化工原理第一章_流体力学

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化工原理-1章流体流动

yi为各物质的摩尔分数,对于理想气体，体积分数与摩尔分数相等。
②混合液体密度计算
假设液体混合物由n种物质组成，混合前后体积
不变，各物质的质量百分比分别为ωi，密度分别为ρi
n 1 2 混 1 2 n
1
例题1-1 求甲烷在320 K和500 kPa时的密度。
第一节概述
流体：指具有流动性的物体，包括液体和气体。
液体：易流动、不可压缩。气体：易流动、可压缩。不可压缩流体：流体的体积不随压力及温度变化。
特点：（a）具有流动性（b）受外力作用时内部产生相对运动
流动现象:
① 日常生活中
② 工业生产过程中
煤气
填料塔孔板流量计
煤气
水封
泵水池
水
煤气洗涤塔
组分黏度见---附录9、附录10
1.2.1 流体的压力（Pressure）一.定义
流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，工程上一般称压力。
F [N/m2] 或[Pa] P A
式中 P──压力，N/m2即Pa(帕斯卡)；
F──垂直作用在面积A上的力，N；
A──作用面积，m2。
工程单位制中，压力的单位是at(工程大气压)或kgf/cm2。其它常用的压力表示方法还有如下几种：标准大气压（物理大气压）atm；米水柱 mH2O；毫米汞柱mmHg；流体压力特性：（1）流体压力处处与它的作用面垂直，并总是指向流体的作用面。
液体：T↑，μ↓（T↑,分子间距↑，范德华力↓，内摩擦力↓）气体：T↑，μ↑（T↑,分子间距有所增大，但对μ影响不大，但T↑，分子运动速度↑，内摩擦力↑）
压力P 对气体粘度的影响一般不予考虑，只有在极高或极低的压力下才考虑压力对气体粘度的影响。

化工原理复习题1~6章

第一章流体力学与应用一、填空(1）流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。

(2）离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定转速下，输送某种特定的液体时泵的性能。

(3) 处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是静止的、连通着的、同一种连续的液体。

流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用皮托流量计测量。

(4) 如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出：单位质量流体的机械能衡算式为常数=++=ρp u gz E 22；单位重量流体的机械能衡算式为常数=++=gp g u z E ρ22；单位体积流体的机械能衡算式为；常数=++=p u gz E 22ρρ(5) 有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为z 1ρg+（u 12ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2）。

(6）气体的粘度随温度升高而增加，水的粘度随温度升高而降低。

(7) 流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。

(8) 流体流动的连续性方程是 u 1A ρ1= u 2A ρ2=······= u A ρ ；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u 1d 12 = u 2d 22= ······= ud 2 。

(9) 当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 395mmHg 。

测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ，则其绝对压强为2105mmHg 。

(10) 并联管路中各管段压强降相等；管子长、直径小的管段通过的流量小。

化工原理——带答案

第一章流体力学1.表压与大气压、绝对压的正确关系是（A ）。

A.表压=绝对压-大气压B.表压=大气压-绝对压C.表压=绝对压+真空度2.压力表上显示的压力，即为被测流体的（B ）。

A.绝对压B.表压C.真空度D.大气压3.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，称为（B ）。

A.真空度B.表压强C.绝对压强D.附加压强4.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（B ）。

A.愈大B.愈小C.愈接近大气压D.无法确定5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为（B ）kPa。

A. 80B. - 80C. 21.3D.181.36.某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg,则两处的绝对压强差为（D ）mmHg。

A.500B.1250C.1150D.19007.当水面压强为一个工程大气压，水深20m处的绝对压强为（B ）。

A. 1个工程大气压B. 2个工程大气压C. 3个工程大气压 D. 4个工程大气压8.某塔高30m,进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读数为500kpa,（塔外大气压强为100kpa）。

那么塔顶处水的压强（A）。

A. 403 . 8kpaB. 698. 1kpaC. 600kpaD. 100kpa9.在静止的连续的同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（A ）A.均相等B.不相等C.不一定相等10.液体的液封高度的确定是根据（C ）.A.连续性方程B.物料衡算式C.静力学方程D.牛顿黏性定律11.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差（P指-P）的值（B ）。

