第一章流体流动过程及流体输送设备.ppt

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1、第一章流体流动过程及流体输送设备第一章流体流动过程第一节概述第二节流体静力学基本方程式第三节流体流动的基本方程式第四节管内流体流动现象第五节管内流体流动的阻力第六节流量的测量第七节流体输送设备本章主要内容：1.主要讨论流体处于相对静止和流动过程的基本原理和基本规律：流体静力学基本方程、连续性方程、机械能衡算方程、流动阻力及能量损失的计算；2.流体在输送系统中压强的变化与测量；3.输送管路设计与所需功率的计算；4.流量测量；5.输送设备的选型与操作；6.根据流体流动规律减小输送能耗，强化化工设备中传热、传质过程等。第一节概述一.流体质点与连续介质模型流体气体液体把流体视为由无数个流体微团（

2、或流体质点）所组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。这就是连续介质模型。流体微团（或流体质点）：宏观上足够小，以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；同时微观上足够大，它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质二.流体的特征1．易流动性当流体受到外部切向力作用时，易于变形而产生流动。2．可压缩性流体在外部温度和压力作用下，流体分子间的距离会发生一定的改变，表现为流体密度大小的变化。工程上：流体可压缩流体不可压缩流体返回密度为常数第二节流体静力学基本方程式一.流体的热力学属性二.流体静力学基本方程式三.流体静力学基本方程式的讨论四.流体静力学基本方程式的应用一.流

3、体的热力学属性1．流体的密度流体的密度—单位体积流体的质量。用表示，属于物性。获得方法：（1）查物性数据手册影响因素：流体种类、浓度、温度、压力（2）公式计算：液体混合物：气体：----------理想气体状态方程气体混合物：2．流体的压强及其表示方法流体的压强—流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，简称压强。用p表示，工程上习惯称之为压力。（1）压力单位SI制中，N/m2=Pa，称为帕斯卡（2）压力大小的两种表征方法1atm(标准大气压)＝1.013×105Pa＝760mmHg＝10.33mH2O表压＝绝对压力－当地大气压真空度＝当地大气压－绝对压力绝对压力表压二.流体静力学基

4、本方程式流体所受到的力质量力表面力如重力、离心力等，属于非接触性的力。法向力切向力(剪力)(压力)静止流体所受到的力质量力法向力----单位面积上的压力称为压强,习惯上称为静压力。----重力场中单位质量流体所受质量力,即为重力加速度。图2-2静力学基本方程的推导p1p0p2Gz2z1Z0z0如图2-2所示：容器中盛有密度为的静止液体。现从液体内部任意划出一底面积为A的垂直液柱。若以容器底部为基准水平面，液柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离分别为z1和z2，以p1和p2分别表示高度为z1和z2处的压力，液面上方的压力为p0。分析垂直方向上液柱的受力：向上：p2A向下：p1AG＝gA(

5、z1-z2)当液柱处于相对静止状态时，说明作用在此液柱上诸力的合力为零，即：p2A－p1A－gA(z1-z2)＝0化简得：p2＝p1＋g(z1-z2)(1)或：p2－p1g=z1-z2(2)若液柱上表面取在液面上，令z1-z2=h，则上式可写为：p2＝p0＋gh(3)p2－p0g=h(4)上述式子均称为流体静力学基本方程式。它反映了流体不受水平外力作用，只在重力作用下流体内部压力（压强）的变化规律。1.当容器液面上方的压力p0一定时，静止液体内任一点压力的大小，与液体本身的密度和该点距液面的深度h有关。因此，在静止的、连通的同一种液体内，处于同一水平面上的各点的压力都相等。此压

6、力相等的面，称为等压面。2.当p0改变时，液体内部各点的压力也将发生同样大小的改变—帕斯卡原理。3.压力或压力差的大小可用液柱高度来表示。4.将(2)式移项整理得：=z1＋z2＋p1gp2g(5)或=z＋常数pg适用场合：绝对静止、连续、均质、不可压缩流体三.流体静力学基本方程式的讨论四.流体静力学基本方程式的应用1.压力计(1)单管压力计paRA1..p1–pa=p1(表)=gR(2)U形压力计rpaA1hR23r0p1=pa+0gR–gh2．压差计(1)U形管压差计21z2z1rRabr012p1+g(z1+R)=p2+gz2+0gRp1-p2=g(z2-z1)+

7、(0-)gR由pa=pb，得：(2)双液柱压差计1略小于2读数放大p1-p2=(2-1)gR第三节流体流动的基本方程式一.流体的流动属性二.连续性方程式三.伯努利方程式四.伯努利方程式的应用一.流体的流动属性1．流量和流速流量体积流量qV＝Vtm3/s质量流量mqm＝tkg/sqm＝qV流速体积流速u＝qVA质量流速qmw＝A平均流速……m/skg/(m2s)w＝uqm＝wA＝uA2．流体的运动状态(