化工原理钟秦第二版.ppt

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1、第一章流体流动本章主要内容1.1流体静力学基本方程式1.2流体流动的基本方程式1.3管内流体流动现象1.4流体流动的阻力损失1.5流体输送管路的计算1.6流速和流量的测量1.7非牛顿流体的流动1.1流体静力学基本方程式1.1.1流体密度1.1.2流体静压强1.1.3流体静力学基本方程式1.1.4流体静力学基本方程式的应用1.1.1流体的密度一、定义表达式不可压缩流体二、液体的密度1.纯液体2.混合液体组分浓度以质量分率x表示三、气体的密度可压缩流体1.理想气体2.实际气体查手册、换算理想气体3.混合气体第一章流体输送第一次课流体静力学方程81.1.2流体静压强

2、一、静压强二、静压强的单位1atm=1.013105Pa=10.33mH2O=760mmHg1at=9.81104Pa=10mH2O=735mmHg三、静压强的表示方法绝对压强（ata）：以绝对真空为基准量得的压强；表压强（atg）：以大气压强为基准量得的压强。第一章流体输送第一次课流体静力学方程10实质：静止流体内部压强的变化规律。1.1.3流体静力学基本方程式重点讨论：1.方程应用条件：静止，连续，同一流体;2.同一高度处静压力相等;3.压强差的大小可以用一定高度的液体柱表示但必须注明流体的名称。4.gz—单位质量流体所具有的位能;p/ρ—单位质量流体

3、所具有的静压能。1.1.4流体静力学基本方程式的应用一、压强与压强差的测量（pA+ρgzA）﹣（pB+ρgzB）=Rg（ρA﹣ρ）两测压口等高pA﹣pB=（ρA﹣ρ）gR1．U形压差计2．微差压差计（1）两种指示液密度相接近且不互溶。（2）U形管的两侧臂顶端各装有扩大室，扩大室内径与U形管内径之比应大于10。p1﹣p2=（ρA﹣ρC）gR二、液面的测量远距离液面计装置1－调节阀；2－鼓泡观察器瓶；3－U管压差计；4－通气管；5－贮罐。pa≈pbpa=ρghpb=ρAgR三、液封高度的确定如何控制炉内的压强不超过规定的数值?液封管插入液面下的深度h：1.2流体流

4、动的基本方程1.2.1流量与流速一、流量1.定义2.表示体积流量:Vs,m3/s质量流量:ws,kg/s3.两者之间的关系二、流速定义平均流速体积流速u：m/s质量流速G:kg/（m2·s）流量与流速关系ws=Vsρ=uAρ三、管径的确定圆整例：Vs=0.02m3/s,u=1.5m/s,求d=?1.计算方法1.2.2稳定流动与不稳定流动1.2.3连续性方程ws=u1A1ρ1=u2A2ρ2=…=uAρ=常数Vs=u1A1=u2A2=…=uA=常数管内不同截面流速之比与其相应管径的平方成反比若流体不可压缩，ρ=常数1.2.4伯努利方程一、伯努利方程的推导二、伯努

5、利方程的讨论三、伯努利方程的应用二、伯努利方程的讨论应用伯努利方程的条件流体静止，u=0，方程变为流体静力学基本方程方程中每一项均表示一项能量理想流体的伯努利方程实际流体的伯努利方程可压缩流体，若管道两截面间压力差很小，伯努利方程可用，但注意：1）平均密度；2）绝对压强7.伯努利方程有不同的形式7.伯努利方程的不同形式(1)单位重量流体为基准：z1：位压头u12/2g:动压头p/ρg：静压头J/N(2)单位质量流体为基准We——输送机械对流体做功而使单位质量流体获得的能量,（J/kg）；——单位质量流体从1-1截面到2-2截面损失的能量（J/kg）J/kg(3

6、)单位体积流体为计算基准J/m3三、伯努利方程的应用1.根据题意绘流程示意图，标明流体流动方向；2.确定衡算范围，选取上、下游截面，原则：（1）两截面应与流体流动方向垂直（2）两截面之间流体必须是连续的；（3）截面上已知条件最充分，截面上和截面间包含未知量。3.选基准面，基准面必须与地面平行，若衡算系统为水平管道，则基准面应通过管道中心线；4.各物理量单位一致，两截面上压强表示方法一致。1.3管内流体流动现象1.3.1黏度一、牛顿黏性定律μ——比例系数，称黏性系数或动力粘度，简称黏度二、黏度1.表达式:2.单位:物理单位制单位：P注意：物理意义：促使流体流动产

7、生单位速度梯度时剪应力的大小黏度与速度梯度相联系，只有在运动时才显现出来黏度是流体物理性质之一，其值由实验测定第一章流体输送第四次课管内流体流动现象31雷诺实验1.3.2流动类型与雷诺准数雷诺准数：影响因素:管径、流速、粘度、密度物理意义:Re=惯性力/黏性力无因次1.流动类型流动类型层流湍流流型的判定雷诺数判定1.3.3层流与湍流流动类型：层流和湍流雷诺指出：（1）当Re≤2000时，出现层流区，层流是稳定的。（2）当2000＜Re＜4000时，有时出现层流，有时出现湍流，决定于外界的扰动，此为过渡区。（3）当Re≥4000时，出现湍流区。2.层流与湍

8、流的区别流体内部质点的运动方式流体在圆