化工原理（ 第三版） 教学课件 作者 陆美娟张浩勤 主编 流体流动2.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第二节 流体静力学基本方程式 * 本节主要内容 流体的密度和压强的概念；在重力场中的静止流体内部压强的变化规律及其工程应用。 * 本节的重点 重点掌握流体静力学基本方程式的适用条件及工程应用实例。 1-1 流体的压力 一、压力（压强）的概念 流体垂直作用于单位面积上的力 ,即压强, 习惯称压力 特点: (1) 说明大小数值即可，不用表示方向 (2)空间不同点，压强的大小数值不相同 1-1 流体的压力 二、压力的单位 SI单位制，压力单位N/m2 （即 Pa或帕斯卡） 常用Kpa（千帕）， Mpa（兆帕） 1Kpa=103Pa,1Mpa=106Pa, 1Mpa=103Kpa 习惯单位:atm（标准大气压）,at（工程大气压）,mmHg（毫米汞柱）,mH2O（米水柱）,bar（巴）.换算参见附录 规定使用国际单位制(SI) 1-1 流体的压力 三、压力的基准: 绝对真空和大气压力 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　压强表上的读数，表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，即: 　　表压强＝绝对压强－大气压强 真空度 真空表上的读数，表示被测流体的绝对压强低于大气压强的数值，即:　　真空度＝大气压强－绝对压强 特别注意:大气压强指的是当地大气压力 1-1 流体的压力 1-1 流体的压力 例1-1 某台离心泵进、出口压力表读数分别为30kPa(真空度)及170kPa(表压)。若当地大气压力为101kPa，试求它们的绝对压力各为若干（以法定单位表示）？ 解: 泵进口绝对压力P1=101-30 = 71kPa 泵出口绝对压力P2=170 +101 = 271kPa 1-2 流体的密度与比容 一. 密度 *定义: 单位体积流体的质量称为密度. 公式:?　　　　　　　　　（kg/m3) 一定的流体 *液体密度: 作为常数,为不可压缩流体 常见液体密度可查． 相对密度(比重) 1-2 流体的密度与比容 *气体密度：可压缩流体，ｐ和Ｔ变化率很小时作不可压缩流体处理 　一般气体密度按理想气体计算： 　气体在标准状态下密度可查，应用时 需换算 1-2 流体的密度与比容 液体混合物密度 气体混合物的密度 或 其中 对于理想气体，其摩尔分率与体积分率相同。 1-2 流体的密度与比容 二、比容 即单位质量流体具有的体积: 比容是密度的倒数,单位为m3/kg 1-3 流体静力学基本方程式 某一点不同方向上的压强在数值上相等，为什么？ 流体的静压强是位置的函数： 流体静力学方程式就是静压强与位置关系的具体函数形式 1-3 流体静力学基本方程式 1-3 流体静力学基本方程式 重力场中垂直方向液柱受力分析： （1）上端面所受总压力 方向向下 （2）下端面所受总压力 方向向上 (3) 液柱的重力 方向向下 1-3 流体静力学基本方程式 液柱处于静止时,上述三项力的合力应为零,即 *整理并消去A，得 (1) *变形得 (2) 1-3 流体静力学基本方程式 *若将液柱的上端面取在容器内的液面上，设 液面上方的压力为p0，液柱高度为h，则结果还可改写为 (3) 1-3 流体静力学基本方程式 (1)(2)(3)三式就是流体静力学基本方程式（三个式子完全等价），反映了在重力场作用下流体压强随位置变化的规律 静力学基本方程适用条件: 在重力场中静止、连续的同种不可压缩流体 重要结论: p仅与z有关，而与x和y无关 1-3 流体静力学基本方程式 液体: 不可压缩流体, 方程适用 气体: ρ随压强p改变, 可压缩流体, 方程不适用。如果压强改变不大， ρ取变化范围内的平均值ρm ，可近似认为是常数，则上面的方程也可以适用。 1-3 流体静力学基本方程式 结论(讨论)： （1）等压