第一章流体的流动思考简答题讲课稿
化工原理—第一章流体流动
化工原理—第一章流体流动流体流动是化工工程中的重要内容之一，是指在一定的条件下，流体沿特定的路径进行移动的现象。
流体流动在化工工程中有着广泛的应用，例如在管道输送、搅拌、混合、分离等过程中都会涉及到流体的流动。
流体流动的研究内容主要包括流体的运动规律、流体的运动特性以及流体流动对设备和工艺的影响等方面。
在化工原理中，主要关注的是流体的运动规律和运动特性，以便更好地了解流体的性质和行为。
在理解流体流动性质前，首先需要了解流体分子的间隙结构。
一般来说，液体的分子之间距离较小，存在着较强的分子间吸引力，因此液体的分子有较强的凝聚力，可以形成一定的表面张力。
而气体的分子之间距离较大，分子间的相互作用力比较弱，因此气体的分子呈现无规则的运动状态。
流体流动有两种基本形式，即连续流动和非连续流动。
连续流动是指流体在管道或通道内以连续的形式流动，比较常见的有层流和湍流两种形式。
层流是指流体在管道中以层层相叠的方式流动，流速和流向都比较均匀，流线呈现平行或近似平行的形式。
层流特点是流动稳定，流速变化不大，并且流体分子之间相互滑动。
而湍流是指流体在管道中以旋转、交换和混合的方式流动，流速和流向变化较大，流线呈现随机分布的形式。
湍流特点是流动动荡，能量损失较大，并且流体分子之间会发生相互的碰撞。
流体流动的运动规律受到多种因素的影响，其中包括流体的黏度、密度、流速、管道尺寸、摩擦力等。
黏度是流体流动中的一个重要参数，它反映了流体内部分子之间相互作用的强度。
密度是流体流动中的另一个重要参数，它反映了单位体积内流体分子的数量。
流速是指流体单位时间内通过其中一横截面的体积。
流体流动对设备和工艺的影响也十分重要。
例如在管道输送过程中，流体的流速和流体动能的传递与损失会影响到输送效果和能耗；在搅拌过程中，流体的流动对传质和传热起着重要作用；在分离过程中，流体的流动会影响到分离设备的设计和操作。
因此，对流体流动的研究和掌握对于化工工程的设计和操作都具有重要意义。
第一章流体流动01讲义
1.1 流体的物理性质
1
回顾：
1、化学工程的进展 各种生产工艺－－单元操作－－三传一反--传递现象
2、单元操作和三传
动量传递：流体输送、沉降、过滤等。 热量传递：加热、冷却、冷凝、蒸发等。 质量传递：蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等 3、物理量的单位和换算
换算因子
2
4、物料衡算和能量衡算
yi——气体混合物中各组分的摩尔分率
4）与密度相关的几个物理量
1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，单位为
m3/kg。
在数值上:
1
2）比重(相对密度)：某物质的密度与4℃下的水的密
4C水 1000kg / m 3
21
1.1.4 流体的黏度
1) 粘性——牛顿粘性定律
13
研究流体流动规律的重要性
• 流体输送：确定适宜的 u , d • 参数测量：压强、流速、流量等 • 强化过程：提供适宜的流动条件
本章主要讨论:
流体流动过程的基本原理及流动规律，并用之 分析和计算流体的输送问题。
14
1.1 流体的物理性质
1.1.1 流体的密度 单位体积的流体所具有的质量
m
1）液体混合物的密度ρm
取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
x
、
wA
x
w
B、
、
x
w
n
,
其中xwi
mi m总
假设混合后总体积不变，可得到：
V总
mwA 1
mwB 2
mwn m总 n m
1 xwA xwB L L xwn (1 3)
m A B
n
——液体混合物密度计算式
流体力学 1章讲稿
第一章 数学基础知识§1.1 场论一.物理量场: 充满物理量的空间。
充满流体的空间称为流场。
流体的物理量ρ、v 、p …构成密度、速度、压力场…, 如ρ、p 、浓度c 等构成标量场, 速度V 等构成矢量场，因此流场是复合参数场。
由时间t 、空间点及其对应的物理量确定的函数为场函数。
标量场、矢量场函数: φ＝φ(r ,t)＝φ(x,y,z,t)a ＝a (r ,t)＝a (x,y,z,t) 定常场: 场函数与时间t 无关, 反之为非定常场φ＝φ(r )＝φ(x,y,z) a ＝a (r )＝a (x,y,z) 0=∂∂t φ 0=∂∂ta均匀场: 场函数为常数, 反之为非均匀场。
流体的连续性模型认为，流场中各空间点充满流体，且各点、各物理参数存在连续的各阶导数。
二.Green-Gauss 公式（对于连续场）⎰⎰⎰⎰⎰⋅=∂∂+∂∂+∂∂A zy x dA d za y a x a a n ττ)(二维时 dL dA ya x a L yA x ⎰⎰⎰∙=∂∂+∂∂a n )(推广的Green-Gauss 公式有⎰⎰⎰⎰⎰=∂∂+∂∂+∂∂A dA d zy x φτφφφτn k j i )(⎰⎰⎰⎰⎰⨯=∂∂-∂∂+∂∂-∂∂+∂∂-∂∂A x y z x y z dA d ya x a x az a z a y a a n k j i ττ)()()(三 梯度、散度与旋度1) 方向导数: 物理量φ场在M 点上沿L 方向的方向导数为L ∂∂φ=')()'(lim 0'MM M M MM φφ-→=)^cos(x L x ∂∂φ+)^cos(y L y ∂∂φ+)^cos(z L z ∂∂φ=(x ∂∂φI +y∂∂φj +z ∂∂φk )·l式中l 为沿L 方向的单位矢量。
