食品工程原理-第一章-流体流动与输送.pptVIP

第一章流体流动与输送

第一节流体的物理性质

一、连续介质假定

流体：可以自由流动，无固定形状的物体

——气体+液体+超临界流体。

连续介质假设：流体由无数个连续的质点组成。

质点：由许多个分子组成的微团，其尺寸比容器小得

多,但比分子自由程大得多。（宏观尺寸非常小，微观

尺寸又足够大）

例如：标准状态下1mm3的气体中有2.7×1016个分子，1mm3

水中有3.4×1019个分子，即使是1mm3的流体，其中的分子

数也在107~1010的数量级。

物理量在连续介质中的分布——物理量的场。一般为空间和

时间的连续函数：

密度场r=r(x，y，z，q)

速度场u=u(x，y，z，q)

温度场t=t(x，y，z，q)

如果物理量是数量，则为数量场；如果物理量是矢量，则为

矢量场。

二、流体的密度

dm1

定义：单位体积流体所具有的质量r

dVv

气体的密度:r=f(T，p)

理想气体状态方程：

mpM

pVnRTRT→r

MRT

M

标准态：r

22.4

MTp

非标准态：r0

22.4Tp0

混合气体用加成法则:

pM

r=rx=mM=My

miviRTmii

重要结论：体积％＝分压％＝摩尔％

液体的密度与压强基本无关：r=f(T)(不可压缩性)

可以查有关的手册得到液体的密度。

1w

混合液体：i

rmri

常见流体食品的密度

三、流体的可压缩性和温度膨胀性

温度一定时，由压强变化引起体积发生相对变化的性质称

2

为流体的可压缩性，用等温压缩率kT（m/N）表示。

1V

k-()

TVpT

压强一定时，由温度变化引起体积发生相对变化的性质称

为流体的温度膨胀性。用体膨胀系数aV（1/K）表示。

1V

a()

VVTp

理想气体：kT=1/paV=1/T

液体在受压时体积基本不变，称为不可压缩流体；在受热时体

积略膨胀。气体的可压缩性很大；在受热时体积急剧膨胀。

原因：气体的分子平均动能远远大于分子间相互作用的势

能，因此表现出易流动、可压缩和易膨胀的宏观性质。

液体的分子热运动动能与分子间相互作用势能基本势均力

敌，分子间距离仅比固体稍大，分子排列类似于非晶体，

但分子热振荡的振幅比固体大且平衡位置频繁改变，宏观

上即表现为易流动但压强和温度对其体积影响小。

四、流体的粘性

设想两块平行平板，一块静止，另一块以匀速运动，两板间

为流体，则流体内的流速分布如下图：

运动平板与第一层流体间的摩擦→外摩擦

相邻两层流体间的摩擦→内摩擦

流体黏性的演示

产生内摩擦的原因→黏性

内摩擦的结果→机械能变为热能

绘成坐标图：

圆管内流动时的速度分布：

描述黏性力的定律：牛顿黏性定