流体流动及输送机械

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1、食品工程（FoodEngineering)食品工程原理（PrinciplesofFoodEngineering)化工原理（PrinciplesofChemicalEngineering)单元操作（UnitOperation）食品单元操作（FoodOperatingUnit）第一章流体流动及输送机械(1)主讲：曹淼●教学基本内容和要求●主要讨论有关流体在管内流动的基本原理及流动规律。了解流体平衡（静止）和运动的基本规律，熟练掌握静力学方程式、连续性方程式、伯努利方程式的内容和应用，在此基础上解决管路计算、输送设备功率计算等问题。主要内容见图1-1。

2、图1-1主要内容管路计算流速与流量测定流体动力学的基本方程式物料衡算能量衡算流体流动阻力计算静力学基本方程式应用u＝0目录1.1流体静力学1.2流体动力学1.3管内流体流动现象1.4流体流动阻力1.5管路计算1.研究流体流动的意义流体:是指在剪应力作用下能产生连续变形的物体；主要包括液体和气体两大类；流体流动是最普遍的食品（化学、生物）工程单元操作之一；研究流体流动问题也是研究其它食品单元操作的重要基础。概述2.流体的特征具有流动性；形状随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动;密度和压力有关。不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化，如

3、液体；可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化，如气体。3.流体的性质（假设）连续性：流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有间隙的流体质点所组成的连续介质；均匀性：流体内部任意位置的流体其性能相同；各向同性：在流体内部任意位置沿各个方向的性能相同。1.1流体静力学流体静力学是研究流体在重力场中处于特殊的运动状态（静止）的时候所受的外力满足的关系——平衡条件。1.1.1密度一、定义单位体积流体的质量，称为流体的密度。kg/m3二、单组分密度液体密度仅随温度变化（极高压力除外），其变化关系可从手册中查得。p、T－状态参数气体当压力不太高、温度不太低时，可

4、按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的数值，若条件不同，则密度需进行换算。式中：标准状态下气体的密度Kg/m3三、混合流体的密度混合气体各组分在混合前后质量不变(无化学反应)，则有——气体混合物中各组分的体积分率。1m3混合气体为基准，混合前后质量不变;即：1m3混合物的质量等于各组分单独存在时的质量之和。混合液体假设各组分在混合前后体积不变，则有—液体混合物中各组分的质量分率。1kg混合液体为基准，混合前后体积不变;即：1kg混合物的体积等于各组分单独存在时的体积之和。1.1.2、比体积（质量体积）单位质量流

5、体具有的体积，是密度的倒数。m3/kg1.1.3、相对密度某物质的密度和4℃纯水的密度之比，纯数，没有单位。1.1.4、理想气态方程P-压强，Pa；V-气体的体积，m3；n-物质的量，mol；R-理想气体常数，8.314J/(mol·K)；T-开尔文温度，单位K。M-摩尔分子质量，kg/mol。ρ-密度，单位kg/m3。1.1.5压强流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，用符号P表示，单位Pa。流体压强与作用面垂直，并指向该作用面，亦即沿作用面的内法线方向；任意界面两侧所受压强，大小相等、方向相反；作用于流体内部某点不同方向上的压强在数值

6、上均相同。一、压强的特性实践中以流体柱高度表示：注意：用液柱高度表示压强时，必须指明流体的种类，如600mmHg，10mH2O等，此时的压强为。标准大气压的换算关系：二、压强的单位SI制：Pa或N/m2；1bar=105Pa=100kPa=0.1MPa1atm=760mmHg=10.33mH2O=1.0133×105Pa=101.3kPa=0.1013MPa（物理大气压）1at=1.033kgf/cm2=735.6mmHg=10mH2O=9.81×104Pa=98.1kPa（工程大气压）三、压力的表示方法绝对压强单位面积上所受垂直压力的绝对数值，

7、Pab。相对压力（以大气压度量）①表压Pg用于被测流体的绝对压强大于外界大气压Pa的情况。压力表上的读数表示被测流体的绝对压强高出大气压的数值。Pg=Pab－Pa②真空度Pvm用于被测流体的绝对压强小于外界大气压的情况。此时，真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压的数值。Pvm=Pa－Pab绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度大气压Pa例：1.蒸汽加热器的蒸汽压力表上读数为81.9×103Pa，当时当地气压计上读数为98.1×103Pa。则设备内蒸汽的绝对压力为Pa。某设备上真空表的读数为13.3×103Pa，已知该地区大气压强为98.7×

8、103Pa。则设备内的绝对压力为Pa。比较下列压力大小：P1=0.4atm,P2=0.4atm(表压),P3=0.4atm(真空度)。A