化学工程基课件第二章.pptVIP

;教学目的：本章要求掌握流体流动过程的基本原理、管 内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和计算流体 流动过程中的有关问题。 教学重点：流体静力学、流体动力学的基本原理 及应用。 教学难点：流体静力学、流体动力学的基本原理 及应用。;第一节 静止流体的基本方程;可以忽略其影响，所以常称液体为不可压缩的流体 ，但液体的密度随温度升高而下降。 （2）气体的密度：气体的密度随压力和温度的变 化较大，是可压缩性流体。当压力不太高、温度不 太低时，气体的密度可近似地按理想气体处理。 ;某T、P下的某种气体的密度：ρ=ρ0T0/T×P/P0; 2、流体的定义和分类 （1）按状态分为气体、液体和超临界流体 **超临界流体：当流体所处的状态在临界点以上， 称为超临界流体（SCF). ;(2)按可压缩性可分为不可压缩流体和可压缩流体 ;（3）按是否忽略流体分子间作用力，分为理想流体 和实际流体 （4）按流体的流变特性分为牛顿型和非牛顿型流体 牛顿型流体：其流变特性满足牛顿粘性定律。 若满足牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体。; 非牛顿型流体：其流变特性不满足牛顿粘性定律。;3、流体特性 （1）流动性—即抗剪、抗张的能力很小，易变形。 （2）无固定形状，易变形 随容器形状，气体能充满整个密闭容器的空间。; 4、作用在流体上的力 外界作用于流体上的力有两种：质量力和表面力 ①质量力：又称体积力。质量力作用于流体的每个 质点上，并与流体的质量成正比，对于均质流体也 与流体的体积成正比。; ②表面力：又称接触力或机械力。表面力与流体的 表面积成正比。作用于流体中任一微小表面上的力 又可分为两类，即垂直于表面的力和平行于表面的 力。前者称为压力，后者称为剪力。 ;第二节 流体静力学;P;2、压力的不同表示方法 （1）以液柱高度表示的压强。工业上常间接的 用液柱高度h来表示压力。其关系为： P=hρg 【Pa】 h：液柱的高度，m； ρ：液柱的密度，kg/m3； g：重力加速度，9.81m.s-2； 或可写成：h=P/ρg 【m液柱】 h：流体因距所选的基准面有h高度，由于重力作用 而具有的能量。称之为位能或重力势能。;P/ρg：流体被压缩而能向外膨胀做功的能力。称之 为静压能。 如：一个标准大气压，若用水柱和汞柱高来分别表示： h水=P/ρg=101325/（1000×9.81）=10.33【mH2O】 h汞= P/ρg=101325/（13600×9.81） =0.76【mHg】=760【mmHg】 由上面可知：同一压强值，用不同流体柱高表示时 ，h值是不同的，这是因为流体ρ不同，所以用流体 柱表示压强时，一定要注明是什么流体，必要时还需 注明温度。;（2）压强的基准：以绝对真空为起点的压强叫绝对压强；以当时当地大气压为起点的压强叫表压。低于当地大气压叫真空度。;二、流体静力学基本方程式 （一）流体静力学基本方程式的推导; 在容器中盛有密度为ρ的某种液体，在其中任取 一液体柱，对该液柱进行受力分析： 只考虑垂直方向 ①液体柱受到向下的压强P1（方向垂直向下） F1=P1.A (A为上底面面积） ②液体柱受到向上的压强P2（方向垂直向上） F2=P2.A (A为下底面面积） ③液体柱本身的重力（方向垂直向下） G=（Z1-Z2).A.ρ.g=h.A.ρ.g;因为液体柱是静止的处于平衡状态，所以液体柱在 垂直方向上受到的合力为零： ∴ F2=F1+G ; P2.A=P1.A+ （Z1-Z2).A.ρ.g 方程式两边同除以ρ.g P2/ρ.g=P1/ρ.g+ Z1-Z2 整理得：Z1+P1/ρ.g =Z2+ P2/ρ.g ……（1） 也可写成： P2=P1+ h.ρ.g …… （2） 或 P2=Pa+ H.ρ.g …… （3）;（二）流体静力学基本方程式的物理意义 1、静压能与位能之和为一常数，并且静压能与位能 可相互转换。 2、在容器中，某处的压强大小仅与其位置的高低有 关，与水平位置无关。 （推广：静止的同一种连通的流体，在同一水平面 上各点所受到的压强相等。）由（1）式得。 3、液面上方受到的压强，能以同样大小传递到液体 内部。由（3）式得.;水;解：首先要正确确定等压面，才能进行比较由静力学基本方程式的物理意义第（2）点可以确定 PD=PE=PF; PA=PB； PH=PI;然后再比较PB与PC相对大小，∵ PE=PB+hρ水g; PF=PC+hρ汞g; ∵PF=PE；有 PB+hρ水g= PC+hρ汞g； PB-PC=hρ汞g-hρ水g0∴PB-PC0；PBPC；其它相同。;课堂练习： 1、下列各力中属于体积力的是__