化工原理第一章第一节讲稿修改.ppt

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1、第一章流体流动一、流体的密度二、流体的压强三、流体静力学方程四、流体静力学方程的应用第一节流体静止的基本方程2021/7/31一、流体的密度密度定义单位体积的流体所具有的质量，ρ;SI单位kg/m3。2.影响ρ的主要因素2021/7/31液体：——不可压缩性流体气体：——可压缩性流体3.气体密度的计算理想气体在标况下的密度为：例如：标况下的空气，操作条件下（T,P）下的密度：2021/7/31由理想气体方程求得操作条件（T,P）下的密度4.混合物的密度1）液体混合物的密度ρm取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:假设混合后总体积不变，2021/7/3

2、1——液体混合物密度计算式2)气体混合物的密度取1m3的气体为基准,令各组分的体积分率为:xvA,xvB,…,xVn,其中:i=1,2,….,n2021/7/31混合物中各组分的质量为：当V总=1m3时，若混合前后,气体的质量不变，当V总=1m3时,——气体混合物密度计算式当混合物气体可视为理想气体时,——理想气体混合物密度计算式2021/7/315.与密度相关的几个物理量1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，单位为m3/kg。2）比重(相对密度)：某物质的密度与4℃下的水的密度的比值，用d表示。在数值上:2021/7/31二、流体的静压强1、压强的定义流体

3、的单位表面积上所受的压力，称为流体的静压强，简称压强。SI制单位：N/m2，即Pa。其它常用单位有：atm（标准大气压）、工程大气压kgf/cm2、bar；流体柱高度（mmH2O，mmHg等）。2021/7/31换算关系为：2、压强的表示方法1）绝对压强（绝压）：流体体系的真实压强称为绝对压强。2）表压强（表压）：压力上读取的压强值称为表压。表压强=绝对压强-大气压强2021/7/313）真空度：真空表的读数真空度=大气压强-绝对压强=-表压绝对压强、真空度、表压强的关系为绝对零压线大气压强线A绝对压强表压强B绝对压强真空度当用表压或真空度来表示压强时，应分别注明。如

4、：4×103Pa（真空度）、200KPa（表压）。2021/7/31三、流体静力学方程1、方程的推导在1-1’截面受到垂直向下的压力在2-2’截面受到垂直向上的压力：小液柱本身所受的重力：因为小液柱处于静止状态，2021/7/31两边同时除A令则得：若取液柱的上底面在液面上，并设液面上方的压强为P0，取下底面在距离液面h处，作用在它上面的压强为P2021/7/31——流体的静力学方程表明在重力作用下，静止液体内部压强的变化规律。2、方程的讨论1）液体内部压强P是随P0和h的改变而改变的，即：2）当容器液面上方压强P0一定时，静止液体内部的压强P仅与垂直距离h有关，即：

5、处于同一水平面上各点的压强相等。2021/7/313）当液面上方的压强改变时，液体内部的压强也随之改变，即：液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部的任一点。4）从流体静力学的推导可以看出,它们只能用于静止的连通着的同一种流体的内部，对于间断的并非单一流体的内部则不满足这一关系。5）可以改写成压强差的大小可利用一定高度的液体柱来表示，这就是液体压强计的根据，在使用液柱高度来表示压强或压强差时，需指明何种液体。2021/7/316)方程是以不可压缩流体推导出来的，对于可压缩性的气体，只适用于压强变化不大的情况。例：图中开口的容器内盛有油和水，油层高度h1=0.7m,密

6、度，水层高度h2=0.6m，密度为1）判断下列两关系是否成立PA＝PA’，PB＝P’B。2）计算玻璃管内水的高度h。2021/7/31解：（1）判断题给两关系是否成立∵A，A’在静止的连通着的同一种液体的同一水平面上因B，B’虽在同一水平面上，但不是连通着的同一种液体，即截面B-B’不是等压面，故（2）计算水在玻璃管内的高度hPA和PA’又分别可用流体静力学方程表示设大气压为Pa2021/7/312021/7/31四、静力学方程的应用1、压强与压强差的测量1）U型管压差计根据流体静力学方程2021/7/31当被测的流体为气体时，可忽略,则，——两点间压差计算公式若U型

7、管的一端与被测流体相连接，另一端与大气相通，那么读数R就反映了被测流体的绝对压强与大气压之差，也就是被测流体的表压。当P1-P2值较小时，R值也较小，若希望读数R清晰，可采取三种措施：两种指示液的密度差尽可能减小、采用倾斜U型管压差计、采用微差压差计。当管子平放时：2021/7/312）倾斜U型管压差计假设垂直方向上的高度为Rm，读数为R1，与水平倾斜角度α2)微差压差计U型管的两侧管的顶端增设两个小扩大室,其内径与U型管的内径之比＞10，装入两种密度接近且互不相溶的指示液A和C，且指示液C与被测流体B亦不互溶。2021/7/31根据流体静力学方程可