2) 标量场的梯度grad φ: 标量场φ的梯度为上式括号中的矢量微分算式，为确定的矢量。
化工原理简答题
第一章流体流动1。
什么是流体连续稳定流动?答案：流体连续稳定流动是指流体在流动时,流体质点连续的充满其所在空间，流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。
2。
流体粘度的意义是什么？流体粘度对流体流动有什么影响？答案：流体的粘度是衡量流体粘性大小的物理量，它的意义是相邻流体层在单位接触面积上，速度梯度为1时，内摩擦力大小.流体的粘度愈大，所产生粘性也愈大，液体阻力也愈大。
3。
何谓层流流动?何谓湍流流动？用什么量来区分它们？答案：层流:流体质点沿管轴作平行直线运动，无返混，在管中的流速分布为抛物线，平均流速是最大流速的0.5倍。
湍流:流体质点有返混和径向流动，平均流速约为最大流速的0。
8倍。
以Re来区分，Re〈2000为层流、Re>4000为湍流。
4.什么是连续性假定？答案：假定流体是由许多质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占有空间的连续的介质。
,这一假定称为连续性假定.5流体流动的连续性方程的意义如何?答案：流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律，它是根据质量守恒定律建立起的，连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择，及其控制。
6.流体静力学基本方程的意义是什么?答案：静止流体内部任一水平面上的压强与其位置及流体的密度有关，位置越低，压强越大；静止液体内部压强随界面上的压强而变，表明液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部.7。
流速与管路建设投资费及运行操作费的关系.答案：当流量一定时，流速大,管径小，投资费用小；但流速大,管内流体流动阻力增大，输送流体所消耗的动力增加,操作费用则随之增大。
反之，在相同条件选择小流速，动力消耗固然可以降低，但管径增大后建设投资增加。
8。
稳态流动和非稳态流动9。
流体的静压力具有的特性答:静压力的方向与其作用面相垂直，且在各个方向的数值相同，即静压力为标量.10.试简述非圆型管当量直径的含义及计算方法答:把4倍的水力半径定义为非圆管的当量直径第二章流体输送机械1。
化工原理教案——第1章 流体流动
第1章 流体流动1. 本章学习的目的通过本章学习，掌握流体流动过程的基本原理、管内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和计算流体流动过程的有关问题。
2. 本章重点掌握的内容（1）静力学基本方程的应用。
（2）连续性方程、柏努力方程的物理意义、适用条件、应用柏努力方程解题的要点和注意事项。
（3）管路系统总能量损失方程（包括数据的获得）。
流体是气体与液体的总称。
流体流动是最普遍的化工单元操作之一，同时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。
连续介质假定 从微观讲，流体是由大量的彼此之间有一定间隙的单个分子所组成，而且分子总是处于随机运动状态。
但工程上，在研究流体流动时，常从宏观出发，将流体视为由无数流体质点（或微团）组成的连续介质。
所谓质点是指由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备尺寸，但却远大于分子自由程。
这些质点在流体内部紧紧相连，彼此间没有间隙，即流体充满所占空间，为连续介质。
流体主要特征 具有流动性；无固定形状，随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动。
流体种类 如果流体的体积不随压力变化而变化，该流体称为不可压缩性流体；若随压力发生变化，则称为可压缩性流体。
一般液体的体积随压力变化很小，可视为不可压缩性流体；而对于气体，当压力变化时，体积会有较大的变化，常视为不可压缩性流体，但如果压力的变化率不大时，该气体也可当作不可压缩性流体处理。
1.1 流体静力学1.1.1 密度单位体积流体的质量，称为流体的密度，表达式为V m =ρ （1-1） 式中 ρ——流体的密度，kg/m 3；m ——流体的质量，kg ；V ——流体的体积，m 3。
对一定的流体，其密度是压力和温度的函数，即),(T p f =ρ液体密度 通常液体可视为不可压缩流体，认为其密度仅随温度变化（极高压力除外），其变化关系可由手册中查得。
气体密度 对于气体，当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算 RT pM =ρ （1-2） 式中 p ——气体的绝对压力，Pa ；M ——气体的摩尔质量，kg/mol ；T ——绝对温度，K ；R ——气体常数，其值为8.314 J/（mol ·K ）。
