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；
防止气柜内气体泄漏。
液封高度： h p
g
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第二节 管内流体流动的基本方程
p1 p2 Rg( A C )
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（二） 液位测量
1.近距离液位测量装置 压差计读数R反映出容器
内的液面高度。 h 0 R
液面越高，h越小，压差计读数R越小；当液 面达到最高时，h为零，R亦为零。
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2.远距离液位测量装置
管道中充满氮气， 其密度较小，近似 认为
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第一节 流体静力学
一、压力
流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的 静压强，习惯上又称为压力。 1.压力的单位
SI制：N/m2或Pa；
标准大气压： 1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H2O
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2. 压力的表示方法
绝对压力 以绝对真空为基准测得的压力。 表压或真空度 以大气压为基准测得的压力。
u适宜
u
u ↑→ d ↓ →设备费用↓ 流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑
均衡 考虑
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一、流量与流速
（一）流量 1. 体积流量
单位时间内流经管道任意截面的流体体积。
qV——m3/s或m3/h 2.质量流量
单位时间内流经管道任意截面的流体质量。
qm——kg/s或kg/h。
二者关系： qm qV
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（二）流速
1. 流速 （平均流速）
2. 单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
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二、流体的密度与比体积
（一）密度
单位体积流体的质量。
m
V
kg/m3
f ( p,T )
1. 液体：不可压缩流体 纯液体 密度仅随温度变化（极高压力除外），其
变化关系可从手册中查得。
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混合液体 假设各组分在混合前后体积不变，则有
1 w1 w2 wn
四、静力学基本方程的应用
（一） 压力测量
1. U形管液柱压差计
设指示液的密度为 0 ，
p1
被测流体的密度为 。
A与A′面 为等压面，即 pA pA'
而 pA p1 g(m R)
A
pA' p2 gm 0 gR
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p2 m R
A’
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所以
p1 g(m R) p2 gm 0 gR
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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
绝对压力
真空度
p2
大气压
绝对压力
绝对真空
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3.静压力的特性
流体压力与作用面垂直，并指向该作用面； 任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反； 作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。
（1）上端面所受总压力 P1 p1 A 方向向下
（2）下端面所受总压力 P2 p2 A 方向向上
（3）液柱的重力 G gA(z1 z2 ) 方向向下
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p0 p1 G
z1 p2 z2
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液柱处于静止时，上述三力的合力为零:
p2 A p1 A gA(z1 z2 ) 0
p2 p1 g(z1 z2 )
p1
z1 g
p2
z2g
压力形式 能量形式
——静力学基本方程 式
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结论： （1）在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平 面上各点的压力处处相等。压力相等的面称为等压 面。
（2）压力具有传递性：液面上方压力变化时，液体 内部各点的压力也将发生相应的变化。
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第一章 流体流动
① 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
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② 流体的可压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变 化，如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。
m 1 2
n
w1, w2 wn ——液体混合物中各组分的质量分数。
2.气体
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：
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pM
RT
注意：手册中查得的气体密度均为一定压力与温度
下之值，若条件不同，则需进行换算。
混合气体 则有
m
pM m RT
Mm ——混合气体的平均摩尔质量；
u qV A
m/s
2.质量流速
单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
w qm qV u
AA
kg/（m2·s）
流量与流速的关系： qm qV uA wA
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3. 管径的估算 对于圆形管道：
费
总费用
用
d 4qV
u
流量qV一般由生产任务决定。 流速选择：
操作费
设备费