化工原理-1章流体流动.ppt

第一章 流体流动 第一节 概述 第二节 流体静力学 第三节 流体动力学 第四节 流体流动的阻力 第五节 管路计算 第六节 流速和流量的测量 学习本章的意义 1. 流体存在的广泛性。在化工厂中，管道和设备中绝大多数物质都是流体 （包括气体、液体或气液混合物）。 2. 通过研究流体流动规律，可以正确设计管路和合理选择泵、压缩机、风机等流体输送设备，并且计算其所需的功率。 3. 流体流动是化工原理各种单元操作的基础，对强化传热、传质具有重要的实践意义。 第一节 概述 第一节 概述 流体： 指具有流动性的物体，包括液体和气体。 不可压缩流体：流体的体积不随压力及温度变化。 特点：（a） 具有流动性 （b） 受外力作用时内部产生相对运动 流动现象: ① 日常生活中 工业生产过程中 流体力学: 研究流体平衡和运动宏观规律的科学。 流体力学的用途 ①流体的输送 应用流体流动的规律进行分析和计算。 ②压力、流速和 流量的测量 第二节 流体静力学（Fluid Statics） 1.2.1 流体的物理性质 1.2.2 流体的压力 1.2.3 流体静力学基本方程式及应用 1.2.1 流体的物理性质 1.密度( Density) （1）定义：单位体积流体所具有的质量， kg/m3 （2）影响因素： 液体： ----液体不可压缩性 纯液体的密度可由实验测定或从手册中查取。 气体： 纯气体的密度一般可计算得到或从手册中查取。 （3）密度的计算 ①气体密度的计算 a.理想气体密度计算: T0=273.15K，P0=101.3kPa（标态下气体的温度和压力） b.理想气体混合物的密度计算: 假设气体混合物由N种物质组成，各物质的体积百分比分别为xi，密度分别为ρi 或 ②混合液体密度计算 假设液体混合物由n种物质组成，混合前后体积不变，各物质的质量百分比分别为ωi，密度分别为ρi 例题1-1 求甲烷在320 K和500 kPa时的密度。 例题1-2 已知空气的组成为21%O2和79%N2(均为体积分数)，试求在100 kPa和300 K时空气的密度。 2.流体的比体积（比容） 定义：单位质量流体所占的体积。 　　　 单位：[ m3/kg ] 3.黏度 1.2.1 流体的压力（Pressure） 一.定义 流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，工程上一般称压力。 1 atm=101.3kPa=1.033 kgf/cm2=760mmHg=10.33mH2O 1 at=98.1kPa=1kgf/cm2=735.6 mmHg =10 mH2O 将下列压力换算为kPa （1） 640mmHg； （2）8.5mH2O； （3）2 kgf/cm2 二.压力的表示方式 三种表示方式：绝对压力、表压、真空度 绝对压力：以绝对真空(即零大气压)为基准计量 的压力，是流体的真实压力； 表压力： 以当地大气压为基准，比当地大气压高 出的压力，称为表压力。 真空度： 以当地大气压为基准，比当地大气压低 出的压力，称为真空度。 【例题1-3】 在兰州操作的苯乙烯精馏塔塔顶的真空度为620mmHg。在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压力，真空表的读数应为多少？兰州地区的大气压力为640mmHg,天津地区的大气压力为760mmHg。 1.3.1 流量和流速 一、流量(Flow Rate) 流量和流速及横截面积之间的关系称为流量方程式 【例题1-8】 一