A.偏大B.偏小C.越大越好12.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（A ）。

A.仅随位置变，不随时间变B.仅随时间变，不随位置变C.既不随时间变，也不随位置变D.既随时间变，也随位置变13.流体在稳定连续流动系统中，单位时间通过任一截面的（B ）流量都相等。

《化工原理》第二版邹华生主编第一章习题

超压；（2）防止气体外泄；水封
0 P 0 h0 水气体
4.远距离液位测定 4.远距离液位测定
例：为测量腐性液体贮槽中的存液量，采用图示的为测量腐性液体贮槽中的存液量，装置．测量时通入压缩空气，装置．测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶．今测得U形压差计读数为R 慢地鼓泡通过观察瓶．今测得U形压差计读数为R＝ 130mm，通气管距贮槽底面h=20cm 贮槽直径为2m h=20cm， 2m， 130mm，通气管距贮槽底面h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg 980kg／液体密度为980kg／m3，试求贮槽内液体的储存量为多少吨? 多少吨?
1.1 几个概念一．连续介质模型二．流体的性质三、流体所受到的力 1.2 流体静力学方程及其应用 1.2.1 静止流体所受的力 1.2.2 流体静力学基本方程 1.2.3 流体静力学基本方程的应用
第一章流体力学基础 1
1.2.3 流体静力学基本方程的应用
1．压力计．
(1)U 形压力计
ρ A 1穧 h R pa
p1 + ρgh = pa + ρ 0 gR
p1 = p a + ρ 0 gR − ρgh
2
3 ρ0
指示液
(2)单管压力计单管压力计单管压力计是U形压力计的单管压力计是形压力计的变形，用一只杯形代替U形压强变形，用一只杯形代替形压强计中的一根管子，如图2所示所示。计中的一根管子，如图所示。由于杯的截面S杯远大于玻璃管的截面S玻（一般情况下S杯/S玻），所以其两端有压强差 ≥200），所以其两端有压强差），根据等体积原理，时，根据等体积原理，细玻璃管一边的液柱升高值h1远大于杯内液面下降h2，即h1>>h2，这样h2 可忽略不计，可忽略不计，在读数时只需读一边液柱高度，误差比U形压差计边液柱高度，误差比形压差计 3 第一章流体力学基础减少一半

化工原理第一章流体力学基础

第一章流体力学基础
m GA uA
17/37
1.3.1 基本概念
三、粘性——牛顿粘性定律
y x
v
内部存在内摩擦力或粘滞力
v=0
内摩擦力产生的原因还可以从动量传递角度加以理解:
v
单位面积上的内摩擦力，N m2
dv x
dy
动力粘度简称粘度
速度梯度
----------------牛顿粘性定律
(2)双液柱压差计
p1
1略小于2
z1
p1 p2 2 1 gR
p1
R
p2
R
p2
1
z1
R 2
0
倾斜式压差计
浙江大学本科生课程化工原理
第一章流体力学基础
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幻灯片2目录
1.3 流体流动的基本方程 1.3.1 基本概念 1.3.2 质量衡算方程 1.3.3 运动方程一、作用在流体上的力二、运动方程三、N-S方程四、欧拉方程五、不可压缩流体稳定层流时的N-S 方程若干解
v x v y vz 0
t x
y
z
t
vx
x
vy
y
vz
z
v x x
v y y
v z z
0
D
Dt
v x x
v y y
v z z
0
-------连续性方程微分式
若流体不可压缩，则D/Dt=0
v x v y v z 0 x y z
浙江大学本科生课程化工原理
第一章流体力学基础
dy
N m2 ms
Ns m2
Pa s
m
1Pa s 10P 1000cP

化工原理(上册)—化工流体流动与传热第三版柴诚敬习题答案

化工原理(上册) - 化工流体流动与传热第三版柴诚敬习题答案第一章：引言习题1.1答案：该题为综合性问题，回答如下：根据流体力学原理，液体在容器中的自由表面是一个等势面，即在平衡时，液体表面上各点处的压力均相等。

