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1.1.2 流体流动的考察方法
1.1.2.2 流体流动的考察方法
① 拉格朗日法 选定一个流体质点，对其跟踪 观察，描述其运动参数（位移、数度等）与时间的关 系。可见，拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻 的状态。
② 欧拉法 在固定的空间位置上观察 流体质点的 运动情况，直接描述各有关参数在空间各点的分布情 况合随时间的变化，例如对速度u，可作如下描述：
受到的重力和在离心力场所受到的离心力，都是质量力。
（2）表面力 表面力与作用的表面积成正比。单 位面积上的表面力称之为应力。
①垂直于表面的力p，称为压力（法向力）。
单位面积上所受的压力称为压强p。 ② 平行于表面的力F，称为剪力（切力）。
单位面积上所受的剪力称为应力τ。
1.2.流体静力学基本方程( Basic equations of fluid
statics )
➢ * 本节主要内容 流体的密度和压强的概念、单位及换算等；
在重力场中的静止流体内部压强的变化规律及其 工程应用。 * 本节的重点 重点掌握流体静力学基本方程式的适用条件 及工程应用实例。
1.2 流体静力学本方程
流体静力学主要研究流体流体静止时其内部压强变 化的规律。用描述这一规律的数学表达式，称为流体静 力学基本方程式。先介绍有关概念：
（2） 压强的基准 压强有不同的计量基准：绝对压强、表压强、真
空度。
1.2.1.1 流体的压强
绝对压强 以绝对零压作起点计算的压强，
是流体的真实压强。
表压强 压强表上的读数，表示被测流体
的绝对压强比大气压强高出的数值，即: 表压强＝绝对压强－大气压强
真空度 真空表上的读数，表示被测流体的
绝对压强低于大气压强的数值，即: 真空度＝大气压强－绝对压强
R ──气体常数,其值为8.315；
T ──气体的绝对温度， K。
1.2.1.2 气体的密度
或
(
"0" 表示
标准状态)
(1-3a)
对于混合气体，可用平均摩尔质量Mm代替M。
（1-4）
式中yi ---各组分的摩尔分率（体积分率或压强分率）。 1.2.1.3比体积
单位质量的流体所具有的体积 v=V/m=1/ρ
1.1.2 流体流动的考察方法
在物理化学（气体分子运动论）重要考察单个分子的微观运动，分 子的运动是随机的、不规则的混乱运动。
1.1.2.1 连续性假设(Continuum hypotheses)
在化工原理中研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常 将流体视为由无数质点组成的连续介质。
连续性假设:假定流体是有大量质点组成、彼此间 没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及 运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的 数学工具加以描述。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和输 送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数选 择输送设备的类型和型号，以 及测定流体的流量和压强等。
流体流动将影响过程系统 中的传热、传质过程等，是其 他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
1.2.2 流体的压强及其特性
1.2.2.1 流体的压强 （1） 定义和单位
. 垂直作用于单位面积上的表面力称为流体的静压强, 简称压强。流体的压强具有点特性。工程上习惯上将压 强称之为压力。
在SI中，压强的单位是帕斯卡，以Pa表示。但习惯 上还采用其它单位，它们之间的换算关系为：
1atm=1.033 kgf/cm2 =760mmHg=10.33mH2O =1.0133 bar =1.0133×105Pa
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状 随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动。 流动时产生内摩擦从而构成了流体力学原理研究的复杂 内容之一
变，可视为不可压缩流体。 纯液体的密度可由实验测定或用查找手册计算的方
法获取。 混合液体的密度，在忽略混合体积变化条件下，
可用下式估算（以1kg混合液为基准，混合前后体积 不变），即
（1-2）
式中ρi ---液体混合物中各纯组分的密度，kg/m3； αi ---液体混合物中各纯组分的质量分率。
1.2.1 流体的密度
u x f x ( x , y , z , t ) , u y f y ( x , y , z , t ) , u z f z ( x , y , z , t )
1.1.3 流体流动中的作用力
任取一微元体积流体作为研究对象，进行受力 分析，它受到的力有质量力（体积力）和表面力两类。
（1）质量力（体积力） 与流体的质量成正比， 质量力对于均质流体也称为体积力。如流体在重力场中所
1.2.1.2 气体的密度 气体是可压缩的流体，其密度随压强和温度而变化。
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位) M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
1.2.1 流体的密度
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。以ρ表
示，单位为kg/m3。
（1-1)
式中ρ---流体的密度，kg/m3 ； m---流体的质量，kg； V---流体的体积，m3。
当ΔV→0时，Δm/ΔV 的极限值称为流体内部的某
点密度。
1.2.1 流体的密度
1.2.1.1 液体的密度 液体的密度几乎不随压强而变化，随温度略有改
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2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用 条件、解题要点；
（3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。 3. 本章学时安排
授课10-12学时.
1.1 概述 流体动力学问题： 流体静力学问题：