[理学]第3章 流体流动过程与输送.ppt

第3章 流体流动过程与输送设备 教学时数 9学时 第3章 流体流动过程与输送设备 3.1 流体的基本概念 3.2 ?流体稳定流动时的基本规律 3.3 流体压力和流量的测量 3.4 管内流体流动的阻力 3.5 流体输送设备 内容提要 介绍流体的性质，主要讨论流体流动过程的基本规律，即柏努利方程，并应用其解决流体流动和输送有关的问题。 流体流动的形态分为滞流和湍流。流动时的流体阻力按这两种类型来讨论，分别给出其计算公式。 介绍流体流量和流体压力的测量原理和方法，介绍流体输送设备-离心泵和往复式压缩机的工作原理。 学习指导 明确流体各种性质的定义及其SI制的形式，着重掌握柏努利方程及其应用。掌握雷诺数（Re）的定义并能根据(Re)数值的大小来判定流体流动的形态；掌握流体流动阻力的计算。理解流体流量和流体压力的测量原理和方法，了解流体输送设备-离心泵和往复式压缩机的工作原理。 3.1 流体的基本概念 3.1.1 理想流体和实际流体 3.1.2 流体的密度、相对密度和比容 3.1.3 流体的压强 3.1.4 流体流量和流体流速 3.1.5 稳定流动与不稳定流动 3.1.6 流体的粘度 流体的基本概念 化工生产中研究流体流动和输送和作用： （1）确定流体输送所需要的能量和设备； （2）选择输送流体所需要的管径； （3）流体流量的测量和控制； （4）研究流体的流动形态和条件，作为强化设备和操作的依据； （5）了解流体输送设备的工作原理和操作性能，正确使用流体输送设备。 气体和液体统称为流体。 流体的基本概念 流体流动规律在化工生产中有重要作用。 因为化工生产过程中所处理的物料大多是流体，流体在管道内的输送问题与流体流动的规律有关，在化工生产中有些单元操作也直接与流体流动有关。要研究流体的流动规律，必须明确了解流体的性质和流动特征。 3.1.1 理想流体和实际流体 理想流体：指流体在流动过程中不产生摩擦阻力的流体。或者说，流体没有粘性，流体的粘度等于0。 理想流体的分类：理想液体和理想气体。 理想液体：不可压缩，受热不膨胀。 理想气体：可以认为气体分子没有体积，可以用理想气体状态方程表示。 或 3.1.2 流体的密度、相对密度和比容 流体的密度：单位体积物料所具有的质量，用ρ表示，单位为kg·m-3。 ρ= m/V 流体的相对密度：指给定条件下某物理量的密度ρ1与另一物理量的密度ρ2之比，用d表示，如果参考物质是水，则相对密度等于“比重”的值。 流体的密度、相对密度和比容 液体混合物的密度ρm 若某种液体是由N种不同的液体混合而成，若以1kg混合物为基准,则其体积等于各组分单独存在的体积之和： ?? 对气体混合物,各组分浓度常用体积 分数来表示.若以1m3混合气体为基准,则其质量等于各组分单独存在的质量之和： ρm = ρ1φ1 + ρ2φ2 +….+ ρnφn 流体的比体积：单位质量物料所具有的体积，用ν表示，单位为m 3·kg –1，它是密度的倒数。 ν= 1/ρ 流体的密度、相对密度和比容 气体混合物的密度ρm 气体混合物的密度ρm的计算与纯气体的密度计算式类似，只不过将M改为Mm即可，而Mm为平均分子量，即 ρm=PMm/RT ???????????????????而 Mm=M1Y1+M2Y2+…+MnYn 例3-1 已知20°C时水、甘油的密度分别为998kg·m-3、1260kg·m-3。求50%甘油水溶液的密度。 解： 1/ρm=0.5/998 + 0.5/1260???? ρm=1114kg·m-3 3.1.3 流体的压强 流体的压强：垂直作用于单位面积上的压力，称流体的压强，在工业生产上，有时把压强也称为压力，用符号p来表示。其数学表达式为：???????????????? ????????????????????? 流体的压强 压强的单位 国际单位，帕斯卡Pa，等于N·m-2。其它单位有，mmHg柱、mH2O柱、绝对大气压（atm）、工程大气压（kgf·cm-2）。它们之间的关系为： 1atm = 101325Pa = 760mmHg柱 = 10.33mH2O柱 1at = 1kgf·cm-2 = 9.81×104Pa = 735.6mmHg柱 = 10mH2O柱 流体的压强 用液体柱表示压强 设流