化工原理流体流动与输送机械PPT课件

1.1.1.连续介质的假定
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于 设备尺寸、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
M m M 1 y 1 M 2 y 2 M n y n
y1, y2yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
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1 流体流动与输送机Байду номын сангаас——1.1 流体基本性质
1.1.5.压力
流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格 地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。
压力（小写）
p
P
A
力（大写） 面积
N [p] m2 Pa
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
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1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
压力的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空， 所测得的压力称为绝对压力；二是大气压力，所测得的压强称 为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压力为测量基准。
第1章 流体流动与输送机械
1.1 流体基本性质 1.2 流体静力学 1.3 流体动力学 1.4 流体流动的内部结构 1.5 流体流动阻力 1.6 1.7 流速与流量的测量 1.8 流体输送机械
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∮计划学时：12学时
∮基本要求：
（1）掌握流体的密度和粘度的定义、单位、影响因素及数据获取，
压强的定义、特性、表示方法，流体静力学方程、流体流动的机
流体。
液体：ρ= f ( T ) 不可压缩流体(Imcompressible Fluid) 气体： ρ= f ( T ，p) 可压缩流体（Compressible Fluid）
注：若在输送过程中压力改变不大，气体也可按不可压
缩流体来处理。
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1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
液体混合物：假设各组分在混合前后体积不变(1kg为基准)
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化，如气体。 6
1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
1.1.3.作用在流体上的力
作用在流体上的所有外力F可以分为两类：质量力 和表面力，分别用FB、FS表示，于是：
FFBFS
※质量力：质量力又称体积力，是指作用在所考察对象的 每一个质点上的力，属于非接触性的力，例如重力、离心 力等。
（6）离心泵选用、安装与操作。 3
研究流体流动问题的重要性
流体流动与输送是最普遍的化工单元操作之一； 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。
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某居民小区，居 民用水拟采用建 水塔方案为居民 楼供水，如图所 示。
解决三个问题：水塔多高？
水泵的功率？
qv1、qv2、qv3是否相等？
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1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
0
pT0 0.120M 3 p
p0 T
T
或
mnM pM
V V RT
注：以上3式只适用于理想气体。
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1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
气体混合物：假设各组分在混合前后质量不变（1m3为基准）
1 1 2 2 n n
体积分数，理想气体混合物中其值与摩尔分率x相等
或
m
pMm RT
M m ——混合气体的平均摩尔质量；
公式的应用。
（4）掌握泵的结构、性能参数、特性曲线及应用，影响离心泵性
能的主要因素，离心泵特性曲线的测定、意义及应用，离心泵的
工作点。
（5）运用离心泵的操作要点及选型计算。
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∮教学重点及难点：
（1）连续性方程及其应用，柏努利方程及其应用，流动型态，阻 力损失计算通式。
（2）机械能的守恒和转换，边界层分离； （3）管路设计型和操作型问题的定量计算； （4）离心泵主要特性参数；特性曲线；安装高度；工作点；离心 泵选用、安装与操作；
械能守恒方程的原理及其应用，流体流动型态及其判断，雷诺准
数的物理意义及计算，流动阻力产生的原因，流体在管内流动的
机械能损失计算，简单管路计算及输送能力核算。
（2）理解因次分析法的过程、流体在流动过程中的机械能消耗，
压力和流量的测定原理；边界层的形成与脱离。
（3）运用基本公式进行物料衡算和能量衡算、流体阻力损失计算
※表面力：表面力是指作用在所考察对象表面上的力。任 一面所受到的应力均可分解为一个法向应力（垂直于作用 面）和两个切向应力（又称为剪应力），平行于作用面。 7
1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
1.1.4.密度
m V
f(p,t)
kg/m3（SI制）
不可压缩流体：压力改变时其密度随压力改变很小的流体。 可压缩流体：压力改变时其密度随压力改变有显著变化的
（5）流体输送设计型和操作型问题的定量计算。 ∮基本内容：
（1）密度、比容、比重及影响因素；压力、压力的不同表示方法， 流体静止的基本方程；U型管压差计、皮托管、液位计、液封、 流体流动的基本方程、连续性方程、柏努里方程；
（2）粘度、牛顿粘性定律、雷诺数、边界层效应、边界层形成、 边界层分离。
（3）直管阻力、局部阻力、当量长度、当量直径、因次分析法。 （4）简单管路计算，各流量计的结构及测定原理； （5）离心泵基本原理、构造；离心泵基本方程式；离心泵主要特 性参数、特性曲线、安装高度、工作点与流量调节；
质量分数
1 w1w2wn
m 1 2
n
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1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
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
（1）被测流体的压力 > 大气压
压力
表压 = 绝压－大气压
（2）被测流体的压力 < 大气压 绝压
表压 真空度
大气压
真空度 = 大气压－绝压= －表压
绝压
绝对真空
图1-2 绝压、表压及真空度的关系
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1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
1.2.1.静压力特性
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：