化工原理-流体静力学

1复习基本概念：连续介质假定；压力的定义、表示方法及单位换算。密度的定义、单位及影响因素；可压缩、不可压缩流体；思考题：某设备上安装的真空表读数为700mmHg，此设备的绝压=

Pa，其表压=

mmHg；已知当地大气压为730mmHg。2一、流体内部质点的运动状况（1）流体内部质点存在相对运动。（2）某些情况下，流体可视为分层流动的；在流动过程中，离固定板近的流体层或质点速度慢，远则快。（3）相邻两流体层间的相互作用形成了流体的内摩擦力，流体流动时为了克服内摩擦需要消耗机械能。（4）内摩擦力是一种平行于流体微元表面的力。Fuyu·u=01.1.7剪切力与粘度3二、牛顿粘性定律式中：F——内摩擦力，N；

τ——剪应力，Pa；——法向速度梯度，1/s；

μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s。

Fuyu·u=0dùùdy圆形直管内：壁处dù/dy=max，

=max管中心处dù/dy=0，=04●牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿粘性定律的流体。●非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。●理想流体：无粘性的流体（

=0）。ù牛顿型粘性定律适用：分层流动（层流）、牛顿型流体5三、粘度（动力粘度）1.粘度的物理意义液体:T↑→

↓气体:一般T↑→

↑超高压p↑→

↑粘性的物理本质：分子间的引力和分子的运动与碰撞。流体流动时在与流动方向相垂直方向上产生单位速度梯度所需的剪应力。气

小液

两个数量级62.粘度的单位SI制：Pa·s或kg/(m·s)物理制：P(泊)或dyn.s/cm2；cP(厘泊)换算关系：1cP＝10-2P＝10-3Pa·s=1mPa.s3.运动粘度m2/s7小结1.1基本概念：

连续介质假定；可压缩、不可压缩流体；牛顿型、非牛顿型流体；理想流体；密度和粘度的定义、单位及影响因素；压力的定义、表示方法及单位换算。牛顿粘性定律：适用范围81.2流体静力学书P9-141.2.2流体静力学基本方程1.2.3流体静力学基本方程的应用压力及压差的测量液封高度的计算液位测量流向判断1.2.1静压力特性9●流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；●静止流体中任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反；●静止流体中作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。1.2.1静压力特性10重力场中在垂直方向上，对液柱进行受力分析：（1）上端面所受总压力（2）下端面所受总压力（3）液柱的重力设

=constp0p2p1z1z2G方向向下方向向上方向向下1.2.2流体静力学基本方程11液柱处于静止时，合力为零:静力学基本方程适用条件:重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体12讨论：（1）物理意义：zg——单位质量流体所具有的位能，J/kgp/

——单位质量流体所具有的静压能，J/kg在同一静止流体中，处在不同位置流体的位能和静压能各不相同，但二者可以转换，其总和（势能）保持不变。总势能13（2）在重力场中，静止、连续的同种不可压缩流体内，处于同一水平面上各点的压力处处相等。（4）对于间断、非单一流体的内部不能用静力学方程，此时必须采用逐段传递压强的办法来处理。（3）压力具有传递性：液面上方压力变化时，液体内部各点的压力也将发生相应的变化。压力相等的面称为等压面应用静力学基本方程求解问题——关键在于准确选等压面14指示液——

0

被测流体——

A与A’面为等压面而1.2.2流体静力学基本方程的应用一、压力及压差的测量1.正U形压差计所以整理得若被测流体是气体，

＜＜

0

，则p1p2mRAA’15（1）U形压差计可测系统内两点的压力差；当将U形管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，R反映的是流体的表压或真空度。表压真空度p1pa讨论：●指示液与被测流体不互溶；不发生化学反应●其密度

0>

应根据被测流体的种类及压差的大小选择指示液（2）指示液的选取p1pa16思考：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时R反映了什么？p1p2z2RAA’z1R反映的并不是两点的压力差，而是两点静压能与位压能（统称势能）之和的差。17指示剂

0<被测流体

常用空气作为指示剂BB’AA’2.倒U形压差计R18适用于压差较小的情况R’＝R/sin

sin

R’3.倾斜式压差计19

●

●

接近但不互溶的两种指示液A和C适用于压差较小的场合4.双液体U管压差计20适用于压差较大的情况书例1-45.复式压差计z1z211’22’33’最原始的液位测量装置二、液位测量1.液面管R反映出容器内的液面高度液面越高，h

，R

；当液面达到最高时，h=0，R=0

0

11’2.近距离液位测量装置北京化工大学

前提：管道中充满N2,其

较小

u气很慢而AB

0

papa3.远距离液位测量装置北京化工大学

液封作用：（1）确保设备安全：当设备内压力超过规定值时，气体从液封管排出，又称安全性液封；（2）设备为负压时，防止外