化工原理讲稿(上册)-应化第1章流体流动3
⒋湍流摩擦系数－因次分析法的应用 ：
实验证明：d、u、ρ 、μ 一定时，ΔPf∝l/d
Pf du l K 2 u d d
e g
e g
l u 2 Pf 2KRe d d 2
而：
Pf
1 u umax 2
（二）层流时的速度分布和摩擦系数
32 lu Pf 2 d
——哈根—泊谡叶公式
32 2 l u 2 64 l u 2 64 l u 2 Pf . . . . . . du d 2 ud d 2 Re d 2
64 Re
（三）湍流时的速度分布与摩擦系数 ⒈湍流速度分布： 湍流流动加剧了管内流体的混合 与传递，使截面上的速度分布更 趋平坦。 速度分布符合1/n 次方规律：
四、直管阻力损失
(一) 计算通式
因摩擦阻力而引起的能量损失：
l u2 hf d 2
J/k g
－－范宁公式
λ是无因次的系数，称为摩擦阻力系数。
(一) 计算通式
流体的压力损失：
l u 2 p f d 2
J/m3(pa)
流体的压头损失：
l u2 Hf d 2g
u↑， μ ↓ → 惯性力主导 → 湍流 u↓， μ ↑ → 粘性力主导 → 层流
二、 边界层概念
1.平壁边界层的形成及发展
u0
u0
边界层界限
u0
y
x
定义：通常把从流速为0的壁面处至流速等于主体流 速的99%处之间的区域称为边界层。
1.平壁边界层的形成及发展
判据：
流型由Rex= xu0ρ /μ 值来决定，对于光滑的平板壁面：
Pf K d l u
化工原理第一章流体流动课件
流体静力学基本方程
STEP 02
STEP 01
流体静力学基本方程是流 体静压强与其密度和重力 加速度的关系式。
STEP 03
该方程是流体静力学中的 基础方程，对于理解流体 静力学中的各种现象非常 重要。
该方程可以用来计算流体 的静压强、流体的密度和 重力加速度之间的关系。
静压力对流体的作用力
流体在静压力作用下会产生压缩或膨 胀，这与其弹性有关。
Part
04
流体流动的阻力
流动阻力的产生与分类
流动阻力
流体在管道中流动时，由于流体内部及 流体与管壁之间的摩擦而产生的阻力。
VS
阻力分类
直管阻力和局部阻力。直管阻力是流体在 管道中流动时，由于流体的粘性和管壁的 粗糙度引起的摩擦阻力；局部阻力则是流 体流经管路中的阀门、弯头等局部结构时 ，由于流体的方向和速度发生急剧变化而 引起的阻力。
流体微团的运动分析
流体微团的定义
流体微团是指流体中无限接近的、密合在一起的若干分子组成的微小团体。
流体微团的运动分析
通过对流体微团的运动分析，可以研究流体的宏观运动规律，如速度场、加速 度、角速度等。这些参数对于理解流体动力学的基本原理和工程应用非常重要 。
牛顿粘性定律及流体的分类
牛顿粘性定律的定义
绝对压力
以完全真空为零点测量的 压力，单位为帕斯卡（Pa ）。
表压
以当地大气压为基准测量 的压力，单位也为帕斯卡 （Pa）。
真空度
与大气压相比的压力差值 ，单位为帕斯卡（Pa）。
流体静压强分布规律
流体静压强大小与流体的 密度、重力加速度和高度 有关。
在重力场中，流体静压强 随高度增加而减小。
在同一高度上，不同流体 的静压强不同。
化工原理章流体流动讲课文档
结果：（1） 85.3kPa ；（2） 83.4kPa ；（3）196.2kPa
二.压力的表示方式
三种表示方式：绝对压力、表压、真空度
绝对压力：以绝对真空(即零大气压)为基准计量 的压力，是流体的真实压力；
表压力： 以当地大气压为基准，比当地大气压高 出的压力，称为表压力。
真空度： 以当地大气压为基准，比当地大气压低 出的压力，称为真空度。
表压力=绝对压力-大气压力 式a
真空度=大气压力-绝对压力 式b
注意： ①大气压随海拔高度、温度和湿度而变； ②式a,式b的大气压均指当地大气压，如不加说 明 时均可按标准大气压计算； 压力的数值如不特殊说明，均指绝对压力。
Pa P1cgh
P a'P 2cg(hR )agR
a
由
Pa Pa '
h a
按静力学基本方程式可推出：
p1p2(AC)gR
由上式可看出，对于一定的压差，
a
a
（ρA-ρC）越小，则读数R就越大，所 以应使用两种密度接近的指示液。
工业上常用的双指示液有： 石蜡油与工业酒精；苯甲醇 与氯化钙溶液等。
【例题1-5】 用U管压差计测量气体管路上两点的压 力差，指示液为水，其密度为1000 kg/m3，读数R 为12mm。为了放大读数，改用微差压差计，指示 液A是含有40%酒精的水溶液，密度为920 kg/m3； 指示液C是煤油，密度为850 kg/m3。问读数可以扩 大多少？
物理单位制度
dy cm
1 Ps a 1P 0 10 c0 P0
厘泊
(3)粘度μ的影响因素 ：
第一章流体流动精品PPT课件
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Mm M1 y1 M 2 y2 Mn yn
y1 , y2 yn ——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
（二）比体积
单位质量流体的体积。
vV 1
m
m3/kg
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三、流体静力学基本方程式
设流体不可压缩， Const.
