化工原理ppt

= 920 R = 13 .14 R 920 − 850
图2-5 微差压差计
若双液体指示液的密度充分接近，将使下方指示液的高差得到充分的放 大，本例中以40%的酒精水溶液和煤油作双液体指示液，新读数可提高为 原单一指示液酒精的13.14倍。
测量液面或液位高度（液面计或液位计） 2. 测量液面或液位高度（液面计或液位计） 有两种情况： 有两种情况：直接测量和远距离测量液位 ① 直接测量液面的连通器（见图2-6） 直接测量液面的连通器（见图 ） ② 远距离测量液位装置（见图 ） 远距离测量液位装置（见图2-7）
2、流体静力学基本方程式的其它表达式 ① 能量表达式 P = P0 + ρ gz
微 分 ： dP = ρ gdz
∫
P2 P1
dP = ∫ ρ gdz ⇒ P2 − P1 = ρ g ( z1 − z2 )
z2
z1
P1
ρ
+ gz1 =
P2
ρ
+ gz2
[ J / kg ]
能量守恒表示式
液柱高度表达式—压头 ② 液柱高度表达式 压头
表压与真空度的动画
图2 - 1
真 空 度 =当 地 大 气 压 -系 统 绝 压 ＝ － （ 系 统 绝 压 －当 地 大 气 压 ） ＝－表压 例 如 ： 某 系 统 真 空 度 为 200mmHg， 当 地 大 气 压 为 101.3kPa， 则 ： 表 压 ＝ －真 空 度 ＝ -200/760*101.3=-26.7kPa 系 统 绝 压 =表 压 ＋ 当 地 大 气 压
第1章 流体流动 章
1.2 流体静力学基本方程式
《化工原理》多媒体课件 化工原理》 化学化工学院
小区供水示意动画
1.2 流体静力学基本方程式
1.2.1 流体的静压强 1.2.2 流体静力学基本方程式 1.2.3 流体静力学基本方程式的应用 压力与压强差的测量 液位的测量 液封高度的计算
1.2.1 静止流体的压力
P1 P2 + z1 = + z2 ρg ρg
[ m]
式中
P 表示流体的静压头 ρg z 表示流体的位头
1.2.3 流体静力学基本方程式的应用
1.测量压强及压差（压差计） 1.测量压强及压差（压差计） 测量压强及压差 管压差计（单指示液） ① U管压差计（单指示液）
右图为一U管式压差计，其等压面为ab面。 等压面的基本概念是：在连续、静止、均一 的流体中，同一水平面上的静压强相等。 pa = p1 + ρ B g ( R + z ) 因 pa = pb ，故 p1 + ρ B g ( R + z ) 即： p1 − p2 = ( ρ A − ρ B ) gR ≈ ρ A gR （对气体而言ρ B << ρ A） = p2 + ρ B gz + ρ A gR pb = p2 + ρ B gz + ρ A gR
图2 - 2
讨论: 讨论
一定， 大小与流体 有关； ① P0一定，P大小与流体 ( ρ , z ) 有关； 同一高度z相同 相同， 相同 相同； ② 同一高度 相同，P相同； ③ 当P0改变，流体内各点的压力P也发生同样大小的改变； 改变，流体内各点的压力 也发生同样大小的改变； 也发生同样大小的改变 P − P0 压差大小可用高度表示。 ④ = z , 压差大小可用高度表示。 ρ g
与位能基准一样，静压强也有基准。 4 . 与位能基准一样 ， 静压强也有基准 。 工程上常用绝压和表压 两种基准，在同一计算中，应注意使用统一的压强基准； 两种基准，在同一计算中，应注意使用统一的压强基准； 5 . U 型测压管或 U 型压差计的依据是流体静力学原理 。 应用静力 型测压管或U型压差计的依据是流体静力学原理。 学的要点是正确的选取等压面； 学的要点是正确的选取等压面； 6.在使用静力学基本方程时，应注意静止流体的连续均一性。 在使用静力学基本方程时，应注意静止流体的连续均一性。
图2-3 U管压差计
② 倾斜式压差计
p1
R′ α R
R R′ = sin a
p2
ρ0
倾斜式压差计
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微差式压差计（双指示液） ③ 微差式压差计（双指示液）
p1 − p 2 = ( ρ A − ρ C ) g R ′
ρ A gR = ( ρ A − ρ C ) g R ′ ρ 酒精 ρA R′ = R= R ρ A − ρC ρ 酒精 − ρ 煤油
