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青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,1/,第一章 流体流动 Fluid Flow,概述,流体流动所涉及基本物理量,流体静力学基本方程及其应用,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,2/,概述,流体特征：Nature of fluids,流动性：抗剪、抗张的能力很小,无固定形状,在外力作用下，内部发生相对运动,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,3/,一. 应用（研究流体流动基本原理的应用）,流体输送,计算能量，选择输送机械,压力、温度、流量的测定,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,4/,二. 本章讨论的前提连续性假设,视流体为由无数质点（分子集团）所组成的连续介质。,流体微团（或流体质点）的特点：,宏观上足够小 以致于可将其看成一个几何上没有维度的点；,相对微观分子足够大 表现出大量分子的统计学性质；,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,5/,第一节 流体静力学基本方程,1密度 (Density):单位质量流体所具有的质量 用表示，属于物性,一流体静力学所涉及主要物理量（密度、比容、比重、重度）,SI: 【kg/m3】,同一种流体：,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,6/,1、液体的密度,压力影响较小，可视为不可压缩性流体,获取,的方法：,纯组分：查物性数据手册,混合液体：公式计算,以单位质量流体（1kg）为基准：,混合前后体积不变：,其中：,为组分i的质量分数,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,7/,例1：计算293K时60（质量分数）的醋酸水溶液的密度。,解：,查取293K时， 998 kg/m3， 1049 kg/m3,故 293K时醋酸水溶液的密度为：,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,8/,2、气体的密度,可压缩性流体：,计算气体密度时，注意：,必须表明气体的状态,存在标准状况下及操作条件下的密度之间的转换,在压强不太高（ 10atm），温度不太低时，按理想气体处理,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,9/,（a）理想气体 的求取,由理想气体状态方程：,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,10/,（b）理想气体混合物 的求取,以单位体积混合气为基准：,各组分的体积分数,前提是：,混合前后气体的质量相等,另外：,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,11/,例2 在盐酸制造过程中，氯化氢气体混合物（其中含25HCl；75空气，均为体积百分数），在50oC及743mmHg(绝压)的条件下进入吸收塔，试计算气体混合物的密度。,解：已知 MHCl=36.5 M空气29，yHCl=0.25，yair=0.75 T=273+50=323K, P=743mmHg,Mm=30.875,1.14 kg/m3,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,12/,2、比容（ ）,定义：单位质量流体的体积,【 m3/kg 】,3、比重 （d）,定义：相对密度,: 4oC时水的密度，1000 kg/m3,4、重度 （ ）,定义：单位体积流体的重量,【 kgf/m3】,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,13/,二、压强(pressure),1、定义：,单位面积上受到的垂直作用力,2、表达式：,SI:,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,14/,3、绝对压强、表压、真空度,绝对压强：,以绝对零压为起点计算的压强，流体的真实压强,表压：,当被测流体的绝对压强大于外界大气压时，用测压表 测得的压强,表压强 绝对压强 当地大气压强,真空度：,当被测流体的绝对压强小于外界大气压时，用真空表 （计，规）测得的压强,真空度 当地大气压强绝对压强,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,15/,注：,大气压必须指当时、当地的大气压,真空度称为负压 表压,以后应用中必须指明P的性质（P表、P真、P绝）,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,16/,二、流体静力学基本方程(Hydrostatic Equilibrium),1、方程的推导,静止流体内部取厚度为dz的微元,根据静止状态下受力平衡原理：,对流体微元 Adz 进行受力分析（向下方向为正）：,下底面总压力: - pA,p,p+dp,上底面总压力: (pdp)A,自身重力：,z1,z2,p1,p2,不可压缩流体：,常数,给定边界条件：,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,17/,流体静力学基本方程：,【J/kg】,【Pa】,【m液柱】,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,18/,说明：,1 重力场中，流体必须是静止的、连续的、同一种流体， 且 常数,2,由式,可知，流体中任一点的压强大小与,液面压强、本身密度及深度h有关，故流体中同一水平面上各点的压强相等，称为等压面。,3 由式,知，压强或压差可用液柱高度表示，但必须注明何种液体。,4 容器中气体密度变化不大，可近似认为常数，故以上公式也适用于气体。,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,19/,1.2.3 流体静力学基本方程的应用 Applications of Fluid Statics,单管压力计U型管压力计,1、压力计(Manometers),青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,20/,1.2.3 流体静力学基本方程的应用,2压差计,(1)U形压差计,若被测管段水平放置,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,21/,(2)双液柱压差计,1略小于2,读数放大,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,22/,1.2.3 流体静力学基本方程的应用,液位的测量,液封高度的计算,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,23/,下节课内容,P14，15 P 17-20,预习,作业,P 70 1-4,青岛科技大学本科生课程化工原理,第一章 流体流动,24/,SEE YOU NEXT WEEK,
