（中职）化工单元操作1流体流动-1.1预备知识教学课件.ppt

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1、正版可修改PPT课件（中职）化工单元操作1流体流动-1.1预备知识教学课件化工单元操作化工单元操作1 流体流动n1.11.1预备知识预备知识 n1.21.2流体在管内流动形态的判断及测定流体在管内流动形态的判断及测定 n1.31.3流体内部机械能变化的观察及测定流体内部机械能变化的观察及测定 n1.41.4流体流动阻力（直管、局部）的认知及测定流体流动阻力（直管、局部）的认知及测定 n1.51.5化工管路简介化工管路简介 21.1 1.1 预备知识预备知识1.1.1 概述1.1.2 流体物理性质1.1.3 流体静力学基础1.1.4 流体动力学基础341.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备

2、知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识-流动的物体，包括可压缩的气体和难以流动的物体，包括可压缩的气体和难以压缩的液体。压缩的液体。1.1.1 1.1.1 概述概述451.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识（1 1）流体主要特征）流体主要特征n具有流动性；具有流动性；n无固定形状，随容器形状而变化；无固定形状，随容器形状而变化；n受外力作用时内部产生相对运动。受外力作用时内部产生相对运动。（2 2）流体种类）流体种类 n如果流体的体积不随压力变化而变化，该流体称如果流体的体积不随压力变化而变化，该流体称为不可压缩性流体；为

3、不可压缩性流体；n若随压力发生变化，则称为可压缩性流体。若随压力发生变化，则称为可压缩性流体。561.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识1.1.液体液体 n液体所受压力增大液体所受压力增大,其体积几乎不变其体积几乎不变,故称之为不可压缩故称之为不可压缩流体流体 液体压力增大 671.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识n液体温度升高时，其体积略有增加液体温度升高时，其体积略有增加,液体具有热膨胀性液体具有热膨胀性 温度升高 781.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流

4、动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识n气体所受压力增大气体所受压力增大,其体积变小其体积变小,故气体是可压缩流体。故气体是可压缩流体。气体压力增大 但如果压力的变化率不大时，该气体也可当作不可压缩性流体处理。但如果压力的变化率不大时，该气体也可当作不可压缩性流体处理。2.2.气体气体 891.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识n气体温度升高时，其体积明显增加气体温度升高时，其体积明显增加,气体具有明显热气体具有明显热膨胀性。膨胀性。气体温度升高 9101.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识

5、流体流动预备知识1.1.21.1.2流体的物理性质流体的物理性质引入：观察水和油混合物引入：观察水和油混合物n为什么浮有厚油的热汤无一丝白气，入口却很烫？为什么浮有厚油的热汤无一丝白气，入口却很烫？10111.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识20102010年年5 5月月1818日，美国墨西哥湾石油钻井平台发生爆炸日，美国墨西哥湾石油钻井平台发生爆炸 11121.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识20102010年年7 7月月1818日，大连新港输油管线爆炸起火事故造日，大连新

6、港输油管线爆炸起火事故造成海面污染水域达成海面污染水域达5050平方公里平方公里 12131.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识3 3）表达式：）表达式：式中，式中，m m流体的质量（流体的质量（kgkg）；）；V V流体的体积（流体的体积（m m3 3）4 4）单位：）单位：kg/mkg/m3 3 1.1.流体的密度流体的密度1 1）定义：流体的密度是指单位体积流体在）定义：流体的密度是指单位体积流体在tt时的质量。时的质量。2 2）符号：）符号：t t，简记为简记为 13141.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预

7、备知识流体流动预备知识流体流动预备知识液体的密度液体的密度1 1）温度和压力对液体密度的影响）温度和压力对液体密度的影响（2 2）对大多数液体，温度升高，其密度下降。水例外）对大多数液体，温度升高，其密度下降。水例外（水在（水在277K277K时具有最大密度，为时具有最大密度，为1000kg/m31000kg/m3）2 2）如何获取液体的密度？）如何获取液体的密度？（1 1）液体纯净物的密度可查阅相关手册（注意温度）液体纯净物的密度可查阅相关手册（注意温度条件）条件）（2 2）液体混合物的可实验测定：如比重瓶法、韦氏）液体混合物的可实验测定：如比重瓶法、韦氏天平法、波美度比重计法天平法、波美度

