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化工原理 主讲教师:王丽梅 第一章 流体流动Flow of Fluid 1.1 流体静止的基本方程 1.1.1 密度 1.1.2 压力的表示方法 1.1.3 流体静力学方程 1.1.4 流体静力学方程的应用 第一章 流体流动 1.1 流体静力学 1.1.2 压力 一、定义 流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，习惯上又称为压力。 二、压力的单位 SI制：N/m2或Pa； 或以流体柱高度表示 ： 注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类，如600mmHg，10mH2O等。 标准大气压的换算关系： 1atm= 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H2O(P9) 三、 压力的表示方法 绝对压力 真实压力。 表压或真空度 以大气压为基准测得的压力。 表 压(P表) = 绝对压力 － 大气压力 真空度(P真) = 大气压力 (P0) －绝对压力(P绝) (P0) 绝对压力 绝对压力 绝对零压 表压 真空度 大气压 表压 压力表测得 真空度 真空表测得 表压 = 绝对压强 — 大气压强（压力表度量) 真空度 = 大气压强 — 绝对压强(真空表度量) Atmospheric Pressure Absolute Pressure Gage Pressure Vacuum(Negative Gage) Perfect Vacuum 1.1.3 流体静力学平衡方程 一、静力学基本方程 重力场中对液柱进行受力分析： （1）上端面所受总压力 （2）下端面所受总压力 （3）液柱的重力 设流体不可压缩， p0 p2 p1 z1 z2 G 方向向下 方向向上 方向向下 液柱处于静止时，上述三项力的合力为零: ——静力学基本方程 压力形式 能量形式 讨论： （1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体； （2）物理意义： ——单位质量流体所具有的位能，J/kg； ——单位质量流体所具有的静压能，J/kg。 在同一静止流体中，处在不同位置流体的位能和静压能各不相同，但二者可以转换，其总和保持不变 。 （3）在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平面上各点的压力处处相等。压力相等的面称为等压面。 （4）压力具有传递性：液面上方压力变化时，液体内部各点的压力也将发生相应的变化。 流体静力学方程 静力学方程式仅适用于连通着的同一种连续的不可压缩静止流体。 二、静力学基本方程的应用 1. 压力及压力差的测量 （1）U形压差计 设指示液的密度为 ， 被测流体的密度为 。 A与A′面 为等压面，即 而 p1 p2 m R A A’ * 化工原理 第一章 流体流动 * 化工原理 第一章 流体流动 第一章 流体流动 1.1 流体的重要性质 1.1.1 连续介质假定 连续介质假定 假定流体是由连续分布的流体质点所组成，表征流体物理性质和运动参数的物理量在空间和时间上是连续的分布函数。 连续介质假定 第一章 流体流动 1.1 流体的重要性质 1.1.1 连续介质假定 1.1.2 流体的密度 流体的密度 流体空间某点上单位体积流体的质量 流体的密度是位置(x,y,z)和时间θ的函数 密度 流体的密度 纯物质的密度： 液体：基本不随压力变化（极高压力除外），随温度略有变化。 气体：密度随温度、压力改变。低压下可按照理想气体状态方程计算 气体混合物，混合前后质量不变 液体混合物，混合前后体积不变 组分的质量分数 组分的体积分数 混合物的密度： 流体的密度 第一章 流体流动 1.1 流体的重要性质 1.1.1 连续介质假定 1.1.2 流体的密度 1.1.3 流体的可压缩性与不可压缩流体 一、流体的可压缩性 或 （1-4） （1-5） 流体的可压缩性通常用体积压缩系数β来表示。其意义为在一定温度下，外力每增加一个单位时，流体体积的相对缩小量 体积压缩系数 二、不可压缩流体 β 值越大，流体越容易被压缩。 可压缩流体 β≠0 的流体为可压缩流体 不可压缩流体 β=0 的流体为不可压缩流体 气体在一般情况下是可压缩流体 大多数液体可视为不可压缩流体。 需要指出，实际流体都是可压缩的，不可压缩流体乃是为便于处理密度变化较小的某些流体所作的假设而已。 二、不可压缩流体 第一章 流体流动 1.1 流体的重要性质 1.1.1 连续介质假定 1.1.2 流体的密度 1.1.3 流体的可压缩性与不可压缩流体 1.1.4 流体的黏性 一、牛顿黏性定律 流体在运动时