工科—化工原理(第一章—流体流动).pptVIP

第一章 流体流动 重点：流体流动的能量衡算、管路各种计算、输送设备选择 难点：复杂过程的管路计算 前言： 1.讨论前提：液体和气体； 2.中心问题为：满足生产要求流体输送设备如何选择？ 3.相关问题为：管路尺寸如何定？压强、流量、流速如何测量？为强化设备操作如何选择适宜的流动条件等 4.内容 （1）流体静止时的规律（1基本概念、 §2静力学方程 ） （2）流体流动时的规律 （§3物料衡算和能量衡算） （3）确定能量衡算公式中相关项以解决所求主要问题（ §4、 §5） （4）能量衡算式的工业应用（管路计算§6、流量测量§7 ） 5.综合知识在实际生活中的应用 §1基本概念、 § 2流体静力学基本方程 重点：1.基本概念 2.流体静力学方程 难点：流体静力学方程的灵活应用 前言：1.静力学方程：研究流体静止时所受各种力之间关系 2.影响静止受力的因素：密度、压强 3.内容： 密度、压强、各种力关系即方程、方程应用 一.流体的密度 1.定义：单位体积流体所具有的质量。 2.表示：ρ=m/V [kg/m3] 3.影响密度的因素： 液体ρ=f(T),不考虑P的影响。 气体ρ=f(P.T)，理气PV=nRT=(m/M)RT 则ρ=PM/（RT）、实际气体需效正（据受力分析） 4.密度数值的获取：纯组分：查手册（直接或间接得）；混合体系：用经验式 例:已知炼焦煤气的组为: CO21.8%;C2H42%;O20.7%;CO6.5%;CH424%;H258%;N27%(V%),且已知273K和101.3KPa下各组分的密度为: ρCO2=1.976; ρC2H4=1.261; ρO2=1.429; ρCO=1.250; ρCH4=0.717; ρH2=0.899; ρN2=1.293.操作压力为103.9KPa ; 温度为298K.求操作条件下混合气体的密度 二.流体的静压强 1.定义:单位面积受液体垂直作用力的大小称为压力(压强)(水平力的区别) 2.表示:P=F/A [N/m2] 3.工程中常用压强单位及换算: (1)常用单位:kgf/cm2; atm; mmHg; mH2O；m液柱(多用) (2)换算:1工程压力=1 kgf/cm2 =98.1KPa=735.6 mmHg =10 mH2O 1 atm=101.3 KPa =760 mmHg =10.33 mH2O=1.033 kgf/cm2 (3)说明:单位使用情况 4.压强的表示方法: (1).绝对压强:以绝对零压(真空)为起点表示的压强;适用于体系压力大于大气压 (2).表压强:以大气压为零点表示的压强;适用同（1） (3).真空度:以大气压与体系压强的差值表示的压强;适用于体系压力小于大气压 三者的关系: 绝对压强=大气压+表压强 真空度=大气压 – 绝对压强 注意:表示压强时需指出表示方法 三.流体静力学基本方程 1.静力学方程:流体静 止时所受各种力的关系 2.方程 的推倒 已知:如图:取小液柱 受力分析:向下力=重力+小液柱上表面压力==mg+P1A 向上力=液柱下表面压力=P2A 液柱静止平衡时:P2A = P1A + mg = P1A + A(Z1 - Z2)ρg 整理: P2 =P1 + ρg (Z1 - Z2) 即 Z1 +P1 / ρg = Z2 + P2 /ρg 3.讨论: （1）.若Z1 = Z2 则P1 / ρg = P2 /ρg或 P2 =P1 即 液体体系中同一液体深度处各点压强相等 （2）.若液柱取在液体表面,则Z0+ P表/ρg = Z1+P1/ρg P1= P表+ρg (Z0 - Z1) P1 = P表+ ρg h 静止液体内,任意一处的压强与流体的深度有关. （3）. 因Z1+P1/ρg=Z2+P2/ρg = Z3+P3/ρg=….指定流体体系,各点处高度与 P/ρg之和为一常数 （4）.上式同样适用于气体 （5）.启示 a.流体流动时的方程中也应含上述两项.(因静止为运动的特殊情况) b .流体的静压强(静压能)可用高度单位表示 四.流体静力学基本方程式的应用 1.压强与压强差的测量 （1