重力场中对液柱进行受力分析：
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2. 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
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
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3. 斜管压差计
适用于压差较小的情况。 R' R
sin
值越小，读数放大倍数越大。
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4. 微差压差计
密度接近但不互溶的两种指示 液A和C ( A C ) ； 扩大室内径与U管内径之比应 大于10 。
整理得
p1 p2 (0 )gR
若被测流体是气体， 0 ，则有 p1 p2 Rg 0
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讨论： ① 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；
② 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。
pA pB 而 pA pa gh
pB pa 0 gR
B A
所以
h 0 R
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（三） 液封高度的计算
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；
化工原理第1章第4节讲稿
1.005 10
3
Pa.s
1.005 10
3
1000
P 1.005 10
2
g /( cm s)
100
u 2m / s 200cm / s d 5cm
Re 5 200 0.9982 1.005 10
2
99320
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二、滞流与湍流的比较
在平板前缘处，x=0，则δ=0。随着流动路程的增长，边界 层逐渐增厚；随着流体的粘度减小，边界层逐渐减薄。
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2）流体在圆形直管进口段内的流动
流体在圆管内流动时，边界层汇合处与管入口的距离称
作进口段长度，或稳定段长度。
一般滞流时通常取稳定段长度x0=(50-100)d，湍流时稳 定段长度约于(40-50)d。
2
F 2rl
du dr
F 2rl
2 2
du dr
du dr
r p1 r p2 2rl
0
du dr
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p f 2l
r
du
p f 2l
r dr
p f 4l
p f r 2 2l 2
2
c
dVs 2urdr
速度分布为：
(a)
滞 流 时， 管 截 面 上
2 r u umax 1 2 R
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2 r dVs umax 2r 1 2 dr R 积分此式可得
2 r rR Vs 2umax r 0 r 1 2 dr R
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边界层区
第一章 流体流动 教案
第一章流体流动（Fluid flow)概述一、为什么要学习这章？1 流体：气体和液体统称为流体。
在化工生产中，所处理的物料有很多是流体。
根据生产要求，往往需要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备。
除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流动下进行的。
流体流动的状态对这些单元操作有着很大影响。
为了深入理解这些单元操作的原理，就必须掌握流体流动的基本原理。
可以说流体流动的基本原理是本课程的重要基础。
二、流体流动的性质1．流体流动是连续的。
因为它作为一个整体运动的同时，内部有相对运动。
2．实质：并非指其内部分子的运动（静止流体的分子是运动的），而是由内部质点的运动来体现。
流体内部无数质点运动的总和，就为流体流动。
3．质点及流体流动连续性：指大量分子构成的集团，但其大小与管路线容器的尺寸相比仍微不足道。
因此，可用统计平均方法来思考问题。
这样可摆脱复杂的分子运动从宏观的角度来研究流体的流动规律。
4．不可压缩流体：流体的体积（密度）如果不随压力及温度变化，……5．可压缩流体：流体的体积（密度）如果随压力及温度变化，……第一节流体静力学的基本方程1—1密度、比重、重度一、密度1．单位体积流体的质量，称为密度。
Kg/m3（SI）；ρ=m/v2．对任何一种流体，其密度随其所具有的压力和温度而变化, ρ=f(P.T)3．理想气体的密度：①标准状态下( 1atm，o c )，22.4 m3/kmol②理想气体定律PV = m/M·RT; ρ= m/v = PM/RT,ρ=ρo ·ToP/TPo（同一气体在不同状态下的密度计算式）③混合物平均分子量Mm = M1y1+M2y2+…M1、M2：气体混合物各组分的分子量y1、y2…气体混合物各组分的摩尔分率。
