第一节流体静力学PPT.

1、第一章 流体流动本章内容： 流体静力学基本方程及其应用 稳态流动连续性方程 柏努利方程;实际流体流动的机械能衡算式及其应用 牛顿粘性定律;流体流动类型;直圆管内流体的流动 边界层的概念 流体流动阻力的计算;简单管路和复杂管路的计算 可压缩流体的流动 流速和流量的测定教学要求： 重点要求掌握流体静力学基方程及其应用；稳态流动连续性方程； 柏努利方程； 实际流体流动的机械能衡算式及其应用；牛顿粘性定律； 直管圆筒内流体的流动；流体流动阻力的计算； 简单管路和复杂管路的计算。绪绪 论论第一节第一节 流体静力学流体静力学第二节第二节 流体动力学流体动力学第三节第三节 流体流动阻力流体流动阻力第四节第四

2、节 流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力第五节第五节 管路计算管路计算第六节第六节 流量的测定流量的测定本 章 内 容绪 论 1. 单元操作含义基本物理操作过程 单元操作可简单地理解为工厂中的每段工序。一. 课程的内容与性质2. 本课程讲述的主要内容 1) 流体流动过程：流体的流动与输送、悬浮物的沉 降和过滤、颗粒物料的流态化。 2) 热量传递过程：加热、冷却、蒸汽的冷凝、溶液 的蒸发。3) 质量传递过程：液体溶液的蒸馏、气体混合物的 吸收、液液萃取、固体物料的干燥。二. 物料衡算、热量衡算及单位换算1. 物料衡算：输入=输出+积存 ( 稳态时： 积存=0 )2. 热量衡算：输入=输出3.

3、 单位换算：注意单位的换算、统一性 自习两例题三.教学要求 (一)课程的目的与任务 掌握化学工程中常见单元操作的基本原理与工艺计算、典型设备的设计计算，培养解决实际工程问题的能力。 (二)选用教材及参考书 选用教材： 食品工程原理(上、下), 姜绍通、周先汉主编, 化工出版社 主要参考书： 1.化工原理, 夏清编, 天津大学出版社 2.食品工程原理, 冯标编, 中国轻工业出版社 3.化工原理,陈敏恒编, 化学工业出版社 4.化工原理(上、下), 大连理工大学出版社 5.化工原理(上、下),谭天恩编, 化学工业出版社 6.化学原理学习指引, 周荣琪, 雷良恒编, 化学工业出版社附：教学日历 (环

4、节、课时安排)第一节 流体静力学,fvm 1-1-1 流体的密度 1. 密度的基本定义 1-1 液体的密度 21(1)vr rr r=+D Tv 液体的体积膨胀系数液体的体积膨胀系数, ,大多数液体为正值；大多数液体为正值；T温度差温度差1-2 气体的密度0022 4MT p. Tp 1-3 流体混合物的密度1mAmBmNmABNmAvABvBNvNxxxxxxr rr rr rr rr rr rr rr r=+ 鬃 =+ 鬃 不不蒂蒂合合液液体体气气体体pMRTr r=或1-1-2 流体静力学方程及应用1.1.2.1 静压强静压强 垂直作用于流体单位面积上的力，称为压强，或称为静压强。其表达

5、式为 APpA0lim静压强的单位静压强的单位 Pa、 kPa、 MPa； mH2O、cmCCl4 、mmHg； atm、at . 1atm=1.013 10 5 Pa =10.33 mH2O =760mmHg 1at = 9.81 104 Pa = 10 mH2O = 735 mmHg 压强间关系 表压=绝压 当地大气压 真空度=当地大气压 绝压静压强的表示方法 绝对压强：以绝对真空为基准量得的压强； 表压强： 以当地大气压强为基准量得的压强； 真空度： 负的表压强。 当地大气压强绝对真空当地大气压强绝对压强表压强绝对压强真空度在z 轴方向上，作受力分析：pdxdydxdydzzpp)(gd

6、xdydz 在具有密度为的静止流体中, 取一微元立方体, 如图所示. dzdx dy+ppdzz 1) 作用于下底面的压力为 2) 作用于上底面的压力为 3) 作用于整个立方体的重力为1.1.2.2 流体静力学基本方程式一. 公式推导p xzy0)(gdxdydzdxdydzzpppdxdy简化上式得在x、y 轴方向, 对立方体受力分析得：z 轴方向力的平衡式可写成：0 xpx轴0ypy轴pgzr r= -根据上述结果，流体微元立方体的整体受力为：gdzdzzpdyypdxxp对于不可压缩流体, 为常数, 积分上式, 得constpgzr r+=如右图：2112()ppg zzr r=+- 简

7、化上式得：0gdzdp 二. 流体静压力具有的特点：1) 从各个方向作用于某一点上的流体静压力相等。2) 若通过该点指定一作用平面, 则压力的方向垂直于 此作用平面。3) 在重力场中, 同一水平面上同一种流体各点的流体静 压力相等。4) 不同截面上的同一种流体的位能和静压能可以互相 转换, 而二者之和保持为常数。三.流体静压力方程的适用条件及其引申含义适用条件：是常数(或变化小，取其平均值)； 当变化大时，一定要分开运用静力学方程。方程的引申含义： (1) 连通的同一种流体的同一水平面必为等压面； (2) 流体的静压力是深度 z 的函数； (3) 流体的静压力以同样大小传递到位于同一深度的 液

8、体内各点。1.1.2.3静力学基本方程应用一. 几种压差计的介绍 1. U型压差计 如图所示，根据流体静力学特性，对U型压差计1、2两点压强分析得：对于1点：p01 = pA+gh1对于2点：p02 = pB+g(h2-R) +0gR 由静力学性质易知： p01 = p02 故： pA pB = gR (0 -) g ( h2 - h1 ) 式中, 被测液体的密度； 0 指示液体的密度。2. 斜管压差计 R1 R/sin3.微差压差计p1 - p2= (A-C) gR p1p2RR1三、液封高度gph二. 远距离控制液面计 RH1【例1-1】用如图所示的装置测量贮罐内椰子油的液位高度。其具体操作过程如下：自管口通入压缩氮气, 用调节阀1调节其流量(要求管内氮气的流速控制得很小, 使得在鼓泡观察瓶内的气泡缓溢出即可)。现已知U管压差计的指示液为水, 其1=1000kg/m3, 读数R= 0.8m，罐内椰子油的密度为 = 920kg/m3，贮罐上方与大气相通，试求贮罐中液面离吹气管出口的距离H为多少？【解】根据题意，由于吹气管内氮气的流速很小，且