化工原理课件.pptx

流體流動第一節流體靜止的基本方程一、幾個概念1、密度用?表示，屬於物性，kg/m3影響因素：氣體------種類、壓力、溫度、濃度液體------種類、溫度、濃度/111液體混合物：氣體：-----理想氣體狀態方程一、幾個概念獲得方法：（1）查物性數據手冊（2）公式計算：/111靜壓力各向同性一、幾個概念2．靜壓力垂直作用在單位面積上的力稱為壓強，習慣上稱之為壓力，用符號p表示。（1）壓力單位SI制中，N/m2=Pa，稱為帕斯卡約定：本教案中出現紅線框之處為需讀者記憶的/111一、幾個概念（2）壓力大小的兩種表徵方法------以當地大氣壓為基準思考：1、表壓與真空度是何關係？2、真空度越大，意味著什麼？/111一、幾個概念3．壓縮性-----壓力或溫度改變時，密度隨之顯著改變-----壓力或溫度改變時，密度改變很小/111積分得二、流體靜力學方程因為流體靜止，故微元段dz流體所受合力＝0/111流體靜力學方程靜壓頭位頭二、流體靜力學方程/111二、流體靜力學方程靜力學方程的討論：適用場合：絕對靜止、連續、均質、不可壓縮；等壓面為水平面；壓力可傳遞----巴斯噶原理。/111三、流體靜力學方程的應用1．U形壓差計（manometer）等壓面思考：對指示劑有何要求？U形壓差計適用場合？/111?1略小於?21122三、流體靜力學方程的應用返回目錄U形壓差計適用於被測壓差不太小的場合。若所測壓力差很小，用U形壓差計難以讀准，可改用如圖所示的雙液體壓差計，將讀數放大。2、雙液柱壓差計思考：面1-1、2-2哪個是等壓面，哪個不是？作業：/111講不講講第二節流體流動的基本方程主要研究流體在管路中的流動，遵循著三大守恆定律一、基本概念1、穩定流動與不穩定流動穩定流動------流動參數都不隨時間而變化不穩定流動----至少有一個流動參數隨時間而變化/111-----，單位m/s點速度v，單位m/s一、基本概念2、流量和流速/111ì品質守恆?動量守恆í?能量守恆?對於如圖所示的管道內穩定流動，上式第三項為0，於是二、品質衡算?連續性方程品質守恆定律----封閉體系中物質品質不變品質衡算方程----開放體系，品質守恆定律內容改為如下：/111思考：如果管道有分支，則穩定流動時的連續性方程又如何？二、品質衡算?連續性方程-------管內流動的連續性方程作業：/111單位面積上的的內摩擦力，N/m2速度梯度動力黏度簡稱黏度三、機械能衡算方程1、黏性和黏度流體內部存在內摩擦力或粘滯力，請點擊看動畫。氣體內摩擦力產生的原因還可以從動量傳遞角度加以理解:液體的內摩擦力則是由分子間的吸引力所產生。在動畫所示的流體分層流動情形下，有牛頓粘性定律發表在1687年/111三、機械能衡算方程黏度?：物理意義：衡量流體黏性大小的一個物理量單位：獲取方法：屬物性之一，由實驗測定、查有關手冊或資料、用經驗公式計算。影響因素：思考：為什麼？/111----受到外力作用時並不立即流動而要待外力增大到某一程度時才開始流動2、牛頓型和非牛頓型流體牛頓型流體：符合牛頓粘性定律的流體非牛頓型流體：不符合牛頓粘性定律的流體，如絕大多數高分子量的如人身上的血液、淋巴液、囊液等多種體液以及像細胞質那樣的“半流體”都屬於非牛頓流體。如聚乙烯，聚丙烯醯氨，聚氯乙烯，尼龍6，PVS，滌綸，橡膠溶液，各種工程塑膠，化纖的熔體等。---體系粘度隨剪切速率的增加而增大。----體系粘度隨剪切速率的增加而降低。流動形式表現為剪切稀化現象./111ì品質守恆?動量守恆í?能量守恆?吸熱為正放熱為負p/?J/kgwe，J/kg外界對流體外功為正，流體向外作功為負U，J/kg取決於溫度gzJ/kgu2/2J/kg機械能-------3、機械能衡算方程對於如圖所示的穩定流動的流動系統，能量衡算式為：運動著的流體涉及的能量形式有內能、動能、位能、壓力能、外功、熱以面1-1為例，說明壓力能的運算式：面1-1上所受到的總壓力為P1=p1/A1，將1kg的流體（其體積即為比容?1=1/?1，m3?kg-1）壓過該截面的所做功便為P1u1=（p1A1）×（?1/A1）=p1?1=p1/?1可直接用於輸送流體在流體流動過程中可相互轉變可轉變為熱或內能。/111黏度?＝0?1＝?2we=03、機械能衡算方程（1）理想流體的伯努利方程如果撇開內能和熱而只考慮機械能，對下圖所示的截面1與2之間理想流體的穩定流動，存在下述機械能衡算關係：----伯努利（Bernoulli）方程含義：對沒有黏性的流體，流動系統上游的機械能等於下游的機械能。/111wf稱為阻力損失，永遠為正，單位J/kg