④若用ф表示混合气体的体积分率，则气体平均密度为：ρm =ρ1φ1+ρ2φ2+…4．液体混合物的平均密度若混合前后体积变化不大或不变，则1Kg 混合液的体积=各组分单独存在的体积之和，此时混合液的平均密度ρm1/ρm = a1/ρ1+a2/ρ2+…a1、a2… ——液体混合物中各组分的质量分率ρ1、ρ 2 … ——液体混合物中各组分的密度，kg/m3 5．比容υ,υ=1/ρ二、比重（d）物质的密度对水的密度之比。
最新第1章流体流动
第1章流体流动一、思考题1、粘性流体在流动过程中产生阻力的原因是什么？2、定态流体与非定态流体有何区别？3、机械能包括哪几项？有何特性？4、牛顿流体与非牛顿流体有何区别？5、何为相对粗糙度？它对层流阻力系数有何影响？6、边界层分离时为何有旋涡产生？7、气体、液体的粘度随温度如何变化？8、考察流体质点运动的方法有哪些？9、当量直径如何定义的？10、对牛顿型流体管中何处速度梯度最大，何处剪应力最小？11、λ随流速的增加而减小（阻力平方区近于常数）为什么能量损失反而增加？12、管内流体的流速大小与层流内层的薄厚有何关系？流体粘度的大小与层流内层的薄厚有何关系？13、流体在管内呈层流流动是，其λ与ε/d有何关系？λ与Re有何关系？关系如何？14、当流体处于阻力平方区时，λ与什么有关？15、流体进入管中作层流流动，经起始段长度后，速度分布呈什么形状，边界层厚度为何？16、局部阻力计算有几种方法？如何表示？17、那种流量计是恒压降、变截面的流量测量装置？18、那种流量计是变压降、恒截面的流量测量装置？19、流动型态有几种？各为何？流型判据是什么？各流型是如何判定的？20、对一三支并联管路，主管中的流量与支管中的流量有何关系？21、在工程单位制中，质量的单位是什么？22、湍流粘度μ‘是不是流体的物性？它与什么有关？23、层流时直管阻力损失如何计算？湍流直管阻力损失的经验式？24、水的经济流速是多少？一般气体的常用流速是多少？二、计算题1.用习题1-1附图所示的U型压差计测量管路A点的压强，U型压差计与管路的连接导管中充满水。
指示剂为汞，读数R=120mm，当地大气压p a为101.3kPa。
试求：（1）A点的绝对压强，Pa；（2）A点的表压，Pa。
[（1）p A（绝压）=1.28×105 Pa；（2）p A（表压）=2.66×104 Pa]1-4 附图为一油水分离器。
油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。
第一章 流体得流动 思考简答题
第一章流体得流动思考简答题1、什么事连续性假设？质点得含义就是什么？答:连续性介质假定就是将流体视为无数流体微团或质点组成得连续介质。
流体致电就是有大量分子组成得分子集合,在宏观上其几何尺寸很小,但包含足够多得分子,在微观上其尺寸度远大于分子得平均自由程。
2、不可压缩流体在半径ri得水平管内流动,试写出以duz/dr表示牛顿粘度定律得表达式,其中r为管中心算起得径向距离坐标,ur为r处得流体流速。
答:duz/dr3.黏性流体在静止时有无剪应力？理想流体在运动时有无剪应力？若流体在静止时无剪应力,就是否意味着它们没有黏性？答:(1)黏性流体在静止时无剪应力;(2)理想流体无剪应力;(3)黏性就是流体得固有特性,在静止或运动时都有黏性。
4、静压力有什么特性？答:静压力得方向与其作用面相垂直,且在各个方向得数值相同,即静压力为标量。
5、流体在均匀直管内作定态流动时,其平均数度u沿流程保持定值,并不因摩擦而减速,这一说法就是否正确？为什么？答:不正确。
根据连续性方程,流体在直管中向下定态流动时,其平均流速随管截面积与流体密度而变。
但流体不可压缩时,该说法就是正确得。
6、在满流得条件下,水在垂直直管中向下定态流动。
则对沿管长不同位置处得平均流速而言,就是否会因重力加速度而使下部得速度大于上部得速度？答:不会。
7.在应用机械能衡算方程解题时需要注意哪些问题？答:(1)所选控制面得上下游都应与流动方向垂直;(2)流体在两截面间应就是连续得待求得未知量应在截面上或两截面之间;(3)截面上得物理量均取截面上得平均值;(4)位压头得基准面应就是水平面,且z值就是指截面中心点与基准水平面之间得距离;(5)物理量得单位要一致。
8、雷诺数得物理意义就是什么？答:惯性力与黏性力之比。
9、湍流与层流有何不同,湍流得主要特点就是什么？答:层流时,流体质点沿流线向下游作规则得流动,质点之间无宏观混合;流体分子在不同流速得流体层之间作随机热运动产生黏性力——内摩擦力。
第一章流体流动
第⼀章流体流动第⼀章：流体流动⼀、本章学习⽬的通过本章的学习，应熟练掌握流体静⽌的基本⽅程和流体流动的基本⽅程；熟练运⽤连续性⽅程和柏努利⽅程解决流体流动过程的计算问题；会计算管内流动的阻⼒损失，会计算简单管路。
⼆、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利⽅程上？1-2 何谓绝对压⼒、表压和真空度？表压与绝对压⼒、⼤⽓压⼒之间有什么关系？真空度与绝对压⼒、⼤⽓压⼒有什么关系？1-3 流体静⼒学⽅程式有⼏种表达形式？它们都能说明什么问题？应⽤静⼒学⽅程分析问题时如何确定等压⾯？1-4 如何利⽤柏努利⽅程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管⽔平安装与垂直安装所得结果是否相同？1-5 如何判断管路系统中流体流动的⽅向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 ⼀定质量流量的⽔在⼀定内径的圆管中稳定流动，当⽔温升⾼时，Re 将如何变化？1-8 何谓⽜顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re 及相对粗糙度d / 的关联图分为4个区域。