8、比重计法(相对密度相对密度)（1 1）压强对液体密度的影响很小，常常忽略。）压强对液体密度的影响很小，常常忽略。14151.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识n比重瓶比重瓶n波美度比重计波美度比重计n韦氏天平韦氏天平15161.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识相对密度相对密度 1 1）定义：将某种液体在）定义：将某种液体在tt的密度与的密度与44时纯水的密度时纯水的密度（w w）之比，称为该液体相对密度。）之比，称为该液体相对密度。2 2）符号：）符号：d3 3）表达式：）表达

9、式：无量纲的量无量纲的量16171.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识气体的密度气体的密度2 2）表达式：）表达式：式中，式中，气体的密度，气体的密度，kg/mkg/m3 3pp气体的压力，气体的压力，kPakPa；MM气体的摩尔质量，气体的摩尔质量，g/molg/mol；TT气体的温度，气体的温度，K K；RR通用气体常数，通用气体常数，8.314kJ/8.314kJ/（kmolK kmolK）。）。（1 1）温度升高，气体的密度降低；）温度升高，气体的密度降低；（2 2）压力增大，气体的密度增大。）压力增大，气体的密度增大。1 1）

10、气体为可压缩流体，气体的密度是温度和压强函数）气体为可压缩流体，气体的密度是温度和压强函数17181.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识3 3）气体混合物的密度）气体混合物的密度 式中式中M Mm m为气体混合物的平均摩尔质量，可按下式求得为气体混合物的平均摩尔质量，可按下式求得 式中，式中，M MA A，M MB B，M Mn n气体混合物中各组分的摩尔质量；气体混合物中各组分的摩尔质量；y yA A，y yB B，y yn n气体混合物中各组分的摩尔分数或体积分数。气体混合物中各组分的摩尔分数或体积分数。18191.1 1.1 1.

11、1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识 2.2.流体的黏度流体的黏度1.定义：2.符号：黏性流体质点在发生相对运动时，会受到来自自身的阻力，流体的这种属性称为黏性。洪水过后，垃圾堆积河岸固有属性黏度流体对流动的阻抗能力。衡量流体黏性大小的物理量，反映流体内摩擦力的大小。19201.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识4.温度、压力对黏度的影响液体的黏度随温度升高而减小，压强影响可忽略；气体的黏度随温度升高而增大，压强若变化不大可忽略。工程单位：泊（P）、厘泊（cP）1 Pas=10P=1000 cP

12、3.单位：Pas夏天倒洗发水夏天倒洗发水更容易更容易 20211.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识1.1.压力压力1.1.定义：流体垂直作用于单位面积上的流体静压强，简称压强（化定义：流体垂直作用于单位面积上的流体静压强，简称压强（化工生产上习惯称为工生产上习惯称为压力压力）。）。3.3.单位：单位：PaPa（帕）（帕）1Pa=1N/m 1Pa=1N/m2 21.1.3 1.1.3 流体静力学基础流体静力学基础2.2.符号：符号：p ppp流体的压力，流体的压力，PaPaFF垂直作用在面积垂直作用在面积A A上的力，上的力，N NAA

13、流体的作用面积，流体的作用面积，m m2 221221.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识绝对压力（绝压）绝对压力（绝压）以绝对真空（绝对零压）作为基准所表示的压力，以绝对真空（绝对零压）作为基准所表示的压力，用用p p绝绝表示，简单表示为表示，简单表示为p p。压力的表示压力的表示以当地大气压作为基准所表示的压力。以当地大气压作为基准所表示的压力。1.1.若系统压力高于大气压，则超出部分称为表压，记作若系统压力高于大气压，则超出部分称为表压，记作p p表表。2.2.若系统压力低于大气压，则低于部分称为真空度，记作若系统压力低于大气压，

14、则低于部分称为真空度，记作p p真真。相对压力相对压力 22231.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识1.表压强（表压）：被测流体的绝对压强高出当表压强（表压）：被测流体的绝对压强高出当地大气压的数值地大气压的数值 表压表压=绝对压强绝对压强-当地大气压力当地大气压力 表压和真空度表压和真空度 2.真空度：被测流体的绝对压强低于当地大气真空度：被测流体的绝对压强低于当地大气 压力的数值压力的数值真空度真空度=当地大气压力当地大气压力绝对压强绝对压强23241.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流