所以整个液体处于静止状态。

习题1.2答案：该题为计算题。

首先，根据流速的定义：流体通过某个截面的单位时间内通过的体积与截面积之比，可得流速的公式为：v = Q / A，其中v表示流速，Q表示流体通过该截面的体积，A表示截面积。

已知流速v为10m/s，截面积A为0.5m²，代入公式计算得：Q = v × A = 10m/s × 0.5m² = 5m³/s。

所以，该管道内的流体通过的体积为5立方米每秒。

习题1.3答案：该题为基础性知识题。

流体静压头表示流体的静压差所能提供的相当于重力势能的高度。

根据流体的静压力与流体的高度关系可知，流体静压力可以通过将流体的重力势能转化为压力单位得到。

由于重力势能的单位可以表示为m·g·h，其中m为流体的质量，g为重力加速度，h为高度。

而流体的静压头就是将流体静压力除以流体的质量得到的，即流体静压力除以流体的质量。

所以，流体静压头是等于流体的高度。

第二章：流体动力学方程习题2.1答案：该题是一个计算题。

根据题意，已知流体的密度ρ为1.2 kg/m³，截面积A为0.4 m²，流速v为2 m/s，求流体的质量流量。

根据质量流量公式：Q = ρ × A × v，代入已知数值计算得：Q = 1.2 kg/m³ × 0.4 m² × 2 m/s = 0.96 kg/s。

所以，流体的质量流量为0.96 kg/s。

习题2.2答案：该题为综合性问题，回答如下：流体动量方程是描述流体运动的一个重要方程，其中包含了流体的质量流量、速度和压力等参数。

化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部第01章

=1.204×105Pa(绝压) 5 5 4 pA=1.204×10 -1.013×10 =1.91×10 Pa(表压)
1.2.4.2 烟囱拔烟
pA=p2+ρ冷gh pB=p2+ρ热gh 由于ρ冷>ρ热,则pA>pB 所以拔风烟囱拔风的必要条件是什么？
1.2.4.3 浮力的本质
物体上下所受压强不同取微元：压差力=(p2-p1)dA=ρghdA=ρgdV排 V排=ΣdV排
4）质量守恒方程（连续性方程）取控制体作物料衡算（欧拉法）
1u1 A1 2 u 2 A2 .dV t V 定态流动： .dV 0 t V
1u1 A1 2 u 2 A2 c
即：q m 1 q m 2 c — —连续性方程式对不可压缩流体： c，q v1 q v 2 c u1 A1 u 2 A2 c,
分析方法（数学分析法） ①取控制体 ②作力衡算 ③结合本过程的特点，解微分方程 1.2.1.4 静力学方程应用条件 ①同种流体且不可压缩(气体高差不大时仍可用) ②静止(或等速直线流动的横截面---均匀流) ③重力场 ④单连通 1.2.2 流体的总势能总势能（压强能与位能之和）虚拟压强
1.2.3 压强的表示方法 1.2.3.1 单位
流线演示：
返回
流体黏性：
返回
1.3 流体流动中的守恒原理 1.3.1 质量守恒
1）流量、流速流量——质量流量qm， kg/s （ρ· qv ）体积流量qv， m3/s 流速——质量流速G， kg/m2s（ qm /A）体积流速u， m/s （ qv /A） 2）点速度u 圆管：粘性，速度分布工程处理方法：平均值
积分得 p+ρgz=常数或 p1 p2 gz1 gz 2 等高等压，等压面

化工原理完整教材课件 PPT

基本原理及其流动规律解决关问题。以
图1-1为煤气洗涤装置为例来说明：流体动力学问题：流体（水和煤气）
在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、水封箱中的水
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
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
化工原理完整教材课件
第一章流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念静力学方程及其应用机械能衡算式及柏努利方程流体流动的现象流动阻力的计算、管路计算
1. 本章学习目的
通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流体流动过程的有关问题，诸如：
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；
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