每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失f h 与流速u 的⼀次⽅成正⽐？哪个区域的f h 与2u 成正⽐？光滑管流动时的摩擦损失f h 与u 的⼏次⽅成正⽐？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻⼒损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？1-12 在⽤⽪托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪⼀点的流体流速，然后如何计算平均流速？三、本章例题例1-1 如本题附图所⽰，⽤开⼝液柱压差计测量敞⼝贮槽中油品排放量。
已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m 3。
压差计右侧⽔银⾯上灌有槽内的油品，其⾼度为h 1。
已测得当压差计上指⽰剂读数为R 1时，贮槽内油⾯与左侧⽔银⾯间的垂直距离为H 1。
流体流动主讲
N [ p] m2 Pa
课程名称：化工原理
1 流体流动—1.1 流体静力学基本方程
记：常见的压力单位及它们之间的换算关系 1atm =101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa =10330kgf/m2=1.033kgf/cm2 =10.33mH2O =760mmHg
1 流体流动—1.1 流体静力学基本方程
1.1.3 流体的静力学基本方程式 静止流体内部任一点的压力称为该点流体的静压力，其
特点为： （1）在静止流体中，空间各点的静压强的数值不同，
但作用于某一点不同方向上的压强在数值上是相等的； （2）若通过该点指定一作用平面，则压力的方向垂直
于此面； （3）在重力场中，同一水平面上各点的流体静压力相
1 流体流动—1.1 流体静力学基本方程
理想气体的密度：标准状态（1atm，0 ℃ ）下每kmol气
体的体积为22.4 m3，则其密度为
理想气体标准状态下 的密度，kg/ m3
气体的千摩尔质量
0
M 22.4
kg/kmol
理想气体T，p下的密
度，kg/ m3
0
p p0
T0 T
0.1203 Mp T
1 流体流动—1.1 流体静力学基本方程
当被测管道水平放置时，两测压口处于等高面上， z1＝ z2， U形压差计直接测得两点的压差，即
p1 p2 i gR
当测量气体时
p1 p2 i gR
对于一般情况即两测压口不在等高面上，压差应由下式计算
p1 p2 i gR gz2 z1
的有四个方面： 1、讨论粘性流体动量传递的基本原理。 2、掌握流体一些基本规律。 3、了解流体输送设备的基本结构。 4、解决流体输送中的问题 流体输送究竟包括那些内容，可通过以下实例了解概况。
流体知识点讲解教案设计
流体知识点讲解教案设计I. 引言流体是自然界中的一种物质状态，广泛存在于我们的日常生活中。
对于流体的基本概念和相关知识的学习，不仅有助于我们理解自然界的现象，还有利于我们解决实际问题和应用科学原理。
本教案设计旨在通过系统的讲解和互动学习，帮助学生全面掌握流体的基本知识点。
II. 教学目标通过本节课的学习，学生应能够：1. 理解流体的基本概念，包括流动性和变形性；2. 区分流体和固体的特点，并能够给出实际例子；3. 掌握流体的分类方法，包括液体和气体；4. 了解流体静力学的基本原理，包括压力和浮力。
III. 教学内容和过程1. 流体的基本概念1.1 流动性：流体具有流动性，即可以随着容器的形状而流动。
1.2 变形性：流体具有变形性，即可以受到外力作用而发生形状的改变。
2. 区分流体和固体的特点2.1 流体的特点：流体可以流动，没有一定的形状和体积。
2.2 固体的特点：固体有一定的形状和体积，不易变形。
3. 流体的分类方法3.1 液体：液体是一种流体，具有一定的体积，但没有一定的形状，可以流动。
3.2 气体：气体是一种流体，具有一定的体积，且没有一定的形状，可以自由膨胀。
4. 流体静力学的基本原理4.1 压力：压力是指单位面积上受到的力的大小，可用公式P = F/A计算，其中P代表压力，F代表受力，A代表受力面积。
4.2 浮力：浮力是指物体浸没在流体中受到的向上的力，大小等于被排开的流体重量的大小。
IV. 教学方法1. 讲解法：通过简洁明了地讲解，介绍流体的基本概念、分类和静力学原理。
2. 实例分析法：通过实际生活中的例子，让学生感受流体的存在和流动特性。
3. 图片展示法：利用图片和示意图，直观地展示流体的流动性、变形性和压力分布等。
V. 教学辅助工具1. 投影仪和电脑：用于展示相关图示和示意图。
2. 演示实验：设计简单的实验，如水柱压力和水中的浮力实验，让学生亲自操作和观察。
VI. 教学评价方法1. 知识问答：随堂小测验，测试学生对流体基本概念和分类的理解。
