第一章 流体流动 教案.docVIP

第一章 流体流动（Fluid flow) 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　概 述 一、为什么要学习这章？ 1 流体：气体和液体统称为流体。 在化工生产中，所处理的物料有很多是流体。根据生产要求，往往需要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备。除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流动下进行的。流体流动的状态对这些单元操作有着很大影响。为了深入理解这些单元操作的原理，就必须掌握流体流动的基本原理。可以说流体流动的基本原理是本课程的重要基础。 ? 二、流体流动的性质 1．流体流动是连续的。因为它作为一个整体运动的同时，内部有相对运动。 2．实质：并非指其内部分子的运动（静止流体的分子是运动的），而是由内部质点的运动来体现。流体内部无数质点运动的总和，就为流体流动。 3．质点及流体流动连续性：指大量分子构成的集团，但其大小与管路线容器的尺寸相比仍微不足道。因此，可用统计平均方法来思考问题。这样可摆脱复杂的分子运动从宏观的角度来研究流体的流动规律。 4．不可压缩流体：流体的体积（密度）如果不随压力及温度变化，…… 5．可压缩流体：流体的体积（密度）如果随压力及温度变化，…… 第一节 流体静力学的基本方程 1—1 密度、比重、重度 一、密度 1．单位体积流体的质量，称为密度。Kg/m3（SI）；ρ=m/v 2．对任何一种流体，其密度随其所具有的压力和温度而变化, ρ=f(P.T) 3．理想气体的密度： ①标准状态下 ( 1atm，oc )，22.4 m3/kmol 　　　②理想气体定律PV = m/M·RT; ρ= m/v = PM/RT, ρ=ρo·ToP/TPo （同一气体在不同状态下的密度计算式） 　　　③混合物平均分子量Mm = M1y1+M2y2+… 　　　　M1、M2：气体混合物各组分的分子量 　　　　y1、y2 … 气体混合物各组分的摩尔分率。 　　　④若用 ф 表示混合气体的体积分率，则气体平均密度为：ρm=ρ1φ1+ρ2φ2+… ? 4．液体混合物的平均密度 若混合前后体积变化不大或不变，则1Kg 混合液的体积=各组分单独存在的体积之和，此时混合液的平均密度ρm 1/ρm = a1/ρ1+a2/ρ2+… a1 、a2 … ——液体混合物中各组分的质量分率 ρ1、ρ2 … ——液体混合物中各组分的密度，kg/m3 ? 5．比容υ,υ=1/ρ 二、比重（d）物质的密度对水的密度之比。d=d物/d水 三、重度（γ）单位体积的重量，工程单位为 Kgf/ m3 四、重度与密度关系 γ=ρg, ρ 以 Kgfs2/ m4 为单位。 ? 1—2 压力（压强） 1．定义：流体垂直作于单位面积上的力，称为流体的压强，简称压强，习惯上称为压力。 2．压力的单位： SI：N/M2，Pa，工程单位：Kgf/m2，常见的单位还有atm(标准大气压），某流体柱高度m, Bar,或 Kgf/cm2等，互相关系为： 1atm = 101300N/m2 = 101.3KN/m2 = 103330Kgf/m2 = 1.033 Kgf/cm2 = 10.33 = 760mmHg Kgf/cm2称为工程大气压（at） 3．压力的计量基准 1）绝对压力和表压 压力可以有不同的计量基准，如以绝对真空（零大气压）为基准，则称为绝对压力（absolute pressure）；如以当地大气压为基准，则称为表压（gauge pressure）,相互关系为：表压 = 绝对压力 - 大气压力 （压力表读数并非表内压力的实际值，而是表内压力比表外大气压高出的值，即为表压。） 2）真空度（Vacuum） 被测流体的绝对压力少于大气压时，其低于大气压的数值称为真空度。 即：真空度 = 大气压力 - 绝对压力 注意：真空表上的读数为真空度，记录时要注出当时当地的大气压。 3）绝对压力、表压、和真空度的关系（P9） 测定压力 表压 真空度 大气压 测定压力 绝对压力 绝对压力 大气压 绝对压力为零 （测定压力 大气压） （测定压力 大气压） ? 例：某台离心泵进、出口压力表读数为220mmHg（真空度）及1.7kgf/cm2（表压），若当地大气压力为760 mmHg，试求它们的绝对压力各为若干（以法定单位表示）?（Pa） 解： 泵进口绝