第一章流体流动(1).ppt

第一章流体流动1.1流体静力学1.2管内流体流动的基本方程式1.3管内流体流动现象1.4管内流体流动的摩擦阻力损失1.5管路计算1.6流体的测量第一节流体静力学主要概念流体、压力、密度。重点压力的不同计量标准；流体静力学基本方程式；流体静力学基本方程式的应用。流体流体：气体和液体统称为流体。不可压缩流体：体积不随压力和温度变化。可压缩流体：体积随压力和温度变化。一般把液体当作不可压缩流体；气体则属于可压缩流体。流体的压力定义：流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的压强，习惯上称为流体的压力，单位是N/m2，简称Pa。静压力：静止流体内单位面积上所受到的力称为静压力。性质：静止流体内任何一点的压力在各个方向上都是相等的。压力的计量标准：绝对压力、表压和真空度绝对压力:流体体系的真实压强。表压：压力上读取的压强值。真空度:表压的负值，即真空表上读取的压强值。（2）真空度：例1－1用真空表测量某台离心泵进口的真空度为30kPa，出口用压力表测量的表压为170kPa。当地大气压力为101kPa，试求他们的绝对压力。流体的密度定义：单位体积流体所具有的质量(1)对一定的流体，(2)对理想液体，混合液体的体积等于各组分的体积之和，即(3)对于一般低压气体，根据密度的定义和理想气体状态方程，有(4)对于低压混合气体，有例1－2已知氮氢混合气体中N2与H2的体积比为1：3，试求氮氢混合气体在压力100kPa（绝对压力）和温度25℃时的密度。例1－3已知苯和甲苯混合液中苯的质量分数为0.6。试求混合液在20℃下的密度。已知20℃下苯的密度为879kg/m3，甲苯的密度为867kg/m3。流体静力学基本方程式静力学方程式：描述静止流体内部压力随高度变化的方程式。静力学方程式的推导如图，设液柱的横截面积为A，流体密度ρ，p1和p2分别表示高度z1和z2处的压力，根据牛顿力学，在静止流体中，有推论(1)在静止连续的同一液体内，同一水平面处的压力相等。(2)静止液体上方的压力变化，将传至液体内的所有各点。(3)可以用液柱高度来表示压力差或压力。静力学方程式的应用U形管压差计如图，U形压差计是一根内装指示液的U形玻璃管。指示液的要求：a：与被测流体不互溶；b：密度大于被测流体；C：汞、四氯化碳、水和液体石蜡等。U形压差计的测压原理如图，设指示液的密度为ρ0，流体密度ρ，由静力学基本方程，而则即若被测流体为气体时，由于＞＞ρ，则由此可见，可以利用U形压差计指示液的液柱差来表示被测流体两点间的压力差。倒U形管压差计例1－4如图1－5所示，常温水在管路中流过，为测定a、b两点的压力差，安装－U形压差计，指示液为汞。已知压差计读数R=100mmHg，试计算a、b两点的压力差。已知水和汞的密度分别为1000kg/m3和13600kg/m3。斜管压差计如图微型压差计如图，由静力学方程式液面测定如图，根据静力学方程式例1－5为了确定容器中石油产品的液面，采用如图所示的装置。压缩空气用调节阀1调节流量，使其流量控制得很小，只要在鼓泡观察器内有气泡缓慢逸出即可。因此气体通过吹气管的流动阻力可忽略不计。吹气管内压力用U形压差计来测量。压差计读数R的大小，反映贮罐内液面的高度。指示液为汞。（1）分别由a管或由b管输送空气时，压差计读数分别为R1和R2，试推导R1、R2分别同z1、z2的关系。（2）当（z1－z2）＝1.5m，R1=0.15m，R2＝0.06m时，试求石油产品的密度ρ及z1。确定液封高度作业P611-8、1-10第二节管内流体流动的基本方程式主要概念流量、流速、稳定流动、不稳定流动重点连续性方程式伯努力方程式流量与流速流量体积流量Vs：单位时间内流体流经管道任一截面的体积，单位为m3/s。质量流量ws：单位时间内流体流经管道任一截面的质量，单位为kg/s。显然流速平均流速：单位时间内流体流经管道单位截面积的体积，即所以质量流速：单位时间内流体流经管道单位截面积的质量管径的计算例1－6以内径105mm的钢管输送压力为202.6kPa（绝对压力）、温度为120℃