标准大气压的关系 ④表压为负值，称为真空度 例 测得一台正在工作的离心泵进、出口压力表的读数为35 kPa（真空度）和145 kPa（表压），如果当时当地的大气压为1工程大气压，试求泵的进，出口的绝对压力各为多少kPa? 解 ：1 at = 100 kPa （ at 工程大气压） 泵进口绝对压力 P1 = 大气压力 – 真空度 = （100 – 35）kPa = 65 kPa 泵出口绝对压力 P2 = 表压 + 大气压力 = （100 + 145）kPa = 245 kPa 流体静力学基本方程式 用于描述静止流体内部的压力随位置高低而变化的数学表达式，即表示流体处于静止状态下所受压力和重力的平衡关系式。 流体静力学方程 静力学基本方程式 在垂直方向上作用于此液柱的力有： 向上作用于液体下底的总压力 p2A 向下作用于液体上底的总压力 p1A 液体柱的重力 G = ρgA( Z1-Z2) 静止液体中 p1A + G = p2A 即 p2A - p1A - ρgA( Z1-Z2) = 0 p2/ρg + Z2 = p1/ρg + Z1