化工原理流体

UNILAB
1.1.1流体及其特征定义:流体包括液包括液体和气体，体，由大量的彼此之间具有间距的单个分子组成，分子作随机无规则运动。特征: 具有流动性; 无固定形状,随容器的形状而改变; 在外力作用下内部发生相对运动 1.1.2 连续介质模型流体是由无数流体质点（微团）连续组成，流体质点（微团）与分子自由程比充分地大，体现了宏观性质，质，同时流体质点对所考虑工程问题的尺度来说，又是充分地小，体现了“点”位置流体性质。质。
UNILAB
§1.1概述流体流动是在化工生产中的一个基本过程,在化工生产中常见的流体流动如下: 1) 流体输送 2) 压强、流速、流量的测量 3) 为强化设备提供适宜的条件
UNILAB
1) ---需要研究流体的流动规律以便进行管路的设计、输送机械的选择及所需功率的计算 2) ---了解、控制生产过程，需对压强、流速、流量等一系列参数进行测定，而这些测定多以流体静止或流动规律为依据。 3) ---化工设备中传热、传质等多是在流动条件下进行,故流体流动对这些过程有重要影响。
【补例】pa paUNILAB Nhomakorabea1)
PA = PA'
h1
ρ1 ρ2
. .
B
B’
A与A’两点在静止、连续、同一种流体内并在同一水平面上，所以截面 A-A’是等压面。
h
PB = PB' 关系不成立
B与B’两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B’不是等压面
h2
. .
A
2. 流体静力学方程
－－－－研究流体处于静止状态下的力的平衡关系 (1) 流体静力学方程的推导 (外界大气压) p0 F1 h F2 z2 z1 F1 1’ ⊙选基准水平面 F1=p1A ⊙受力分析 F2=p2A

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(下标"0"表示标准状态)
(1-3a)
1.2.1.2 气体的密度
或
1.2.2 流体的压强及其特性
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：（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。
1.1.2 流体流动的考察方法
流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。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。这种考察方法认为流体是不连续的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将非常复杂。 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１－２压强的基准和量度
1.2.1.2 流体压强的特性
流体压强具有以下两个重要特性： ①流体压力处处与它的作用面垂直，并且总是指向流体的作用面； ②流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关。
熟悉压力的各种计量单位与基准及换算关系，对于以后的学习和实际工程计算是十分重要的。
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14学时，习题课4学时。

化工原理第一章流体力学

反映管路对流体的阻力特性
表示管路中流量与压力损失之间关系的曲线
管路特性曲线的概念
01
03 02
管路特性曲线及其应用
管路特性曲线的绘制方法通过实验测定一系列流量下的压力损失数据将数据绘制在坐标图上，并进行曲线拟合
管路特性曲线及其应用
01 管路特性曲线的应用
02
用于分析管路的工作状态，如是否出现阻塞、泄漏等
流速和流量测量误差分析
• 信号处理误差：如模拟信号转换为数字信号时的量化误差、信号传输过程中的干扰等。
流速和流量测量误差分析
管道截面形状不规则
导致实际流通面积与计算流通面积存在偏差。
流体流动状态不稳定
如脉动流、涡街流等导致流量波动较大。
流速和流量测量误差分析
仪表精度限制
仪表本身的精度限制以及长期使用后的磨损等因素导致测量误差增大。
流体静压强的表示
方法
绝对压强、相对压强和真空受力平衡条件，推导出流体平衡微分方程。
流体平衡微分方程的物理意义
描述流体在静止状态下，压强、密度和重力之间的关系。
流体平衡微分方程的应用
用于求解流体静力学问题，如液柱高度、液面形状等。
重力作用下流体静压强的分布规律
连续介质模型的意义
连续介质模型是流体力学的基础，它使得我们可以运用数学分析的方法来研究流体的运动规律，从而建立起流体力学的基本方程。
流体力学的研究对象和任务
流体力学的研究对象
流体力学的研究对象是流体（包括液体和气体）的平衡、运动及其与固体边界的相互作用。
流体力学的任务
流体力学的任务是揭示流体运动的内在规律，建立描述流体运动的数学模型，并通过实验和计算手段对流体运动进行预测和控制。具体来说，流体力学需要解决以下问题：流体的静力

