第3讲-流体静力学基本方程式的应用.pptx

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,教学目标和要求:,掌握流体静力学基本方程式物理意义及实际应用。,本节教学内容:,1、流体静力学方程物理意义。,2、流体静力学基本方程式应用。,教学重点:,1、流体静力学基本方程式应用,2、流体静力学基本方程式应用条件,教学难点:,流体静力学基本方程式应用条件,第3讲 流体静力学基本方程式应用,第1页,3、流体静力学基本方程物理意义,（1）总势能守恒,（p,1,/+gZ,1,=p,2,/+gZ,2,=常数）,p/和 gz 分别表示单位质量流体所含有静压能（J/kg）和位能（J/kg）；（p/+gZ）总势能。在同一个静止流体中不一样高度上点其静压能和位能各不相同，但总势能保持不变。,（2）等压面,由 当容器液面上方压强p,0,一定时，静止液体内部任一点压强p与液体本身及该点距液面深度h相关。所以，,在静止、连续同一液体内，处于同一水平面上各点压强都相等，压强相等水平面称为等压面,。,第2页,（3）传递定律,由 知，,p,o,改变时，液体内部各点压强也以一样大小改变。即液面上方压强能以一样大小传递到液体内部任一点（帕斯卡原理）。,（4）液柱高度表示压强（或压强差）大小,由 知，压强或压强差大小能够用一定高度液体柱表示（液柱压差计原理），但必须注明是何种液体。例：760mmHg、10mH,2,O柱,。,注意适用条件：,静止连通着同一个连续流体。,第3页,流体静力学原理应用非常广泛，它是连通器和液柱压差计工作原理基础，还用于容器内液位测量，液封装置等。解题基本要领是正确确定,等压面。,1、压强或压强差测量,液柱压差计利用流体静力学原理测量流体压强或压强差仪器。,特殊地：若差压计一端与被测流体相连，另一端与大气相通，则显示值是测点处流体绝对压强与大气压强之差，即为,表压强或真空度,。,指示液要求：,与被测流体密度不一样，不互溶，不反应，且易于观察。,惯用指示液：测量液体用Hg（=13600kg/m,3,）,测量气体用H,2,O,1.2.3 流体静力学基本方程式应用,第4页,普通U形管压差计,U管压差计是一根U形玻璃管，内装有液体作为指示液。要求：指示液,A,被测流体，如图示，则：,几个惯用压差计,得：,由:,特殊地：若Z,1,=Z,2,，则：,若被测流体为气体，很小，则：,第5页,倒置U形管压差计,条件：指示液,A,被测流体，则：,p,0,=p,4,-g(h,5,-h,4,),p,4,=p,3,+,A,g(h,3,-h,4,),p,3,=p,2,-g(h,3,-h,2,),p,2,=p,a,+,A,g(h,1,-h,2,),p,0,=p,a,+,A,g(,h,3,-h,4,+,h,1,-h,2,)g(,h,5,-h,4,+,h,3,-h,2,),整理，得：p,0,-p,a,=,A,g(,h,3,-h,4,+,h,1,-h,2,)g(,h,3,-h,4,+,h,5,-h,2,),=,A,g(,R,2,+,R,1,)g(,R,2,+,h,5,-h,2,),Pa,R,1,R,2,4,3,2,第11页,例：,水在如图示管道内流动。在管道截面处连接一U管压差计，指示液为水银，读数R=200mm、h=1000mm。当地大气压强为101.3310,5,Pa，试求流体在该截面压强。,如右图示。,解：A-A为等压面，则：,或该截面处流体真空度为：101330-64840=36490Pa,第12页,2、液位测量,测量元件：液位计。测量目标：了解容器里物料贮存量，或控制设备里液面。原理：大多数液位计均遵照静止液体内部压强改变规律。,（1）简单液位计：,结构：如图示。于容器底部器壁及液面上方器壁处各开一小孔，用玻璃管将两孔相连接。玻璃管内所表示液面高度即为容器内液面高度。,缺点：易于破损，而且不便于远距离观察。,H,第13页,（2）液柱压差计：压差法测量液位,指示液U管压差计将容器与平衡器连通起来，小室内装液体与容器内相同，其液面高度维持在容器液面允许抵达最大高度处。,由此可见，容器内液面越高，h越小，压差计读数R越小；当容器内液面到达最大高度时，h为零，压差计读数R亦为零。,结构：于容器或设备外边设一个称为平衡器小室，用一装有,则：,由：,m,A,A,第14页,则可采取,如右图示,远程测量装来测量其液位。因为,吹气管内氮气流速很小，其密度也很小，故近似认为：,鼓泡式液位测量装置示意图,（3）鼓泡式液柱测量装置：,若容器离操作室较远或埋在,地下，,所以有：,而：,鼓泡观察器,调整阀,吹气管,贮槽,压缩氮气,第15页,3、液封,液封：利用液柱高度封闭气体一个装置。它是生产过程中为了预防事故发生，为了安全生产而设置一个装置。,（1）安全液封,在化工生产中，为了控制设备内气体压力不超出要求数值，经常使用安全液封装置(或称水封装置)。这么,当设备内压力超出要求值时，气体从液封管自动排出，确保设备安全。,液封种类：,第16页,解：,当炉内压强超出要求值时，气体将由液封管排出，故先按炉内允许最高压强计算液封管插入槽内水面下深度。,为安全超见，实际安装时管子插入水面下深度应略小于1.09m。,例1-8,如图示，某厂为了控制乙炔发生炉a内压强不超出10.710,3,Pa(表压)，需在炉外装有安全液封装置。试求此炉安全液封管应插入槽内水面下深度h。,第17页,（2）溢流液封:封住气体，让液体从塔内流出，预防外界空气进入而降低设备内真空度。,例1-9：,真空蒸发操作中产生水蒸气，往往送冷凝器中与冷水直接接触而冷凝。为了维持操作真空度，冷凝器上方与真空泵相通，不时将器内不凝性气体（空气）抽走。同时为了预防外界空气由气压管漏入，致使设备内真空度降低，所以，气压管必须插入液封槽中，水即在管内上升一定高度h，这种办法称为液封。若真空表读数为8010,3,Pa，试求气压管中水上升高度h。,第18页,解：,设气压管内水面上方绝压为p，作用于液封槽内水面压强为大气压强p,0,。依据流体,静力学基本方程知：,式中：p,0,-p=真空度=8010,3,Pa,则：,则：,p,p,0,第19页,小结：,此次课重点掌握流体静力学基本方程及其应用。1.流体静力学基本方程：2.应用：a、压强与压强差测量（液柱压差计）b、液位测量。c、液封高度确实定。,课外练习：,1、复习、预习。,2、课外作业：教材P,74,第2、6题。,第20页,