清华大学化工原理21第1章流体流动.docVIP

PAGE 6 PAGE 22 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