第一章---流体流动--教案.doc

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1、第一章流体流动（Fluidflow)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　概述一、为什么要学习这章？1流体：气体和液体统称为流体。在化工生产中，所处理的物料有很多是流体。根据生产要求，往往需要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备。除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流动下进行的。流体流动的状态对这些单元操作有着很大影响。为了深入理解这些单元操作的原理，就必须掌握流体流动的基本原理。可以说流体流动的基本原理是本课程的重要基础。 二、流体流动的

2、性质1．流体流动是连续的。因为它作为一个整体运动的同时，内部有相对运动。2．实质：并非指其内部分子的运动（静止流体的分子是运动的），而是由内部质点的运动来体现。流体内部无数质点运动的总和，就为流体流动。3．质点及流体流动连续性：指大量分子构成的集团，但其大小与管路线容器的尺寸相比仍微不足道。因此，可用统计平均方法来思考问题。这样可摆脱复杂的分子运动从宏观的角度来研究流体的流动规律。4．不可压缩流体：流体的体积（密度）如果不随压力及温度变化，……5．可压缩流体：流体的体积（密度）如果随压力及温度变化，……第一

3、节流体静力学的基本方程1—1密度、比重、重度一、密度1．单位体积流体的质量，称为密度。Kg/m3（SI）；ρ=m/v2．对任何一种流体，其密度随其所具有的压力和温度而变化,ρ=f(P.T)3．理想气体的密度：①标准状态下(1atm，oc)，22.4m3/kmol　　　②理想气体定律PV=m/M·RT;ρ=m/v=PM/RT,ρ=ρo·ToP/TPo（同一气体在不同状态下的密度计算式）　　　③混合物平均分子量Mm=M1y1+M2y2+…　　　　M1、M2：气体混合物各组分的分子量　　　　y1、y2…气体混合物

4、各组分的摩尔分率。　　　④若用ф表示混合气体的体积分率，则气体平均密度为：ρm=ρ1φ1+ρ2φ2+… 4．液体混合物的平均密度若混合前后体积变化不大或不变，则1Kg混合液的体积=各组分单独存在的体积之和，此时混合液的平均密度ρm1/ρm=a1/ρ1+a2/ρ2+…a1、a2…——液体混合物中各组分的质量分率ρ1、ρ2…——液体混合物中各组分的密度，kg/m3 5．比容υ,υ=1/ρ二、比重（d）物质的密度对水的密度之比。d=d物/d水三、重度（γ）单位体积的重量，工程单位为Kgf/m3四、重度与密度关系γ

5、=ρg,ρ以Kgfs2/m4为单位。 1—2压力（压强）1．定义：流体垂直作于单位面积上的力，称为流体的压强，简称压强，习惯上称为压力。2．压力的单位：SI：N/M2，Pa，工程单位：Kgf/m2，常见的单位还有atm(标准大气压），某流体柱高度m,Bar,或Kgf/cm2等，互相关系为：1atm=N/m2=101.3KN/m2=Kgf/m2=1.033Kgf/cm2=10.33=760mmHgKgf/cm2称为工程大气压（at）3．压力的计量基准1）绝对压力和表压压力可以有不同的计量基准，如以绝对真空（零

6、大气压）为基准，则称为绝对压力（absolutepressure）；如以当地大气压为基准，则称为表压（gaugepressure）,相互关系为：表压=绝对压力-大气压力（压力表读数并非表内压力的实际值，而是表内压力比表外大气压高出的值，即为表压。）2）真空度（Vacuum）被测流体的绝对压力少于大气压时，其低于大气压的数值称为真空度。即：真空度=大气压力-绝对压力注意：真空表上的读数为真空度，记录时要注出当时当地的大气压。3）绝对压力、表压、和真空度的关系（P9）测定压力表压真空度大气压测定压力绝对压力绝对

7、压力大气压绝对压力为零（测定压力>大气压）（测定压力<大气压） 例：某台离心泵进、出口压力表读数为220mmHg（真空度）及1.7kgf/cm2（表压），若当地大气压力为760mmHg，试求它们的绝对压力各为若干（以法定单位表示）?（Pa）解：泵进口绝对压力P1=大气压力-真空度=760–220=540mmHg=7.2*104Pa泵出口绝对压力P2=表压+大气压力=1.7+1.033=2.7331kgf/cm2=2.68×105Pa 1—3流体的静力平衡一、流体静压力1．定义：静止流体内部任一点的压力，称为

8、流体静压力。2．特点：（1）流体静压力的方向与作用面相垂直。（2）从各方向作用于某一点上的流体静压力相等。（3）同一水平面上各点的流体静压力都相等。（4）流体静压力随位置高低而变。P1二、流体静止的基本方程1．基本方程式的推导如右图示，考虑一垂直流体柱，其底面积为A。,在底面P+dp以上高度为Z1的水平面上，流体柱所受的压力为P1，此dzZ1处流体密度为ρ；在底面以上高度为Z2的水平面上,流体Z柱所受的压力为P2