1、公式推导
三力作用 ① 向上作用于薄层下底的总压力 (P+dp)A ② 向下作用于薄层上底的总压力 PA ③ 向下作用的重力
流体静止，三力之和为零 流体静止，
P A + ( A dz)ρ g = ( P + dP ) A ρ gA dz = A dP dP = ρ gdz z 1 = 0， P 1 = P 0 ; z 2 = z P2 = P ∴ P = P0 + ρ g z
1、定义： 定义：
p= ∆P ∆A
其中： 为流体静压强 俗称压力)， 为流体静压强(俗称压力 其中：P为流体静压强 俗称压力 ，Pa ∆P 为垂直作用于流体表面的压力，N 为垂直作用于流体表面的压力， ∆A 为面积 , m2 绝对压强、表压强、大气压强、 2、绝对压强、表压强、大气压强、真空度 大气压强 绝对压强—流体的真实压强 以绝对零压为起点计算的压强。 流体的真实压强， 绝对压强 流体的真实压强，以绝对零压为起点计算的压强。 表压强—被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值 被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值。 表压强 被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值。 真空度—被测流体的绝对压强低于大气压强的数值 被测流体的绝对压强低于大气压强的数值。 真空度 被测流体的绝对压强低于大气压强的数值。 绝对压强 = 大气压强 + 表压强 绝对压强 = 大气压 － 真空度
p a = ρ 液 gh = p b = ρ 指 gR h =
图2-7 远距离测量液位
ρ指 R ρ液
３.确定液封高度
h=
p1
pa − p ρ液 g
p
pa
图2-6 测量液位的连通器 图2-8 冷凝器
本讲要点
1.学习流体力学的目的在于分析与解决流体流动问题， 1.学习流体力学的目的在于分析与解决流体流动问题，并为各 学习流体力学的目的在于分析与解决流体流动问题 单元操作的学习提供理论依据。 单元操作的学习提供理论依据。流体流动原理是物理力学对流 体流动现象的应用与发展； 体流动现象的应用与发展； 2.压强具有点特性。流体静力学就是研究重力场中， 2.压强具有点特性。流体静力学就是研究重力场中，静止流体 压强具有点特性 内部静压强的分布规律； 内部静压强的分布规律； 3.对流体元（或流体柱）运用受力平衡原理， 3.对流体元（或流体柱）运用受力平衡原理，可以得到流体静 对流体元 力学方程。 力学方程。流体静力学方程表明静止流体内部压强分布规律或 机械能守恒原理; 机械能守恒原理;
3、常用数据和单位
1 atm = 101330 Pa = 10.33 米水柱 = 1.033工程大气压 = 760 mmHg = 1.0133bar
at=1kgf/cm =735.6mmHg=10mH O=0.9807bar=9.807 9.807× 1 at=1kgf/cm2 =735.6mmHg=10mH2 O=0.9807bar=9.807×104 Pa
C p = 4.187 kJ ⋅ kg−1 ⋅ K −1 ， 管内流速取1 ~ 3 m ⋅ s −1
1.2.2 流体静力学基本方程式
静止流体内部压力（压强）变化的规律。 静止流体内部压力（压强）变化的规律。 从各个方向作用于某一点上的流体静压力相等； ① 从各个方向作用于某一点上的流体静压力相等； 特点： 若通过该点指向一作用平面，则压力的方向垂直于此面； 特点： ② 若通过该点指向一作用平面，则压力的方向垂直于此面； 在重力场中，同一水平面上各点的流体静压力相等。 ③ 在重力场中，同一水平面上各点的流体静பைடு நூலகம்力相等。
空气 单位（Pa.s） ρ = 1.293 kg ⋅ m−3 ，µ = 0.0173cp = 0.0173×10−3 SI 单位（Pa.s） ，
C p = 1 . 01 kJ ⋅ kg − 1 ⋅ K − 1 ，管内流速取 8 ~ 15 m ⋅ s −1
水
ρ = 1000 kg ⋅ m−3 ，µ = 1cp = 1×10−3 SI 单位(Pa.s)， 单位(Pa.s) (Pa.s)，