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清华大学化工原理21第1章流体流动
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第一章 流体流动
第一节 流体流动中的作用力
Key Words: Fluid flow, Shear stress, Fluid statics, Density,Viscosity, Pressure
管道输送
化工过程中的流体流动 多相流
单元操作中流动现象
一、体积力和密度:? = m/V
p T
液体 基本不变 稍有变化
气体 改变 改变
理气
混合密度: 体积分率:XV1 XV2
气体: (1m3为基准)总质量=A+B+C
液体:1Kg混合液为基准, 质量分率:X w1 X w2
=A+B+C
二、压力:
1atm=1.013×105 N/m2 =10.33m(水柱),760mmHg
压力表:表压=绝压-大气压
真空表:真空度=大气压-绝压=-表压
[确切标明 (表)、(绝)、(真)]
三、剪力、剪应力、粘度:
流体沿固体表面流过存在速度分布:
?:动力粘度、粘性系数
牛顿型
塑性
非牛顿型 假塑性
涨塑性
粘度:
T↑ 液体↓,气体↑
P↑ 基本不变 基本不变 40atm以上考虑变化
混合粘度:①不缔合混合液体 ()
②低压下混合气体
第二节 流体静力学方程
一、静力学基本方程:
方向→与作用面垂直
静压力 各方向作用于一点的静压力相同
同一水平面各点静压力相等(均一流体)
对于Z方向微元:
不可压缩液体:
1、不可压缩流体
条件: 2、静止
3、单一连续流体
结论: 单一流体连续时→同一水平面静压力相等
间断、非单一流体→逐段传递压力关系
二、流体静力学方程的应用:
1、压差计:
微差压差计
①
②
R很大时,液面相似
例:,,若
=229.6+27.1=256.7N/m2 (表)
2、液面计:
3、液封
4、液体在离心力场内的静力学平衡
流体流动的基本方程
Key Words: Mass flow rate, Volumetric flow rate, Velocity, Mass velocity, Equation of continuity, Bernoulli equation, Potential energy, Kinetic energy, Loss of mechanical energy, Work
流量与流速:
体积流量:,质量流量:
流速:, 质量流速:
管路流速: 液体0.5~3 m/s, 气体10~30 m/s
综合考虑:流量 ? 生产任务; 流速、动力、设备、工艺
连续性方程:
流动系统→各截面上:。
若 圆管
三、总能量衡算和柏努利方程:稳定流动体系中讨论
1、与流体有关的能量形式和总能量衡算
内能, 位能, 动能,静压能(流动功)
流体进入划定体积需要对抗压力作功,所作功转化为流体静压能带入划定体积。
质量为m、体积为V的流体,进入划定体积
上游压力: ;
所行距离:; _
功: 流动中存在
总能量:;
外界输入: ,
对两个不同截面:
2、柏努利(Bernoulli)方程式:
单位质量流体
(比容)
根据热力学第一定律:W: 膨胀功;Q: 两部分?环境Qe 和 阻力消耗
不可压缩流体:
对于理想流体:,无外功,
3、讨论
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