15、体流动预备知识当地大气压当地大气压 绝对零压绝对零压 表表压压绝对压力绝对压力绝对压力绝对压力 真真空空度度压压力力绝对压力和相对压力，表压和真空度绝对压力和相对压力，表压和真空度p p表表=p-pp-p大气压大气压,pp,pp大气压大气压p p真真=p p大气压大气压-p,pp-p,pPP1 1比较比较P P2 2、P P3 3：2.流体静力学基本方程流体静力学基本方程26271.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识液封高度的确定液封高度的确定 生产中用液柱高度形成的压强把气体封闭在设备中，来防止气体外泄或是为了防止压力过高而起泄压作用

16、，保护设备的装置，称为液封。3.流体静力学基本方程的应用流体静力学基本方程的应用思考：若水封管插入水中的深度远大于h会产生何种后果？27281.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识P1P2比较P1与P2的大小指示液 结论：结论：P1 =P2 P1P2P1 P6P1P2P3P4P5P6等压面等压面？29301.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识RP1P2如何计算P1与P2之间的压差？R 压差计的读数，m 指示液的密度，kg/m3 被测流体的密度，kg/m330311.1 1.1 1.

17、1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识液位计液位计n液位计液位计玻璃液位计玻璃液位计 磁翻柱液位计磁翻柱液位计 P P1 1P P2 2P P1 1=P=P2 2液位的测量液位的测量 压差式液位计压差式液位计31321.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识1 1、零点迁移的分类、零点迁移的分类32331.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识（1 1）无迁移）无迁移33341.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备

18、知识流体流动预备知识（2 2）负迁移）负迁移实际应用中，正、负室压力实际应用中，正、负室压力p p正、正、p p负分别为负分别为34351.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识（3 3）正迁移）正迁移p=p正-p负 =1gH+2ghp正=p0+1gH+2ghp负=p035361.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识2 2、判断正负迁移和无迁移的依据、判断正负迁移和无迁移的依据H H=0=0时，时，p p=0=0 无迁移无迁移 H H=0=0时，时，p p0 0 正迁移正迁移 H H=

19、0=0时，时，p p0 0 负迁移负迁移 一般型号后面加一般型号后面加“A A”的为正迁移；加的为正迁移；加“B B”的为负迁移。的为负迁移。36371.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识你家水表读出的是什么单位？你家水表读出的是什么单位？质量还是体积？质量还是体积？价钱有区别吗？价钱有区别吗？水的密度：水的密度：1吨吨/立方米立方米1.1.4 1.1.4 流体动力学基础流体动力学基础37381.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流量流量流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量。

20、质量流量质量流量（1）定义：单位时间内流经管道任一截面上的流体质量。（2）符号：qm（3）单位：kg/s或kg/h体积流量体积流量（1）定义：单位时间内流经管道任一截面上的流体体积（2）符号：qV（3）单位：m3/s或m3/h 1.1.流量与流速流量与流速体积流量与质量流量之间的关系为：体积流量与质量流量之间的关系为：qm=qV 38391.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流速流速流速：单位时间内，流体在流动方向上通过的距离。1）平均流速：流体的体积流量qV除以管道的流通截面积A。符号：u 单位:m/s 2）质量流量与流速之间的关系

21、39401.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识3）流量方程式：描述流体流量、流速和流通截面积 三者之间的式子称为流量方程式流量方程式。在流量一定的情况下，流通截面积越小，流速越大。意义：指导选择管子的规格和确定塔设备的直径。40411.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识2.2.稳定流动与不稳定流动稳定流动与不稳定流动41421.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识稳定流动 在流体流动过程中，流体的压力、流速等流动参数只与位置

22、有关，而不随时间的延续而变化。AABB42431.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识不稳定流动 在流体流动过程中，流体的压力、流速等流动参数不仅与位置有关，而且与时间有关。AABB43441.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识消防水枪河流交汇口流通面积发生变化，流速也随之改变！3.3.连续性方程连续性方程稳定流动系统的物料衡算稳定流动系统的物料衡算44451.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识根据质量守恒定律 密度在管道个截面相同 -连续性方程 结论:流通截面积最小的地方，才是流动最快的地方。任意两截面上的平均流速与其截面积成反比。分析流量、流通截面积、流速之间的关系？分析流量、流通截面积、流速之间的关系？连续性方程连续性方程 45461.1 1.1 1.1 1.1 流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识流体流动预备知识分析圆形管道：分析圆形管道：结论：在稳定流动系统中，流体的流速与管径的平方管径的平方成反比。管径和面积的关系：分析流速与管径之间的关系？分析流速与管径之间的关系？46