第一章流体力学.

第一章流体力学

一、流体：可以流动的物体——物体的变形与时间有关的——液体与气体liquid &gas。

二、流体输送在化工生产中的应用

在化工生产过程中，物料从一个设备到另一个设备、在设备中进行物理或化学加工过程等，一般都是在流动的过程中进行的。适宜的流动条件能使过程进行的更加完善。因此，我们有必要在此首先讨论流体输送，以解决化工生产中的最基本的问题：

1、管径的选择与管路布置；

2、估算输送流体所需要的能量，选用输送机械；

3、流速、流量、压强等的测定；

4、提供适宜的流体流动条件，作为强化设备操作及设计高效能设备的依据。

第一节流体的基本物理量

一、密度与比容density & specific volume

（一）密度ρ与比重d

1、密度：概念；表达式；单位；液体密度及其查取方法

2、比重——相对密度

（二）气体的密度

一般可根据理想气体状态方程求得。

例题：求常压下、25℃时氧气的密度？

（三）混合物的密度

1、混合液体混合前后总体积不变的原则

例题：求25℃时40%（质量百分数）的苯、甲苯溶液的密度？

2、混合气体用平均分子量

例题：求常压下、25℃时空气的密度？

（四）比容ν

比容的概念；表达式；单位；与密度的关系。

二、压强p（压力）pression or pressure

1、定义，表达式，单位与其它常用压力单位，单位换算因子；

2、压强与压力

3、用液柱高度表示压强单位的意义：该液柱作用于底部单位面积上的重力。

4、表压、绝压、真空度。

（1）概念

（2）相互关系：①表达式；②关系图

（3）说明：上报工艺文件时注意要注明是表压还是绝压，如不注明，则表明是绝压。

小结：

一、密度

二、压力

作业：气体密度计算1题，混合液体密度计算1题，表压、绝压、真空度换算1-2题。

三、流量与流速

1、体积流量v q 与质量流量m q

（1）体积流量符号；概念；表达式；单位。 （2）质量流量符号；概念；表达式；单位。 （3）体积流量与质量流量之间的关系 2、流速u 与质量流速G

（1）流速：符号；概念；平均流速；表达式；单位。 （2）质量流速：符号；概念；表达式；单位。 （3）流速与质量流速之间的关系 四、粘度μ degree of viscosity

1、概念：粘度是表示流体流动性能的物理量。我们知道有的流体容易流动，有的流体不易流动。例如，水比油易流；油比蜂蜜易流。这就是由于它们的粘度不同，粘度小易流，粘度大难流。粘度越大的流体，在相同的流速下流动时，流体的阻力损失越大。粘度是流体流动过程中不同流速的流体之间产生的相对摩擦的体现。所以粘度是流体的动力学参数。

2、粘度的单位

（1）Pa.s 泊（P ） 厘泊（CP ）（mpa.s ） （2）换算

3、粘度与温度的关系

4、粘度数值的查取(教材252，253页附录十一、十二)

5、混合物的粘度（教材16页经验公式） （1）混合液体 （2）混合气体

第二节流体静力学 hydrostatics

一、静力学基本方程式及其讨论

1、静力学基本方程式

常数=+

=+

ρ

ρ

2

21

1p g z p g z

或：

常数=+=+

g

p

z g p z ρρ2211 或：

常数=+=+2211p g z p g z ρρ

或

()g h p g z z p p ρρ+=-+=01212

2、讨论

（1）各项的物理意义 （2）修正压强：g z p ρ+ （3）压强的传递性 （4）等压面的概念 （5）适用范围 小结： 一、流量与流速 二、粘度

三、静力学方程与等压面 作业：

管路中流量、流速计算2题

二、静力学方程的应用

（一）测压 1、U 形管压差计

（1）结构：U 形玻璃管，标尺，指示液及其要求 （2）测压原理：等压面，压差计算公式。 （3）讨论：

① 当压差一定时，读数R 与U 形管的粗细、长短无关；

② 为了得到比较适中的读数R ，应根据压差选用指示液，常用的指示液； ③ 压差计可用于测量某一点的压力；

④ 测量具有位差的两点间的压差时，U 形管压差计上的读数是修正压强差。即：()()g R g z p g z p s ρρρρ-=+-+2211)(

2、杯形斜管压差计——U 形管压差计的变形——创新 结构；测压原理；优点；使用注意事项 （二）测量液位

1、用U 形管压差计来测量液位

（1）特殊情况下（一侧指示液液位刚好与贮槽底部平齐）的液位计算：

ρ

ρs

R

h = （2）通过改进（设置“杯”）使特殊情况也适用于一般情况 2、远距离测量

教材22页图1-13装置测量原理分析： （1）观察室的作用

（2）氮气压力与H 点压力的关系从而与液位关联 （3）氮气压力计算 （三）、计算液封的液位高度 1、液封的类型与作用

（1）安全液封：维持正常生产用气压。如需控制乙炔发生炉内压力P 采用上图装置。

（2）切断液封：在气体贮罐前后安装切断液封——安全作用，而且防漏，还可节省投资。

（3）溢流液封：在洗气塔液体溢流排放口为防气体带出设置的液封。 2、液封高度计算

g h p ⋅⋅=ρ g

p

h ρ=

（p 为表压） 例：（教材24页例1-9，1-10） 小结： U 形管压差计 作业：

静力学方程的应用2题