《化工原理A》课程笔记

《化工原理A》课程笔记第一章流体流动一、静力学基本方程静力学基本方程是描述静止流体平衡状态的方程，主要包括压力方程和浮力方程。

1. 压力方程压力方程表明，在静止流体中，任意两点之间的压力差等于单位体积流体重力的垂直分量与这两点之间垂直距离的乘积。

2. 浮力方程浮力方程描述了流体中浸泡的物体所受到的浮力大小等于所排开流体的重力。

二、连续性方程连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的具体表现，表明在封闭系统中，流体的质量流量在任意截面都是恒定的。

三、柏努利方程柏努利方程是能量守恒定律在流体力学中的具体表现，描述了在流动的流体中，速度增加的地方压力降低，速度降低的地方压力增加。

四、管路系统总能量损失方程管路系统总能量损失方程描述了在流体流动过程中，由于摩擦、湍流等原因导致的能量损失。

五、层流和湍流层流和湍流是流体流动的两种基本形态，它们的本质区别在于流体质点的运动规律。

1. 层流：流体质点呈平行层状运动，流速分布均匀，流体运动有序。

2. 湍流：流体质点运动混乱，流速分布不均，流体运动无序。

六、流量测量流量测量是流体流动过程中的一项重要任务，常见的流量测量方法有：差压法、容积法、流速法等。

1. 差压法：通过测量流体在管道中流动产生的压力差来计算流量。

2. 容积法：通过测量流体在一定时间内流过的体积来计算流量。

3. 流速法：通过测量流体的流速来计算流量。

七、管路计算管路计算主要包括管路直径、流量、压力损失等的计算。

在计算过程中，需要考虑流体的性质、流动状态、管路材质等因素。

八、边界层边界层是流体流动过程中，紧贴固体表面的一层流体，其流速从零逐渐增加到主流流速。

边界层的存在对流体流动和传热过程有重要影响。

九、牛顿型流体和非牛顿型流体1. 牛顿型流体：流体应力与应变率之间呈线性关系，如水和空气。

2. 非牛顿型流体：流体应力与应变率之间不呈线性关系，如泥浆和油漆。

第二章流体输送机械一、离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安装及选型1. 基本结构离心泵主要由叶轮、泵壳、吸入口、排出口、轴承、密封装置等组成。

化工原理重要知识点总结

化工原理重要知识点总结一基本概念1、连续性方程2、液体和气体混合物密度求取3、离心泵特性曲线的测定4、旋风分离器的操作原理5、传热的三种基本方式6、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K7、重力沉降与离心沉降8、如何强化传热9、简捷法10、精馏原理11、亨利定律12、漏液13、板式塔与填料塔14、气膜控制与液膜控制15、绝热饱和温度二、核心公式第一章、流体流动与流体输送机械（1）流体静力学基本方程（例1－9）U型管压差计（2）柏努利方程的应用（例1－14）（3）范宁公式（4）离心泵的安装高度（例2-5）第二章、非均相物系的分离和固体流态化（1）重力沉降滞流区的沉降公式、降尘室的沉降条件、在降尘室中设置水平隔板（例3－3）、流型校核、降尘室的生产能力（2）离心沉降旋风分离器的压强降、旋风分离器的临界粒径、沉降流型校核（离心沉降速度、层流）、多个旋风分离器的并联（例3－5）第三章、传热（1）热量衡算（有相变、无相变）K的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算（判别是否合用）（例4－8）（2）流体在圆形管内作强制湍流流动时α计算式（公式、条件），粘度μ对α的影响。