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第一章流体的流动思考简答题第一章流体的流动思考简答题1•什么事连续性假设？质点的含义是什么？答：连续性介质假定是将流体视为无数流体微团或质点组成的连续介质。
流体致电是有大量分子组成的分子集合，在宏观上其几何尺寸很小，但包含足够多的分子，在微观上其尺寸度远大于分子的平均自由程。
2. 不可压缩流体在半径ri的水平管内流动，试写出以duz/dr表示牛顿粘度定律的表达式，其中r为管中心算起的径向距离坐标，ur为r处的流体流速。
答：duz/dr3. 黏性流体在静止时有无剪应力？理想流体在运动时有无剪应力？若流体在静止时无剪应力，是否意味着它们没有黏性？答：（1）黏性流体在静止时无剪应力；（2）理想流体无剪应力；（3）黏性是流体的固有特性，在静止或运动时都有黏性。
4. 静压力有什么特性？答：静压力的方向与其作用面相垂直，且在各个方向的数值相同，即静压力为标量。
5. 流体在均匀直管内作定态流动时，其平均数度u沿流程保持定值，并不因摩擦而减速，这一说法是否正确？为什么？答：不正确。
根据连续性方程，流体在直管中向下定态流动时，其平均流速随管截面积和流体密度而变。
但流体不可压缩时，该说法是正确的。
6. 在满流的条件下，水在垂直直管中向下定态流动。
则对沿管长不同位置处的平均流速而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度？答：不会。
7•在应用机械能衡算方程解题时需要注意哪些问题？答：（1）所选控制面的上下游都应与流动方向垂直；（2）流体在两截面间应是连续的待求的未知量应在截面上或两截面之间；（3）截面上的物理量均取截面上的平均值；（4）位压头的基准面应是水平面，且z值是指截面中心点与基准水平面之间的距离；（5）物理量的单位要一致。
8. 雷诺数的物理意义是什么？答：惯性力与黏性力之比。
9. 湍流与层流有何不同，湍流的主要特点是什么？答：层流时，流体质点沿流线向下游作规则的流动，质点之间无宏观混合；流体分子在不同流速的流体层之间作随机热运动产生黏性力——内摩擦力。
湍流流动时，质点强烈混合和随机高频脉动；流体层之间由于质点碰撞与混合所产生的湍流应力，远远大于流体黏性所产生的黏性力；离开壁面的区域，湍流的流速分布较均匀；而在壁面附近，湍流的速度梯度较大。
10. 分别写出描述流体作层流运动时的分子动量传递的通量方程和流体作湍流时涡流动量传递的通量方程，以及流体与固体壁面之间进行对流动量的传递的速率方程，说明各个方程代表的物理意义。
答:层流：xd（ru） dy式中，为分子动量通量，/m2 ；d（ ux）为动量浓度梯度，（kg.m.s-1）/（ m3 . m2 ）; 为动量扩散系数，m2 /s。
湍流：r xd（u） dy式中，式中，r为分子动量通量，/m2 ；为动量扩散系数，m2 /s。
流体一壁面之间的动量传递通量：s u 8 （ u- us）式中，式中，s为分子动量通量；u- us为流体的平均动量浓度之差；u/8为流体一壁面间的动量传递系数。
11. 试通过流体进行动量传递的机理分析流体流动产生摩擦阻力的原因。
答：流体与壁面纸巾啊传递的动量通量为壁面剪应力S它反映了壁面拖曳体层运动的力或流动阻力。
但流体阻力产生的原因是由于流体的内摩擦消耗了机械能。
12. 流体在固体壁面上产生边界层分离的必要条件是什么？试通过边界层分离现象分析形体阻力（局部阻力）产生的原因。
答：边界层分离的必要条件是流体具有黏性和流动过程中存在逆压梯度。
当发生边界层分离时，流体脱离壁面形成回流漩涡，流体质点产生强烈碰撞与混合，大量消耗流体的机械能，即形成局部阻力。
一、填空1. 理想流体是指的流体。
2•测量流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量计两端压力值；板孔流量计两端压差值。
3 •量纲分析法的目的在于。
4. 阻力平方区是指；产生阻力平方区的原因是。
5.速度边界层是指。
6. 不可压缩流体在水平管内作定态流动时，流动摩擦阻力所消耗的能量是总机械能中的。
7. 不可压缩流体在水平变径管路中流动时，在管径缩小时的截面处，其速度，压力。
8. 某设备内的压力表为100KPa,则它的绝对压力为KPa,另一设备内的真空度为400mmHg，则它的绝对压为kPa （当地大气压为101.33kPa）。
9. 有三只管组成的并联管路，个支管的长度及摩擦系数均相等，管径比为d1: d2: d3=1:2:3则三支管的流量比为。
10从液面恒定的高位槽向常压容器中加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水量将。
管路的局部阻力将，直管阻力将，管路总阻力。
11. 贮罐内装有液体，液面至灌底的高度H。
当在灌侧壁的位置开小孔，才能使液体柱的射程最远。
12. 用内径为158mm的钢管运输黏度为9.0X10-5m2 /s的油品。
若保持油品在管内作层流流动，则最大流速不能超过。
13. 如果管内流体流量增大1倍后，其流动形态仍为层流，则流动阻力是原来的倍。
14. 流体在湍流的阻力平方区流动，若其他条件不变，其压力降随着管子的相对粗糙度增加而，随着流体的密度增大而。
15. 边长为a的正方形截面风道，其当量直径为。
二、选择题1•空气在内径一定的圆管中作定态流动，若空气的质量流量保持不变，当温度升高时，Re值将（）A •增大B•减小C•不变D.不确定2•在流体阻力实验中，以水作为工质所测定的=f（Re,e/d）关系式不适用于（）在直管中的流动。
