(11.8)--第1节 流体静止的基本方程.ppt

《(11.8)--第1节 流体静止的基本方程.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(11.8)--第1节 流体静止的基本方程.ppt（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第1 1章章 流体流动流体流动1 1、为什么要研究流体流动？、为什么要研究流体流动？化化工工生生产产中中遇遇到到的的物物料料大大多多为为液液体体和和气气体体，即即便便是是固固体体通通常常也也配配成成溶液或悬浊液来处理，以便于计量和输运。溶液或悬浊液来处理，以便于计量和输运。2 2、针对流体流动需要研究些什么？、针对流体流动需要研究些什么？为为完完成成一一定定的的流流体体输输送送任任务务，需需要要选选择择什什么么样样的的流流体体输输送送设备，输送设备需要多大的功率？设备，输送设备需要多大的功率？流流体体在在管管道道中中以以一一定定速速度度流流动动时时流流动动阻阻力力有有多多大大，需需要要提提供

2、供多多大的动力来满足流体输送的要求，以及流量如何调节大的动力来满足流体输送的要求，以及流量如何调节设备问题设备问题工艺问题工艺问题*1 在日常生活中在日常生活中小区居民供水问题小区居民供水问题*2煤煤 气气 洗洗 涤涤 工业生产中工业生产中煤气煤气水孔板流量计泵水封填料塔水池*3本章内容提要本章内容提要第一节第一节:流体静止的基本方程流体静止的基本方程第二节第二节:流体流动的基本方程流体流动的基本方程第三节第三节:流体流动现象流体流动现象第四节第四节:流体在管内流动阻力流体在管内流动阻力第五节第五节:管路计算管路计算第六节第六节:流速和流量的测定流速和流量的测定*4一、流体的密度一、流体的密度

3、二、流体的压强二、流体的压强三、流体静力学方程三、流体静力学方程四、流体静力学方程的应用四、流体静力学方程的应用第第第第 一一一一 节节节节 流体静止的基本方程流体静止的基本方程流体静止的基本方程流体静止的基本方程*5 一、流体的密度一、流体的密度 1.流体密度定义流体密度定义 单位体积的流体所具有的质量，;SI单位kg/m3。2.影响影响的主要因素的主要因素T p 一般来说，气体的密度随温度和压力变化都比较大，而液体的密度随温度变化则比较小，随压力变化就更小了。*6液体：可视为不可压缩流体可视为不可压缩流体气体：可压缩流体可压缩流体3.气体密度的计算气体密度的计算在压力不太高和温度不太低的情

4、况下，气体的密度可根据理想气体状态方程来计算：而而（1-2）将（1-1）式代入（1-2）式得（1-3）由理想气体状态方程（1-1）得：得：*7理想气体在标准状况下（101.3kPa，0）的密度：在温度为T，压力为p的条件下，理想气体的密度为（1-4）（1-5）4.4.混合物的密度混合物的密度 1）液体）液体混合物的密度混合物的密度m 取取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分数分别为液体，令液体混合物中各组分的质量分数分别为:*8如果混合后总体积不变，如果混合后总体积不变，2)2)气体混合物的密度气体混合物的密度 取取1m3 的气体为基准的气体为基准,令各组分的体积分数为令各组分的体积分数为

5、:y1,y2,yn,其中其中:i =1,2,.,n*9混合物中各组分的质量为：混合物中各组分的质量为：当当V=1m3时，时，由于混合前后气体质量不变由于混合前后气体质量不变，因为因为V=1m3,当混合物气体可视为理想气体时当混合物气体可视为理想气体时,理想气体混合物密度计算式理想气体混合物密度计算式*105.与与密度相关的几个物理量密度相关的几个物理量 1）比比容容：单单位位质质量量的的流流体体所所具具有有的的体体积积，用用表表示示，国国际际标准单位为标准单位为m3/kg。2）比重）比重(相对密度相对密度)：某物质的密度与某物质的密度与4下的水的密度的比下的水的密度的比 值，用值，用 d 表示

6、。表示。在数值上在数值上:*11二、流体的静压强二、流体的静压强1 1、静压强的定义、静压强的定义 静止静止流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的静压静压强强，简称，简称压强压强。SI制单位：制单位：N/m2，即，即Pa。其它常用单位有：其它常用单位有：标标准准大大气气压压（atm）、工工程程大大气气压压（kgf/cm2、bar）；流流体柱高度（体柱高度（mmH2O，mmHg等）。等）。*12换算关系为：2、压强的表示方法 1）绝对压强（绝压）：流体的真实压强称为绝对压强。2）表压强（表压）：压力表的读数称为表压。表压强绝对压强大气压强 1工程大气压1