（3）实验测K例4－9（4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例4－10）下册第一章蒸馏全塔物料衡算【例1－4】、精馏段、提馏段操作线方程、q线方程、相平衡方程、逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程）进料热状况对汽液相流量的影响下册第二章吸收吸收塔的物料衡算；液气比与最小液气比求m【例2－8】填料层高度的计算【传质单元高度、传质单元数（脱吸因数法）】提高填料层高度对气相出口浓度的影响下册干燥湿度、相对湿度、焓带循环的干燥器物料衡算（求循环量）热量衡算（求温度）预热器热量【例5－5】扩展阅读：化工原理知识点总结整理一、流体力学及其输送1.单元操作：物理化学变化的单个操作过程，如过滤、蒸馏、萃取。

2四个基本概念：物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。

化工原理之一流体流动

第一章: 流体流动流体流动是化工厂中最基本的现象。

在化工厂内，不论是待加工的原料或是已制成的产品，常以液态或气态存在。

各种工艺生产过程中，往往需要将液体或气体输送至设备内进行物理处理或化学反应，这就涉及到选用什么型式、多大功率的输送机械，如何确定管道直径及如何控制物料的流量、压强、温度等参数以保证操作或反应能正常进行，这些问题都与流体流动密切相关。

流体是液体和气体的统称。

流体具有流动性，其形状随容器的形状而变化。

液体有一定的液面，气体则否。

液体几乎不具压缩性，受热时体积膨胀的不显著，所以一般将液体视为不可压缩的流体。

与此相反，气体的压缩民很强，受热时体积膨胀很大，所以气体是可压缩的流体。

如果在操作过程中，气体的温度和压强改变很小，气体也可近似地按不可压缩流体来处理。

流体是由大量的不断作不规则运动的分子组成，各个分子之以及分子内部的原子之间均保留着一定的空隙，所以流体内部是不连续而存在空隙的，要从单个分子运动出发来研究整个流体平衡或运动的规律，是很困难而不现实。

所以在流体力学中，不研究个别分子的运动，只研究由大量分子组成的分子集团，设想整个流体由无数个分子集团组成，每个分子集团称为“质点”。

质点的大小与它所处的空间在、相比是微不足道的，但比分子自由程要大得多。

这样可以设想在流体的内部各个质点相互紧挨着，它们之间没有任何空隙而成为连续体。

用这种处理方法就可以不研究分子间的相互作用以及复杂的分子运动，主要研究流体的宏观运动规律，而把流体模化为连续介质，但不是所有情况都是如此的，高真空度下的气体就不能视为连续介质了。

液体和气体统称为流体。

流体的特征是具有流动性，即其抗剪和抗张的能力很小；无固定形状，随容器的状而变化；在外力作用下其内部发生相对运动。

化工生产的原料及产品大多数是流体。

在化工生产中，有以下几个主要方面经常要应用流体流动的基本原理及其流动规律：(1) 管内适宜流速、管径及输送设备的选定；(2) 压强、流速和流量的测量；(3) 传热、传质等过程中适宜的流动条件的确定及设备的强化。

化工原理-第一章

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（3）倒U形压差计
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
（4）倾斜式压差计适用于压差较小的情况。
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例1-1 如附图所示，水在水平管道内流动。为测量流
体在某截面处的压力，直接在该处连接一U形压差计，
指示液为水银，读数
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表压 = 绝对压力－大气压力真空度 = 大气压力－绝对压力
p1
表压
大气压
真空度绝对压力
p2
绝对压力绝对真空
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1.1.3 流体静力学平衡方程
一、静力学基本方程设流体不可压缩，（1）上端面所受总压力
P1 p1 A
Const.
p1 G p2
p0
重力场中对液柱进行受力分析：
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1.0.0 流体的特征
液体和气体统称为流体。
• 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。不可压缩流体：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。
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1.0.1 研究流体流动的目的
1、流体输送：选择适宜流速、确定管路直径、选用输送设备； 2、压强、流速和流量的测量：便于了解和控制生产； 3、为强化设备提供适宜流动条件：如传热、传质设备的强化。
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1.0.3 流体流动中的作用力
1、体积力：体积力作用于流体的每一个质点上，并与流体的质量成正比，也称为质量力，如重力、离心力。 2、表面力：包括压力与剪力压力：垂直于表面的力剪力：平行于表面的力，又称粘性力，与流体运动有关。返回

