《流体的物理性质》PPT课件.ppt

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1、第一章流体流动FluidFlow基本要求：1、掌握流体处于相对静止和流动过程的基本概念、原理和计算。2、理解雷诺准数的概念，掌握流动过程阻力的计算本章重点：1、流体处于流动过程的原理和计算。2、雷诺准数的概念，流体流动两种类型的本质区别。本章难点：柏努利方程应用，边界层的概念概述化工生产中流体的流动与输送化工生产中所处理的物料，大多数是流体fluid流体----具有流动性的物质，没有固定的形状。流体的输送是通过管路，依靠输送机械如压缩机compressor或泵pump，对流体作功完成的。∴流体流动输送管路和输送机械在化工生产中起着很重要的作用。流体的流动和输送解决生

2、产上的哪些问题？1、流体输送中所需管径的选择。2、估算选择所需的输送机械及所需的功率。3、流体性能参数的测量和控制——流速、流量和压强等4、研究流体的流动形态，为强化设备和操作提供理论依据。∵化工生产中的传热、传质过程都是在流体流动的情况下进行的5、了解输送设备的工作原理和性能，以正确使用输送设备。概述1.1流体的物理性质1.1.1流体的密度(density)----ρ定义：单位体积的流体所具有的质量表达式：ρ=△m/△V（㎏/m3）当△V→0时，△m/△V的极限值为流体内某点的密度，即：对一定的流体，密度是压力和温度的函数1.1流体的物理性质ρ=f(P，T)液体的

3、密度随压力变化甚小（除极高压力情况外），随温度有所改变；气体的密度随压力和温度变化较大。但在温度不太低，压力不太高的情况下，可视为理想气体处理。∴查阅液体的密度数据时，要注意所对应的温度。常温常压条件下，气体通常也当作不可压缩流体处理。1.1流体的物理性质（1）气体的密度meandensityofgases当压力不太高，温度不太低时，气体可视为理想气体混合气体的密度如何表示？1.1流体的物理性质①用平均分子量Mm来表示设yA,yB,yn….分别为混合气体中各组分的摩尔分数则：Mm=MAyA+MByB+…+Mnyn②用体积分数来表示1.1流体的物理性质以1m3混合气体

4、为基准，假设混合前后气体的质量不变设xVA,xVB,xVn….分别为混合气体中各组分的体积分数则：ρm=ρAxVA+ρBxVB+…+ρnxVnxVA、xVB、xVn----液体混合物中各组分的体积分数ρA、ρB、ρn----液体混合物中各纯组分的密度。1.1流体的物理性质（2）混合液体的平均密度meandensityofmixedliquid对液体混合物，若混合前后体积不变，则有：xwA、xwB、xwn----液体混合物中各组分的质量分数ρA、ρB、ρn----液体混合物中各纯组分的密度。1.1流体的物理性质（3）相对密度specificgravity相对密度---

5、-液体在任何温度K下的密度与水在277K时的密度的比值。即比重（4）比容（比体积）specificvolume单位质量流体的体积，密度的倒数。υ=V/m=1/ρ（m3/㎏）1.1流体的物理性质1.1.2流体的黏度viscosity（μ）黏性----流体内部摩擦力的表现。是流体流动性的反面黏度----衡量流体黏性大小的物理量，是流体的重要参数之一。单位：Pa·s流体的黏度越大，其流动性就越小。1.1流体的物理性质流体在圆管内分层流动1.1流体的物理性质内摩擦力（internalfrictionresistance）：运动着的流体内部相邻两流体层之间的相互作用力。是流体

6、黏性的表现，又称为黏滞力或黏性摩擦力。内摩擦力产生的条件：黏性-----内因速度差-----外因一般速度分布示意图1.1流体的物理性质1.1流体的物理性质实验证明：对于一定的液体，内摩擦力F与两流体层的速度差△u成正比，与两层间的接触面积S成正比，与两层之间的垂直距离Δy成反比。牛顿粘性定律Newton’slawofviscosity1.1流体的物理性质μ----比例系数或黏性系数，简称黏度。牛顿粘性定律τ---单位面积上的内摩擦力，即内摩擦应力或剪应力du/dy----速度梯度，在与流动方向相垂直的y方向上流体速度的变化率。1.1流体的物理性质判据：是否符合牛顿黏

7、性定律？1.1流体的物理性质流体的黏度μ的物理意义：当速度梯度为1时，由流体的黏性产生的剪应力；促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。单位：SI制---Pa·s；1Pa·s=10P=1000cP黏度的数值由实验测定，与压强的关系不大，受温度的影响较大。液体：T↑→μ↓；随压力变化不大。气体：T↑→μ↑；P↑→μ↑（不大）1.1流体的物理性质黏度数据的获得：例如：查取共线图p3411.1流体的物理性质1.1流体的物理性质运动黏度理想流体与黏性流体理想流体----没有粘性，在流动过程中没有摩擦阻力，是不可压缩的。实际流体----具有粘性，在流动过程中存在摩擦阻力，是