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1、流体及其主要物理性质流体及其主要物理性质Principles of Chemical Engineering-CDUT连续介质假定连续介质假定 流体由大量分子组成的，分子之间存在一定的间隙，并且每个分子都处于永不停息的热运动状态中。工程技术领域，重点关注流体的宏观性质，即大量分子的统大量分子的统计平均特性。计平均特性。将流体视为充满所占空间的、由无数彼此间没有间隙的质点组成的连续介质。气体和液体统称为流体。微观上看，流体是一种微观上看，流体是一种非连续介质非连续介质由大量分子构成的流体微团，其宏观尺度很小，但远大于分子的平均自由程。流体的物理性质和运动参数都具有连续变化的特性，可用数学工具从宏
2、观角度考察和研究流体运动的规律。高真空稀薄气体、催化剂微孔道内气体扩散不再视为连续介质宏观上看，流体是宏观上看，流体是一种连续介质一种连续介质 1.1 流体及其主要物理性质流体及其主要物理性质Principles of Chemical Engineering-CDUT1.1.2 密度密度(density)：单位体积流体所具有的质量，符号：符号：流体密度，kg/m3；m:流体质量，kg；V:流体体积，m3注：不同单位制，密度单位和数值均不同，可根据换算因子换算。如：g/cm3=1000 kg/m3=mV 单位质量流体所具有的的体积称为流体的比体积，符号：符号：v=mvV1 1.1 流体及其主要
3、物理性质流体及其主要物理性质Principles of Chemical Engineering-CDUT流体的密度受温度温度和压力压力影响，通常用=f(p，T)表示。不可压缩流体：不可压缩流体：除极高压力条件下外，压力对液体密度影响可忽略，但密度受温度的变化影响较大，因此表示液体密度时需注明温度。对于对于液体混合物液体混合物，通常将混合液作为，通常将混合液作为理想溶液理想溶液进行处理。混合进行处理。混合液的总体积为各组分体积之和，混合液的密度用平均密度液的总体积为各组分体积之和，混合液的密度用平均密度m表示。表示。=xmiiwin11 1.1 流体及其主要物理性质流体及其主要物理性质Prin
4、ciples of Chemical Engineering-CDUT可压缩流体：可压缩流体：气体的密度受压力和温度影响较大。在压力不压力不太高，温度不太低太高，温度不太低的情况下，可视为理想气体，按理想气体状态方程计算气体密度。=MpVnRTRTm=mVpMRT 1.1 流体及其主要物理性质流体及其主要物理性质Principles of Chemical Engineering-CDUT可压缩流体：可压缩流体：气体的密度受压力和温度影响较大。在压力不压力不太高，温度不太低太高，温度不太低的情况下，可视为理想气体，按理想气体状态方程计算气体密度。=mVpMRT气体混合物接近理想气体时，仍可用上
5、述公式，只是气体摩尔质量需以相应混合气体的平均摩尔质量Mm代替。1122=+MM yM yM ymnn气体混合物平均密度：=TpT p000已知某气体在T0，p0条件下的密度值为0，则该气体在T、p条件下的密度 1.1 流体及其主要物理性质流体及其主要物理性质Principles of Chemical Engineering-CDUT流体的流体的两大基两大基本属性本属性流体的易流动性流体的易流动性流体的黏性流体的黏性没有固定形状，在外力作用下其内部产生相对运动。抗拒内在向前运动的特性。流动性流动性黏性黏性作用与反作用作用与反作用黏性是流体的固有属性之一，不论流体处于静止还是流动状态，都具有黏
6、性。1.1 流体及其主要物理性质流体及其主要物理性质Principles of Chemical Engineering-CDUT牛顿黏性定律与流体黏度牛顿黏性定律与流体黏度 流体的黏性流体的黏性流体流动时产生内摩擦力的性质称为黏性黏性。流体黏性越大，其流动性就越小。(例甘油和水例甘油和水)流体在运动时发生在不同流速的流体层之间的作用力本质上是由流体分子间的引力以及分子无规则的热运动引起的。流体分子间的引力以及分子无规则的热运动引起的。运动流体内部相邻两流体层间的相互作用力称为流体的内摩擦力内摩擦力，也称剪切力、黏滞力剪切力、黏滞力。1.1 流体及其主要物理性质流体及其主要物理性质Princi
7、ples of Chemical Engineering-CDUT 牛顿黏性定律牛顿黏性定律两流体层之间单位面积上所受到的内摩擦两流体层之间单位面积上所受到的内摩擦力与垂直于流动方向上的速度梯度成正比。力与垂直于流动方向上的速度梯度成正比。=ddFAuy牛顿黏性定律牛顿黏性定律单位面积上的内摩擦力称为剪应力单位面积上的内摩擦力称为剪应力黏度黏度牛顿型流体：牛顿型流体：水、乙醇、空气等水、乙醇、空气等非牛顿型流体：非牛顿型流体：高分子聚合物浓溶液、悬浮液及泥浆等高分子聚合物浓溶液、悬浮液及泥浆等 1.1 流体及其主要物理性质流体及其主要物理性质Principles of Chemical Engineering-CDUT 黏度黏度(Viscosity)黏度的物理意义：黏度的物理意义：促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。=ddFAuy=/dduyPa s =mPa spcPN s11101023黏度属性黏度属性总是与速度梯度相联系，只有在运动时才表现出来。是流体物理性质之一，其数值由实验测定；黏度与压强关系不大，但受温度影响较大液体黏度随温度升高而减小，气体黏度随温度升高而增大。1.1 流体及其主要物理性质流体及其主要物理性质