1化工原理流体流动解析

z1 g
p2
z2 g
能量形式 液柱高形式
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三. 流体静力学基本方程的讨论 1. 液面上方的压力 一定，内部任一点压力与液体密度 和液 面深度 h 有关。静止的、连通的同种液体，处于同一水平面上 的各点压力都相等。压力相等的面称为等压面。 2. 液面压力 改变时，内部各点的压力将发生同样大小的改 变— 帕斯卡原理（压力具有传递性） 过 3. 压力或压力差的大小可用液柱高度来表示。 程 原 4. p2 p p1 或 z＋ 理 z1＋ g = z2＋ g = 常数 g 与 装 备 静力学方程反映了静止流体内部能量守恒与转换的关系。
真空度=大气压—绝对压力=101.33-5.3=96.03KPa
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二. 流体静力学基本方程
质量力 流体所受到的力 表面力 如重力、离心力等， 属于非接触性的力。 切向力 (剪力) 法向力(压力)
过 程 原 质量力 -- 重力场中单位质量流体所受 理 质量力,即为重力加速度。 与 静止流体所受到的力 装 法向力 -- 静止流体内部任一点的压力, 备 习惯上称为静压力。
比容v：单位质量物体的体积——密度的倒数
V 1 v m
过 程 液体的比重d：任一液体的密度与4℃水的密度之比 原 理 d 水 与 装 备 重度：单位体积的物体重量——工程上常用
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2．流体的压力及其表示方法
总压力：作用于整个面上的力
流体的压力—流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体 的压强。用p表示，工程上习惯称之为压力。 （1）压力单位 SI制: N/m2 = Pa，称为帕斯卡 工程制：kgf／cm2 过 生产上：atm（标准大气压）、m（流体液柱高度） 程 原 5 理 1atm(标准大气压)＝1.013×10 Pa ＝760 mmHg ＝10.33 mH2O 与 装 2=10mH 0=735.6mmHg=9.81x104Pa 1 at ( 工程大气压 )=l kgf ／ cm 2 备
A 1
..
pa R
p1 – pa = p1 (表) = g R

pa
过 程 原 理 与 装 备
(2)U形压力计
A
1 h R
p1 = pa + 0 gR – g h
2 3
指示液
U管压差计：U形管内装入与被测流体不同的液体——指示液。 指示液与所测流体不互溶，密度要大于被测流体的密度，常选Hg。
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三力之和为0： 向上作用力为正 pA－(p+dp)A－ρgAdz ＝0
(P＋dP)A dZ ρgAdz
P
dp＋ρgdz ＝0
积分： p＋ρgz＝C
或
过 程 原 理 与 装 备
p/ρ＋gz＝C
----流体静力学基本方程
p2 p1 g ( z1 z2 ) 压力形式
p1
p1 p2 z1 z2 g g
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u
1. 流体的热力学性质 流体的密度—单位体积流体的质量。用表示。
m V
影响因素：流体种类、浓度、温度、压力
液体：温度对密度的影响：T↑ρ↓, T↓ρ↑. 故选用密度数值时要注意所确定的温度。
获得方法：（1）查物性数据手册 过 程 原 理 与 装 备 （2）公式计算： 气体：
0 M
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二. 流体静力学基本方程
1．静压力的特点：
从各个方向作用于某一点上的静压力相等。 若通过该点指定一作用平面，则压力的方向垂直于作用面； 重力场中，同一水平面上各点的静压力相等，随位置高低而
变。 过 程 原 2、静力学方程的推导： 理 与 作用于薄层下底面的总压力 pA 装 备 作用于薄层上底面的总压力 (p+dp)A 重力作用 ρgAdz
pM RT ----------理想气体状态方程
22.4
M P T
0
22.4 P 0 T
an a1 a2 1 液体混合物： m 1 2 n
气体混合物： m 11 22 nn
质量分率
体积分率
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混合气体的平均密度
m
pM m RT
80KPa。在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压
力，真空表的读数应为多少?兰州地区的平均大气压为 85.3Kpa，天津地区的平均大气压为101.33KPa。
解：根据兰州地区的大气压，可求得操作时塔顶的绝对
过 程 原 理 与 装 备
压力： 绝对压力=大气压—真空度=85.3-80=5.3KPa 天津操作时，塔内维持相同的绝对压力，而大气压 不同，则塔顶的真空度也不同，其值为:
《化工原理》
Principles of Chemical Engineering
化工原理教研室
Chemical Engineering Teaching&Research Section
1
第一章 流体流动
2
第一章
流体流动
流体：具有流动性的物体，包括液体和气体。 流体流动是其它单元操作过程的基础。
F P A
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3．压力的表示方法 绝对压力 绝对真空（零压）为基准
表压
大气压力为基准
表压
绝对压力 p1 真空度 p2 绝对压力
绝压、表压与真空度的关系： 过 程 表压＝绝对压力－当地大气压 原 理 与 真空度＝当地大气压－绝对压力 装 备
Biblioteka Baidu
大气压
绝对真空
图1-1 绝对压力、表压 与真空度的关系
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例：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔顶的真空表读数为
过 程 原 理 与 装 备
在研究流体流动时，常将流体看成是由无数分子集团
所组成的连续介质 。
流体力学：流体静力学和流体动力学
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一、流体流动的考察方法 ——流体质点与连续介质模型
连续性假设: 提出质点概念作为流体宏观运动的最小考察对象， 工程上将流体看成是充满所占空间的由无数质点（分子 微团）所组成的彼此没有间隙的连续介质。 过 质点的含义： 程 （1）由大量分子构成的微团 原 理 （2）质点间无间隔——连续 与 装 （3）质点的大小远小于管路或容器的 备 尺寸，但比分子自由程大得多。
适用场合：绝对静止、连续、均质、不可压缩流体
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四. 流体静力学方程的应用
等压面的确定： 具备四个条件： 静止、连通、同一水平面、同一流体
截面a—a’、b—b’ 为等压面 过 程 Pa= Pa’ ， Pb= Pb’ 原 理 与 Pa’≠ Pb 装 备
a
a’
b
b’
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1. 压力计 (1)单管压力计