A .空气B。
液体乙醇C。
牛顿型流体D。
非牛顿型流体3•由分支管路向A、B敞口高位槽中运输某液体，若两高位槽中液位恒定，当支路1中的阀门开大时，则两分支管路中的能量损失之差刀hf1-刀hf2将（）A •增大 B.减小 C.不变 D.不确定4. 下列结论正确的是（）A.液体的黏度随温度的升高而减小； B.气体的黏度随温度的升高而增大； C.液体的黏度基本不随压力变化；C气体的黏度随压力增大而减小5. 某并联管路由1、2两个支管组成，该两支路的流体均作层流流动。
当d1=2d2, L仁2L2 时，贝U Pf,1/△ Pf,2=（） A.1/2 B.1/4 C.1D.4 （2）u仁u2=（） A.2 B.1/2 C.4 D.1/4 （3）qn, s1/ qn, s2=（） A.8 B. 16 C.4 D.26•用离心泵在两个敞口容器间输送液体。
若维持两容器的液面高度不变，当关小输送管道的阀门后，管道总阻力（）A.增加； B.减小 C.不变D.不确定7.层流与湍流的主要区别是（） A.湍流速度大于层流B.层流雷诺数小于湍流雷诺数C.湍流时流通截面积大，层流时流通截面积小D.层流时流体质点无宏观混合，湍流时流体质点发生高频脉动8. 当流体通过（）时，随着流量的增大，气压差不变。
A .孔板流量计 B.文丘里流量计 C.转子流量计9. 在管内流动的完全湍流区，当e/d 一定时，因流体内摩擦引起的机械能损失（），摩擦系数（）；在层流区，因内摩擦引起的机械能损失（），摩擦系数（）。
.与流速的一次放成正比B与流速的平房成正比C与流速的三次方成正比D与流速成反比 E.与流速无关10. 流体在一水平变径管段中流过，在细管截面A与粗管截面B之间连接一U管差压计，则差压计的读书R值反映（）A. A、B两截面的压力差B. A、B两截面的流动阻力C. A、B两截面的动压头变化D.突然扩大或突然缩小的局部阻力11. 请选择下列流体在管路中的通用的流速：（1）水及低黏度液体（）；（2）一般常压气体（）；（3）黏性较大的液体（）。
A. 1〜3m/sB. 0.5 〜1m/sC.10 〜20m/sD.40m/s 以上12. 计算局部阻力损失公式h, f= 2 2 中的是指（）细管内流速粗管内流速C. 粗、细管流速的平均值第二章流体的输送一、填空题1. 流体输送机械的主要功能是对流体做功以提高其，具体表现为。
2. 写出三类正位移泵的名称：，，。
其特点是且不受管路所影响。
3离心泵的主要部件有、和。
4. 离心泵的泵壳制成、叶轮的叶片、在叶轮和泵壳之间装置都有利于动能有效转化为静压能。
5. 离心泵的性能参数或特性曲线是泵在一定下、于用常温的为介质通过实验测得。
6. 离心泵的主要特性曲线包括、和。
7. 离心泵的压头（扬程）的物理意义是，其单位为或。
8•启动离心泵之前若不向离心泵灌满被输送一体，将发生；若叶轮的入口附近绝压低于操作温度下的液体的饱和蒸汽压，将发生现象。
9离心泵安装在特定管路系统中，已知泵的性能：q=0.02 m/s , H=20 m;管路性能：qe=0.02 m/s , He=16 m则调节阀门的压头损失为m，弃消耗的理论功率为W。
10. 离心泵安装在一定管路上，其工作点指。
11. 离心泵通常采用调节流量；往复泵采用调节流量。
12. 离心泵允许汽蚀余量（NPSH）定义式为。
13. 当被输送液体的黏度比清水的黏度大得多时，则离心泵的压头将、流量、效率-、而轴功率。
14. 提高往复泵连续性和均匀性的措施有、。
15. 离心通风机的全风压主要由和组成，其物理意义是。
16. 离心通风机特性曲线包括、、、和。
比离心泵多了一条曲线。
17. 当要求气体的压缩比（P2/ P1）8时，采用压缩。
当各级压缩比时，所消耗的总理论功为最小。
二、选择题2. 选择适宜的输送机械完成如下输送任务；（1）含有纯碱颗粒的水悬浮液（）；（2）高分子聚合物黏稠液体（）；（3）黏度为0.8 mPas的有机液（要求q=1m3/h , H=30 m）（）. A.离心泵；B.旋涡泵；C.往复泵；D.开式碱泵3. 离心泵允许汽蚀余量（NPSH）值越小，其抗气蚀性能（）。
A.越好；B.越差；C.不确定；4. 用离心泵将敞口水池中的清水送至常压容器，在夏天需加大送水量（开大泵出口阀），试判断如下参数的变化趋势：（1）泵入口真空表的读数P1（）；（2）泵出口压力表的（调节阀上游）读数P2（）；（3）泵出口调节阀下游压力表读数P3（）；2efeP HZHKBqg （4）泵的压头H （）; （5）泵的轴功率P（）；（6）泵的效率#（）。
A.增大B.变小 C.不变D.不确定5. 离心泵在一定管路系统运行时，其工作点不随液体密度改变的条件是（）。
A. Z2 - Z1=0;B.P2-P 仁0;C.D.6. 有自吸能力的泵是（）。
A.离心泵；B.旋涡泵；C.正位移泵； D.轴流泵7. 离心泵停止操作时宜（）。
A.先关出口阀后停电； B.先停电后关阀；C.先关出口阀或先停电均可； D.单级泵先停电，多级泵先关出口阀8 •往复泵适用于（）。
A.大流量且要求流量特别均匀的场合； B.介质腐蚀性特别强的场合；C.流量较小，压头较高的场合； D.投资较小的场合。
9 •离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是（）。
A.最高效率点对应值 B.操作点对应值；C.最大流量下对应值 D.计算值10.离心泵的效率随流量的变化情况是（）。