化工原理.ppt

上式积分可得
dp = -gdz ------------------ (a)
p 1
gz
p 2
gz
(b)
1
2
说明:a、b、zc1三 式z2 只 适p2用g于p1重力 场 中静止的(、c)不可压缩的单一连续流体中各质点的 势能守恒,而位能和压能不一定相等,但两者之间可相互转换
gz---单位质量流体具有的位能 p/---单位质量流体具有的压能 b式表明: 静压强仅与垂直位置有关而与各点的水平位置无关 c式表明可用液柱高度表示压强或压差,但必须注明是何种液体
第一节 概述
1.1.3 流体力学和流体流动
什么叫流体力学（fluid mechanics）?以流体作为研究对象，探讨流体处于平衡或运动 状态时的力学规律及其与边界间的相互作用的学科。流体流动是“化工流体力学”的 一部分，主要介绍流体静力学、流体在管道内流动的基本规律及流量测定等方面。
§1.2流体静力学
1at=1 1.033kgf/ cm=2735.6mmHg=10mH2O=9.81= =0.9807bar
3. 压强表达方式：
c m2
1)绝对压强：以绝对真空为基准零点计量的
第二节流体静力学--基本概念
2)表压强:以外界大气压强为基准零点计量的 3)真空度:被测流体的绝对压强低于当地大气压的数值 1.2.2 流体密度 1. 密度:单位体积流体所具有的质量,用表示。
2) 表面力: 作用于流体微元的表面,并与其表面积成正比,如:垂直于微元表面的力---压力、 平行于微元表面的力--剪力
2. 流体静力学基本方程
1) 静力学基本方程的推导人
任取一微元体，令X、Y、Z为单位质量流体的质量力分别在x、y、z轴上的分力，对x
方向作受力分析,得到
（p 1 p dx)dydz Xdxdydz ( p 1 p dx)dydz
相接近外，可采用微差压差计，其特点是：
①压差计内装有两种密度相近且不互溶的指示液A、C，而C指示液与被测流体B不互
被侧液体不互溶，不起化学作用，且其密度大于被测流体的密度。
U形压差计不但可以测量流体的压强差,也可以测量流体在某一处压强若U管的一端与
设备或管道某一截面连接，另一端与大气相通，此时的读数反映的是设备的流体的绝
对压强与大气压强之差，即为表压强。
p p gR
1
3
p p gR
2
4
i
p p gR
limm V
V 0
2. 据流体密度是否随压强和温度的变化而变化,将流体分为恒密度流体和变密度流体
1) 恒密度流体:密度为常量的流体
2) 变密度流体:密度为变量的流体
说明: 没有绝对的恒密度流体,一般液体随温度和压力的变化小,可视为恒密度流体;而气
体随温度、压力的变化较大，但当过程的温度、压力变化不大时，也可将气体视为恒 密度流体。
2 x
2 x
化简可得 同理可得
X－p 0 x
Y p 0 y
Z p 0 z
流体静力学基本方程的推导
以上三式分别乘以dx、dy、dz并加和
(Xdx Ydy Zdz) p dx p dy p dz
x y z
dp (Xdx Ydy Zdz)
当在重力场中，X＝0 Y＝0 Z= -g
流体静力学(fluid static) 是研究流体在外力作用下处于静止或平衡状态下其内部质点间、 流体于固体边壁间的作用规律
1.2.1 流体静压强(Pressure)
1. 静压强：静止流体中单位面积受到的内法向压力，用P表示
2. 压强常用单位：
lim P
P
A0 A
1atm=101325Pa=760mmHg=10.33mH2O=1.033kgf/ cm=2 1.0133bar
3
4
i
p p
m,A
m,3
p p
m,B
m,4
p p p p p p
m,A
m,B
m,3
m,4
3
4
p p gR
m,A
m,B
i
p p gR z z g
A
B
i
A
B
B
A
34 R
1
2
i
2.
微
差
压
差
计
由式可以看出，若所测量的压强差很小，U形压差计的读数R也就很小，有时难以准确
读出R值，为把读数R放大，除了在选用指示液时尽可能使其密度与被测流体的密度ρ
p p gz m
p p
m1
m2
第二节流体静力学--压强测定
1.2.4 流体静力学方程的应用
1.
Baidu Nhomakorabea
压
强
与
压
强
差
的
测
定
利用流体静力学基本方程可以测量流体的静压强，使用的测压仪器一般称为液柱压差
计，较为典型的有以下两种：
1.
U
形
压
差
计
U形压差计结构如图所示，是由一根U形玻璃管，内装有液体作为指示液。指示液要与
3) 为强化设备提供适宜的条件---化工设备中传热、传热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。
1.1.1流体及其特征 定义: 液体和气体统称为流体 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连续组成，流体质点与分子自由程比充分地大，体现了宏观性 质，同时液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。
第一章 流体流动
1.1 概 述 1.2 流 体 静 力 学 1.3 流 体 在 单 通 道 中 流 动 时 的 物 料 衡 算 及 能 量 衡 算 1.4 流 体 阻 力 分 析 及 层 流 阻 力 计 算 1.5 湍 流 阻 力 计 算 1.6 管 路 计 算 1.7 流 速 及 流 量 测 定
第一章 流体流动(Fluid flow)
§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 ---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) 压强、流速、流量的测量---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。
一般可将气体视为理想气体，故气体密度可据理想气体方程计算
PM
RT
MT0P
22.4TP0
第二节流体静力学--流体静力学基本方程的推导
1.2.3 流体静力学基本方程
1. 流体流动中的作用力:
1) 质量力: 作用于流体的每一个质点上,并与流体的质量成正比,对均质流体也与流体体 积成正比,如:重力场中的重力、离心力场的离心力