7、 kgf/cm2=735.6 mmHg=10.0 mH2O =0.9807 bar=9.807104 Pa*133）真空度：真空表的读数 真空度=大气压强-绝对压强=-表压绝对压强、真空度、表压强的关系为 绝对零压线大气压强线A绝对压强表压强B绝对压强真空度 当用表压或真空度来表示压强时，应分别注明。如：4103Pa（真空度）、200kPa（表压）。*14三、流体静力学方程1、方程的推导在1-1截面受到垂直向下的压力 在2-2 截面受到垂直向上的压力：小液柱本身所受的重力：因为小液柱处于静止状态，*15两边同时除A令 则得：若取液柱的上底面在液面上，并设液面上方的压强为p0，取下底面在距离液面

8、z处，作用在它上面的压强为p*16流体的静力学方程 反映的是在重力作用下，静止液体内部压强的变化规律2、方程的讨论 1）液体内部压强p是p0和z的函数，即：2）当容器液面上方压强p0一定时，静止液体内部的 压强p仅与垂直距离z有关，处于同一水平面上各点的压强相等。*17 3）当液面上方的压强改变时，液体内部的压强也随之 改变，即：液面上所受的压强能以同样大小传递到 液体内部的任一点。4）从流体静力学的推导可以看出，它们只能用于静止的 连通着的同一种流体的内部，对于间断的并非单一 流体的内部则不满足这一关系。5）可以改写成 压强差的大小可利用一定高度的液柱来表示，这就是液体压强计的工作原理，在使

9、用液柱高度来表示压强或压强差时，需指明何种液体。*18 6）方程是以不可压缩流体推导出来的，对于可压缩性的气体，只适用于压强变化不大的情况。例：图中开口的容器内盛有油和水，油层高度h1=0.6m,，水层高度h2=0.7m，密度为 1）判断下列两关系是否成立2）计算玻璃管内水的高度h。*19解：解：（1）判断题给两关系是否成立）判断题给两关系是否成立 A，A在在静止的连通着的同一种液体的同一水平面上静止的连通着的同一种液体的同一水平面上 因因B，B虽在同一水平面上，但虽在同一水平面上，但不是连通着的同一种液不是连通着的同一种液 体体，即截面，即截面B-B不是等压面，故不是等压面，故（2）计算水在

10、玻璃管内的高度）计算水在玻璃管内的高度hpA和和pA又分别可用流体静力学方程表示又分别可用流体静力学方程表示 设大气压为设大气压为p0*20*21四、静力学方程的应用1、压强与压强差的测量1）U型管压差计根据流体静力学方程*22当被测的流体为气体时，可忽略,则，若U型管的一端与被测流体相连接，另一端与大气相通，那么读数R就反映了被测流体的绝对压强与大气压之差，也就是被测流体的表压。当p1-p2值较小时，R值也较小，为了准确读取R的值，可采取以下三种措施：当管子平放时：1、使指示液与待测液体的密度差尽可能小；2、采用倾斜U型管压差计；3、采用微差压差计。*232)倾斜U型管压差计 假设垂直方向上

11、的高度为Rm，读数为R1，与水平倾斜角度*243)微差压差计 U型管的两侧管的顶端增设两个小扩大室，其内径与U型管的内径之比10，装入两种密度接近且互不相溶的指示液A和C，且指示液C与被测流体B亦不互溶。*25根据流体静力学方程可以导出：微差压差计两点间压差计算公式 例：用3种压差计测量气体的微小压差 试问：1）用普通压差计，以苯为指示液，其读数R为多少？*262）用倾斜U型管压差计，=30，指示液为苯，其读数R为多少？3）若用微差压差计，其中加入苯和水两种指示液，扩大室截面积远远大于U型管截面积，此时读数R为多少？R为R的多少倍？已知：苯的密度 水的密度 计算时可忽略气体密度的影响。解：1）普通管U型管压差计*272）倾斜U型管压差计 3）微差压差计 故：*28课后思做1-1 已知大气温度恒定为20，海平面上方的大气压为101325Pa，试求海拔5,000m高空处的大气压力。*29