化工原理-1.1流体静力学.ppt

第一章 流体流动123 一、研究流体流动问题的重要性 流体流动与输送是最普遍的化工单元操作之一；研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的重要基础。引 言4二、连续介质假定 假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备 尺寸、远大于分子自由程。工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究 流体。5三、流体的可压缩性 不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变 化，如液体；可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化，如气体。6一、流体压力 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。1、压力的单位 SI制：N/m2或Pa；标准大气压：1atm=1.013105Pa=760mmHg=10.33m H2O第一节 流体静力学72、压力的表示方法 绝对压力 以绝对真空为基准测得的压力。表压或真空度 以大气压为基准测得的压力。表 压=绝对压力 大气压力真空度=大气压力 绝对压力8绝对压力 绝对压力 绝对真空 表压 真空度 大气压 9 流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反；作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。3、静压力的特性10二、流体的密度与比体积（一）密度 单位体积流体的质量。kg/m3 1、单组分密度 液体 密度仅随温度变化（极高压力除外），其变 化关系可从手册中查得。11 气体 当压力不太高、温度不太低时，可按理想 气体状态方程计算：注意：手册中查得的气体密度均为一定压力与温度 下之值，若条件不同，则需进行换算。122、混合物的密度 混合气体 各组分在混合前后质量不变，则有 气体混合物中各组分的体积分数。或混合气体的平均摩尔质量；气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。13 混合液体 假设各组分在混合前后体积不变，则有 液体混合物中各组分的质量分数。（二）比体积单位质量流体的体积。m3/kg14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 3）液柱的重力设流体不可压缩，p0p2p1z1z2G方向向下方向向上方向向下三、流体静力学基本方程式 15液柱处于静止时，上述三力的合力为零:静力学基本方程 式压力形式能量形式16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/kgJ/kg；单位质量流体所具有的静压能，J/kgJ/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。17（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 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。18四、流体静力学基本方程的应用 （一）压力测量 1.U形管液柱压差计 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p1p2mRAA19所以整理得若被测流体是气体，则有20讨论：U形管压差计可测系统内两点的压力差，当将U形管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测得流体的表压或真空度；指示液的选取：指示液与被测流体不互溶，不发生化学反应；其密度要大于被测流体密度。应根据被测流体的种类及压差的大小选择指示液。212.倒U形管压差计 指示剂密度小于被测流体密度，如空气作为指示剂 223.斜管压差计 适用于压差较小的情况。值越小，读数放大倍数越大。23 密度接近但不互溶的两种指示 液A和C ；4.微差压差计 扩大室内径与U管内径之比应大于10。24（二）液面测定1.1.近距离液位测量装置 压差计读数R反映出容器内的液面高度。液面越高，h越小，压差计读数R越小；当液面达到最高时，h为零，R亦为零。252.2.远距离液位测量装置 管道中充满氮气，其密度较小，近似认为 而所以 AB26（三）确定液封高度液封作用：确保设备安全：当设备内压力超过规定值时，气体从液封管排出；防止气柜内气体泄漏。液封高度：27