概述及流体物性

1、化学工业出版社化学工业出版社 n 1 第一章 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 2目的和要求化学工业出版社化学工业出版社 n 3化学工业出版社化学工业出版社 n 4化学工业出版社化学工业出版社 n 5流体力学的应用流体力学的应用 日常生活中日常生活中流动现象：流动现象：化学工业出版社化学工业出版社 n 6煤煤 气气 洗洗 涤涤 塔塔 工业生产过程中工业生产过程中煤气煤气水孔板流量计泵水封填料塔水池化学工业出版社化学工业出版社 n 7 u 化学工业出版社化学工业出版社 n 8化学工业出版社化学工业出版社 n 9 第一节第一节 流体的基本物性流体的基本物性3/mkgVm一一、 流体的

2、密度、相对密度和比容（比体积）流体的密度、相对密度和比容（比体积）（一）流体的密度（一）流体的密度定义：单位体积流体所具有的质量。定义：单位体积流体所具有的质量。 Kg/mKg/m3 3影响密度的因素：温度、压力影响密度的因素：温度、压力不可压缩流体：流体种类和温度变化不受压力影响。不可压缩流体：流体种类和温度变化不受压力影响。可压缩流体（气体）：受温度、压力影响大。可压缩流体（气体）：受温度、压力影响大。密度的获取方法：常用的查表密度的获取方法：常用的查表 用比重计测得、换算用比重计测得、换算密度的定义密度的定义: : 化学工业出版社化学工业出版社 n 10（二）气体密度（二）气体密度理想气

3、体：理想气体：其中其中R8.314kJ/kmolK ； Mkg/kmol； PkN/m2 （kPa）； TK。),( TpfRTpM化学工业出版社化学工业出版社 n 11nnxxx2211若混合前后体积不变若混合前后体积不变nnwww22111（三）混合物的密度（三）混合物的密度已知纯物质的密度及混合物的组成，则已知纯物质的密度及混合物的组成，则气体混合物：若混合前后压力与温气体混合物：若混合前后压力与温度变化不大时，度变化不大时，x 摩尔分数摩尔分数在压力不太高，温度不太低时，也可用下式计算在压力不太高，温度不太低时，也可用下式计算RTpMmm化学工业出版社化学工业出版社 n 12 （四）相

4、对密度（四）相对密度 定义：流体的密度与标准大气压下定义：流体的密度与标准大气压下4 4（277K277K）时纯水的密度）时纯水的密度（10001000）之比。用）之比。用S S或或d d表示表示例如：例如：油油=800kg/m=800kg/m3 3 则则d d（S S油油）=800/1000=0.8=800/1000=0.8（五）比容（比体积）（五）比容（比体积）单位质量物质所具有的体积，以单位质量物质所具有的体积，以表示，也称质量体积、比容表示，也称质量体积、比容 化学工业出版社化学工业出版社 n 13二、压强二、压强AFp/pppppp 在流体内部由于流体本身的重力而产生在流体内部由于流

5、体本身的重力而产生的垂直作用在单位面积上的力称为流体的的垂直作用在单位面积上的力称为流体的静压强，简称压强或压力。静压强，简称压强或压力。化学工业出版社化学工业出版社 n 143.3.压强的单位及换算压强的单位及换算 压强的法定单位是压强的法定单位是PaPa：1Pa=1N/m1Pa=1N/m2 2。常用单位：。常用单位：如：物理大气压（如：物理大气压（atmatm）、工程大气压）、工程大气压（atat）、米水柱（）、米水柱（mHmH2 2O O）、毫米汞柱）、毫米汞柱（mmHgmmHg）、巴（）、巴（barbar）等）等换算关系如下：换算关系如下： 1atm=1.0131atm=1.01310

6、105 5Pa=760mmHg Pa=760mmHg =1.033at=10.33mH =1.033at=10.33mH2 2O O 1at=1kgf/cm1at=1kgf/cm2 2=9.81=9.8110104 4Pa=10mHPa=10mH2 2O O =735.6mmHg =735.6mmHg 压强也可以用流体柱表示：教材有压强也可以用流体柱表示：教材有化学工业出版社化学工业出版社 n 15表压表压绝压绝压真空度真空度表压强表压强表压表压化学工业出版社化学工业出版社 n 16压力表化学工业出版社化学工业出版社 n 17真空表化学工业出版社化学工业出版社 n 1825033330.594

7、5033775化学工业出版社化学工业出版社 n 19三、粘性及牛顿粘性定律化学工业出版社化学工业出版社 n 20三、粘性及牛顿粘性定律 uu=0yx 为什么为什么有分层流有分层流动的现象动的现象？ 流体具有流体具有粘粘性性，流动流体，流动流体内部存在内部存在内摩内摩擦力擦力或或粘滞力粘滞力 dyu+duu粘性化学工业出版社化学工业出版社 n 21内摩擦力产生的原因内摩擦力产生的原因dydu 大量实验大量实验 牛顿粘性定律牛顿粘性定律 动力粘度动力粘度简称简称粘度粘度 单位面积上的单位面积上的内摩擦应力（剪应力）内摩擦应力（剪应力） 速度梯度速度梯度 化学工业出版社化学工业出版社 n 22粘粘

8、度度 sPamsmmNdydv/)/(/2 GLT ,化学工业出版社化学工业出版社 n 23 * *影响粘度的因素影响粘度的因素* *： 液体的粘度随温度的升高而下降液体的粘度随温度的升高而下降 气体的粘度温度的升高而升高气体的粘度温度的升高而升高混合物的粘度：混合物的粘度： 气体混合物：气体混合物：液体混合物：液体混合物： 化学工业出版社化学工业出版社 n 24四、流量与流速四、流量与流速1.流量流量流体在流动时，每单位时间内通流体在流动时，每单位时间内通过管道任一截面的流体量，称为过管道任一截面的流体量，称为流体的流体的流量流量。如果流体量用流体的质量来度量，如果流体量用流体的质量来度量，

9、则称为则称为质量流量质量流量，用用q qm m表示，单位是表示，单位是kg/skg/s；如果流体量用流体的体积来度量，则称如果流体量用流体的体积来度量，则称为为体积流量体积流量，用用q qv v表示，单位是表示，单位是m m3 3/s/s。两。两者的关系是：者的关系是： q qm mqqv v 式中式中 是相同条件下流体的密度，是相同条件下流体的密度，单位是单位是kg/m3。化学工业出版社化学工业出版社 n 252.流速流速单位时间内，流体在流动方向上经过单位时间内，流体在流动方向上经过的距离叫流体的的距离叫流体的流速流速。在流体输送。在流体输送中所说的流速，通常指整个流通截中所说的流速，通常

10、指整个流通截面上流速的平均值，用面上流速的平均值，用u u表示，单位表示，单位是是m/sm/s。平均流速可以用下式计算：。平均流速可以用下式计算：化学工业出版社化学工业出版社 n 26 （1） 流量 smqV/3skgqqVm/smAqAqumV/)/(2smkguAuAAqGm质量流量：质量流量：（2） 流速质量流速：管内流体流速分布平均速度：体积流量：体积流量：流量与流速关系流量与流速关系化学工业出版社化学工业出版社 n 27由于流体具有粘性，流体在管内流动时，同一流通由于流体具有粘性，流体在管内流动时，同一流通截面上各点的流速是不同的，越靠近管壁，流速越截面上各点的流速是不同的，越靠近管壁，流速越小，中心的流速最大。小，中心的流速最大。化学工业出版社化学工业出版社 n 28体积流量：体积流量：质量流量质量流量：平均速度：平均速度：质量流速：质量流速：smqV/3skgq