化工原理上册课后习题答案陈敏恒版

化工原理上册课后习题答案流体力学与传热第一章流体流动1.1 解：混合气体的平均分子量Mn 为Mn=M 2co y 2co + M 2o y 2o + M 2N y 2N + M O H 2y O H 2 =44×0.085+32×0.075+28×0.76+18×0.08 =28.86kg/kmol该混合气体在500℃，1atm 时的密度为 ρ=po T p To Mm **4.22**=4.2286.28×273273=0.455kg/m ³1.2 解：设备上真空表的绝对压强为绝对压强=大气压―真空度 =740―100=640mmHg=640×760100133.15⨯=8.53×104N/m²设备内的表压强为表压强=―真空度=―100mmHg=―（100×760100133.15⨯）=―1.33×104N/m²或表压强=―（100×1.33×102）=―1.33×104N/m²1.3 解：设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p ，则p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。

根据流体静力学基本方程知 p=p a +ρg h作用在孔盖外侧的是大气压强p a ，故孔盖内外两侧所受压强差为Δp =p ―p a = p a +ρgh ―=a p ρghΔp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×104N/m²作用在孔盖上的静压力为=pΔp ×24d π=8.29×104241076.376.04⨯=⨯⨯πN每个螺钉能承受的力为N 321004.6014.04807.9400⨯=⨯⨯⨯π螺钉的个数=3.76×10341004.6⨯=6.23个1.4解：U 管压差计连接管中是气体。

化工原理-第一章--流体力学自测题敞口容器

流体力学自测题一敞口容器，底部有一出（进）水管（如图示）。

容器内水面保持恒定，管内水流动的速度头为0.5m 水柱（流速u=3.132 m/s ）。

（1）对图1，水由容器流入管内，求2点的表压P 2为多少（m 水柱）。

（2）对图2，水由水管流入容器，求 2点的表压P 2为多少（m 水柱）。

解：
1）水由容器流入管内是突然缩小
取容器水面为1－1截面，这是上游，取2点处为2－2截面，这是下游，列柏努利方程可得：
∑+++=+++f h P u g z We P u g z ρ
ρ22
22121122 z 2=0 , u 1=0 , P 1=0 (表压) ，We=0,突然缩小局部阻力系数为ξ=0.5
代入柏努利方程计算可得： 2）水由管内流入容器是突然扩大
取2点处为1－1截面，这是上游，取容器水面为2－2截面，这是下游，列柏努利方程可得：
∑+++=+++f h P u g z We P u g z ρ
ρ22
22121122 z 1 = 0 , u 2=0 P 2=0 (表压) ，We=0,突然扩大局部阻力系数为ξ=1
代入柏努利方程计算可得：
)
(75.05.05.05.05.125.022112m g
u g u Z H g u Z g P u
u f u =⨯--=--=--=∑ρ)
(5.12122221m g
u g u Z H g u Z g P u
u f u =⨯+-=+-=∑ρ
答：（1）对图1，水由容器流入管内，2点的表压P2为0.75（m 水柱）。

（2）对图2，水由水管流入容器2点的表压P2为1.5（m 水柱）。

化工原理-第一章-流体力学习

化工原理-第一章-流体流动一、单选题1．层流与湍流的本质区别是（）。

DA 湍流流速＞层流流速；B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数；D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。

2．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。

AA 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。

3．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。

DA 真空度；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。

4．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为真空表。

BA 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。

5. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。

BA. Um＝1/2Umax；B. Um＝0.8Umax；C. Um＝3/2Umax。

6. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。

AA. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关；B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关；C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。

7.层流底层越薄( )。

CA. 近壁面速度梯度越小；B. 流动阻力越小；C. 流动阻力越大；D. 流体湍动程度越小。

8.层流与湍流的本质区别是：( )。

DA. 湍流流速>层流流速；B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数；D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。

9.在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。

CA. 2；B. 8；C. 4。

10.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。

CA. 流动速度大于零；B. 管边不够光滑；C. 流体具有粘性。

11.水在园形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（）。

AA. 1/4；B. 1/2；C. 2倍。