流体静力学基本方程备课讲稿.ppt

《流体静力学基本方程备课讲稿.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、化工原理PrinciplesofChemicalEngineering第一章第一章流体流动掌握内容流体的密度和黏度的定义、单位、影响因素及数据的求取；压强的定义、表示法及单位换算；流体静力学基本方程、连续性方程、柏努利方程及应用；流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义及计算；流体在管内流动时流动阻力计算；简单管路的设计计算；因次分析法的原理、依据、结果及应用。第1章流体流动了解内容牛顿型流体与非牛顿型流体；层流内层与边界层，边界层的分离。流体的连续性和压缩性、定态流动与非定态流动；层流与湍流的特征；管内流体速度分布公式及应用；哈根-泊谡叶方程式的推导；复杂管路计算；正确使用各种数据图表；边

2、界层的概念。熟悉内容讲授内容流体静力学基本方程1.1流体流动的基本方程1.2流体流动现象1.3管路计算1.5流速和流量测量1.6流体在管内的流动阻力1.41.1流体静力学基本方程本节讲授内容3流体静力学方程2流体的压强1流体的密度4流体静力学方程的应用重点：静力学基本方程式及其应用本节的重点及难点难点：U形压差计的测量，液位测量1.1流体静力学基本方程一、流体的密度流体密度的定义单位体积流体所具有的质量，ρ;SI单位kg/m3。2.影响ρ的主要因素液体：——不可压缩性流体（体积不随压力变化）气体：——可压缩性流体流体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

3、下（T,P）下的密度：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:——液体混合物密度计算式假设混合后总体积不变：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,….,n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5.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v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

4、。在数值上:二、流体的静压强1.压强的定义流体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）。流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反；作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。压力的特性：换算关系为：2.压强的表示方法1）绝对压强（绝压）：体系的真实压强称为绝对压强。2）表压强（表压）：压力表上读取的压强值称为表压。表压强=绝对压强－大气压强3）真空度：真空表的读数真空度=大气压强－绝对压强=－表压当用

5、表压或真空度来表示压强时，应分别注明。如：4×103Pa（真空度）、200kPa（表压）。绝对压强、真空度、表压强的关系：绝对零压线大气压强线A绝对压强表压强B绝对压强真空度表压真空度动画三、流体静力学方程1.方程的推导（1）在1-1’截面受到垂直向下的压力：（2）在2-2’截面受到垂直向上的压力：（3）微元体本身所受的重力（向下）：设流体不可压缩，ρ＝Constant。取微元体dxdydz。重力场中对微元体进行受力分析：p2p1z1z2Gp0xzy令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p因为微元体处于静止状态：两边同时除A——

6、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随p0和h的改变而改变：2）当容器液面上方压强p0一定时，静止液体内部压强p仅与垂直距离h有关：处于连续同一介质同一水平面上各点的压强相等。3）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

7、体。6）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。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）