化工原理流体力学ppt课件.ppt

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1、要求：1.掌握流体静力学基本方程式及应用；2.掌握连续性方程及应用；3.掌握柏努利方程式及应用；4.掌握流动阻力的计算；5.掌握管路计算。1重点：1.柏努利方程式及应用；2.流动阻力的计算；3.管路计算。2流体：液体和气体统称为流体。在研究流体流动时，通常将流体视为由无数分子集团所组成的连续介质，每个分子集团称为质点。3流体的特征是具有流动性。流体在流动过程中具有一定的规律性，这些规律对化工生产具有一定的指导作用，具体表现在以下几个方面：（1）流体的输送管径的确定、输送设备的负荷；（2）压强、流速和流量的

2、测量为仪表测量提供依据；（3）为强化设备提供适宜的流动条件设备的操作效率与流体流动状况有密切关系。41.1　流体的物理性质1.1.1　流体的密度1.定义：单位体积流体所具有的质量，kg/m3。2.求取：(1)一般可在物理化学手册或有关资料中查得，教材附录中也列出某些常见气体和液体的密度。5(2)对理想气体，其密度与压强和温度有关。当实际状态与手册中标明的状态不一致时，需校正。实际上理想气体的密度可按下式计算：6(3)对混合物的平均密度还需通过以下公式计算：Ａ、Ｂ：纯组份A、B的密度，kg/m3；xwA

3、、xwB：A、B的质量分数；xVA、xVB：A、B的体积分数；yA、yB：A、B的摩尔分数。71.1.2　流体的粘度1.牛顿粘性定律流体在管内流动时，其速度分布规律为：靠近管中心的速度较大，靠近管壁的速度较小（实验可验证）。8流体在圆管内流动时，在一定的条件下可视为被分割成无数层极薄的圆筒，一层套一层，每层称流体层，流体层上各质点的速度相等。相邻两层中靠近管中心的速度较大，靠近管壁的速度较小。前者对后者起带动作用，后者对前者起拖曳作用，相邻流体层之间的这种相互作用称内摩擦力。9带动作用是由流体静压力所产生

4、的，而拖曳作用是由流体内在的一种抗拒向前运动的特性所产生的，这种特性称粘性。粘性是内摩擦力产生的原因，内摩擦力是粘性的表现。流体在流动时的内摩擦力是流动阻力产生的依据。1011流体在流动时的内摩擦力大小与哪些因素有关？1213流体在平板间流动时，实验证明：流体在管内流动时：牛顿粘性定律1415牛顿型流体：服从牛顿粘性定律的流体，包括全部气体与大部分液体。非牛顿型流体：不服从牛顿粘性定律的流体，包括稠厚液体或悬浮液。162.流体的粘度2）物理意义促使流动产生单位速度梯度的剪应力。因此，粘度是流体运动时的特性

5、。1）定义173）求取：查手册，或实验测定。混合物的粘度不能按组分叠加计算，只能用专门的经验公式估计。184）影响因素：温度：液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度则随温度升高而增大。压强：压强变化时，液体的粘度基本不变，气体的粘度随压强增加而增加得很少，只有在极高或极低的压强下，才考虑压强对气体粘度的影响。195）粘度的单位：P（泊）=g/(cm﹒s)1P=100cP（厘泊）1Pa﹒s=10P=1000cP203.理想流体黏度为零的流体。严格讲：在流动过程中，流动阻力为零的流体。211.2.1　静止流体

6、的压力1.定义：2.单位：Pa（帕斯卡，SI制）,atm（标准大气压）,某流体柱高度,kgf/cm2(工程大气压),bar（巴）等1.2流体静力学基本方程式22其之间换算关系为：1atm=760mmHg=1.0133×105Pa=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=1.0133bar233.表示方法绝对压强：以绝对零压作起点计算的压强，是流体的真实压强；表压强：绝对压强比大气压强高出的数值；真空度：绝对压强低于大气压强的数值。24换算关系：表压强=绝对压强－大气压强真空度=大气压强－绝对压强例1

7、-2（P17）251.2.2流体静力学基本方程式1.内容描述静止流体内部压力（压强）变化规律的数学表达式。262.使用条件：静止的同一种连续的流体；流体密度恒定。由流体静力学基本方程式可得到以下结论：271）当容器液面上方的压强一定时，静止液体内部任一点压强p的大小与液体本身的密度ρ和该点距液面的深度h有关。因此，在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上各点的压强都相等。282）当液面上方的压强p0改变时，液体内部各点的压强p也发生同样大小的改变。3）式p=p0+gh可该写为：(p－p0)/g=h

8、，说明压强差的大小可以用一定高度的液柱表示，但必须标明是何种液体液柱。293.流体静力学基本方程式的推导（自学）例1-3（P19）301.2.3流体静力学基本方程式的应用1.压强与压强差的测量测量压强的仪表种类很多，其中以流体静力学基本方程式为依据的测压仪器称液柱压差计，它可测量流体的压强或压强差，其中较典型的有下述两种。311)U管压差计指示液要与被测流体不互溶，不起化学反应，且其密度应大于被测流体。32A：指示液；B：待测