（中职）化工单元过程及操作第二节流体静力学教学课件 .ppt

（中职）化工单元过程及操作第二节流体静力学ppt教材课件汇总完整版电子教案第二节 流体静力学(Basic equations of fluid statics)*本节主要内容 通过学习掌握流体在重力场中的平衡规律（静止流体内部压强的变化规律）及其工程应用。*本节的重点 重点掌握流体静力学基本方程式的适用条件及工程应用实例。应用流体静力学原理解题的关键是正确选取等压面。*本节的难点 2血压测量仪3血压测量4硫酸贮槽5下水管道6第二节 流体静力学流体静力学是研究流体在外力作用下处于相对静止状态下的平衡规律。在重力场中，由于重力是不变的，静止时变化的仅仅是压力，因此其实质是讨论静止流体内部压力(压力)分布的规律。一、流体静力学方程式描述静止流体内部压力变化规律的数学表达式。1.静力学方程式的推导:7在密度为的静止液体中取底面积为A的液柱。受力分析：F1作用于上底面的法向力，方向向下F2作用于下底面的法向力，方向向上W作用于整个液柱的重力，方向向下p1A+A(z1-z2)g=p2A p2=p1+g(z1-z2)当液面1通大气时P1=P0(外界大气压)F1Z2F2WZ18第二节 流体静力学则液柱高度为h处压力为：p=p0+ghp2=p1+g(z1-z2)p=p0+gh 均称为流体静力学基本方程式二、流体静力学基本方程式的讨论：（1）静止流体内部两点间压力差的大小，只与其垂直距离和流体的密度有关，而与其水平位置和容器的形状无关。9（2）在静止液体中，当位置1处压力p1发生变化时，位置2处压力p2亦发生同样大小的变化，即压力具有传递性(在液体中)。（3）当p0=常数时，p；h，p（4）将方程式写成h=(p-p0)/g，可知压力差的大小可用液体柱高度表示，但需注明液体种类。10（5）对于气体，因密度随所处位置高度而变化，该方程式不适用。但在化工容器中这种变化甚小，故可认为仍然适用，而且近似认为p2=p1（6）静止、连续的同一流体中，处于同一水平面上各点的压力相等，称为等压面。（7）前述方程式适用场合：静止、连续、同种流体 相对静止、连续、同种流体 举例11 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度1=800kg m3，水层高度h2=0.6m、密度=1000kg m3。(1)判断下列两关系是否成立，即 pA=pA pB=pB(2)计算水在玻璃管内的高度解：(1)判断题给两关系式是否成立由等压面的知识可知：pA=pA 的关系成立 pB=pB 的关系不能成立(2)计算玻璃管内水的高度h 因 pA=pA pA=pa+1gh1+2gh2 pA=pa+2gh于是 pa+1gh1+2gh2=pa+2gh8000.7+10000.6=1000h解得 h=1.16m【补例1】12二、流体静力学基本方程式的应用（一）压强与压强差的测量（一）压强与压强差的测量1.U1.U管压差计管压差计指示液：汞、四氯化碳、水、液体石蜡等 指示液：汞、四氯化碳、水、液体石蜡等 由静力学方程可得：当时。B为气体 不互溶 13U管压差计14p其他其他UU管压差计管压差计单臂UU管压差计管压差计倒置UU管压差计管压差计串联 UU管压差计管压差计思考：血压测量仪的原理？152.微差压差计水库 维持等高 不互溶 目的：放大读数RR 16倾斜U型管压差计 放大读数放大读数RR液位的测量液位的测量17【例题1】如图所示密闭室内装有测定室内气压的U 型压差计和监测水位高度的压强表。指示剂为水银的U 型压差计读数 R 为 40mm，压强表读数 p 为 32.5 kPa。试求：水位高度 h。例 例2-1 2-1 附图 附图18解：根据流体静力学基本原理，若室外大气压为pa，则室内气压po 为19最原始的液位计是根据连通器原理，在容器底壁和液面上方器壁处开孔，用玻璃管相连，玻璃管中液面即为容器中液位高度。h=R(指-w)/w思考：硫酸贮槽液位高度的确定？（二）液位的测量hHR20（三）远距离液位测量装置 当容器与大气相通时，21（四）液封高度的计算生产中为了安全生产等问题常设置一段液体柱高度封闭气体，称为液封。作用：保持设备内不超过某一压力；防止容器内气体逸出；真空操作时不使外界空气漏入。该液体柱高度主要根据流体静力学方程式确定22液 封（a）安全液封（b）切断液封（c）溢流液封23设备液封 煤气柜24 液封还可达到防止气体泄漏的目的，而且它的密封效果极佳，甚至比阀门还要严密。例如煤气柜通常用水来封住，以防止煤气泄漏。液封高度可根据静力学基本方程式进行计算。设器内压力为p（表压），水的密度为，则所需的液封高度h0 应为 为了保证安全，在实际安装时使管子插入液面下的深度应比计算值略小些，使超压力及时排放；对于后者应比计算值略大些，严格保证气体不泄漏。思考：下水管道设置U型的原理？25为控制乙炔发生炉内压强1 10.7kPa(表)，求装在炉外的液封管插入槽内水面下的深度h。解：液封管出口内、外侧同水平高度上静止液体压强相同。hP1例题：26真空蒸发操作产生的水蒸气，送入混合冷凝器与顶部淋下的冷水直接接触冷凝。为保证真空操作，冷凝器顶部与真空泵相通把不凝气抽走，下部装有液封(气压管)以防将外部空气吸进。若冷凝器内真空度为80kPa，试求液封高度h=？m。解：冷凝器内部压强就是水腿内液面的压强 p1hpa27解题须知28小结：重点掌握流体静力学方程及应用、等压面的概念.思考题:有一个气压计，能够测定不同地点的大气压，能否利用它测算某座山峰的海拨高度？29练习：某密闭容器内装有1.7 米深的油,油的密度是900Kg/m3,容器底部的绝对压力为0.35Mpa。求密闭容器内液面上方的绝对压力和表压力。30 作业：如图所示，三个设备内的水面在同一个水平面上，连通管的下部是水银，问：（1）1、2、3 三处的压力是否相等？（2）4、5、6 三处的压力是否相等？（3）若h1=100mm，h2=200mm，而且设备A 直通大气（大气压为760mmHg），求B、C 两设备内水面上方的压力。31