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1、概述概述流体流动所涉及基本物理量流体流动所涉及基本物理量流体静力学基本方程及其应用流体静力学基本方程及其应用青岛科技大学本科生课程化工原理1第一章 流体流动概述概述 流体特征：流体特征：Nature of fluids流动性：抗剪、抗张的能力很小流动性：抗剪、抗张的能力很小 无固定形状无固定形状 在外力作用下，内部发生相对运动在外力作用下，内部发生相对运动 青岛科技大学本科生课程化工原理2第一章 流体流动一一.应用（研究流体流动基本原理的应用）应用（研究流体流动基本原理的应用）流体输送流体输送 计算能量，选择输送机械计算能量，选择输送机械 压力、温度、流量的测定压力、温度、流量的测定 青岛科技
2、大学本科生课程化工原理3第一章 流体流动二二.本章讨论的前提本章讨论的前提连续性假设连续性假设 视流体为由无数视流体为由无数质点质点（分子集团）（分子集团）所组成的连续介质。所组成的连续介质。流体微团（或流体质点）的特点：流体微团（或流体质点）的特点：宏观上足够小宏观上足够小 以致于可将其看成一个几何上没有维度的点；以致于可将其看成一个几何上没有维度的点；相对微观分子足够大相对微观分子足够大 表现出大量分子的统计学性质；表现出大量分子的统计学性质；青岛科技大学本科生课程化工原理4第一章 流体流动第一节第一节 流体静力学基本方程流体静力学基本方程1密度密度(Density):单位质量流体所具有的
3、质量单位质量流体所具有的质量 用表示，属于物性一流体静力学所涉及主要物理量（密度、比容、比重、重度）一流体静力学所涉及主要物理量（密度、比容、比重、重度）SI:【kg/m3】同一种流体：同一种流体：青岛科技大学本科生课程化工原理5第一章 流体流动1、液体的密度、液体的密度 压力影响较小，可视为不可压缩性流体压力影响较小，可视为不可压缩性流体 获取获取 的方法：的方法：纯组分：查物性数据手册纯组分：查物性数据手册 混合液体：公式计算混合液体：公式计算 以单位质量流体（以单位质量流体（1kg1kg）为基准：）为基准：混合前后体积不变：混合前后体积不变：其中：其中：为组分为组分i的质量分数的质量分数
4、 青岛科技大学本科生课程化工原理6第一章 流体流动例例1：计算：计算293K时时60（质量分数）的醋酸水溶液的密度。质量分数）的醋酸水溶液的密度。解：解：查取查取293K时，时，998 kg/m3，1049 kg/m3 故故 293K时醋酸水溶液的密度为：时醋酸水溶液的密度为：青岛科技大学本科生课程化工原理7第一章 流体流动2 2、气体的密度、气体的密度 可压缩性流体：可压缩性流体：计算气体密度时，计算气体密度时，注意：注意：必须表明气体的状态必须表明气体的状态 存在标准状况下及操作条件下的密度之间的转换存在标准状况下及操作条件下的密度之间的转换 在压强不太高（在压强不太高（10atm10at
5、m），温度不太低时，），温度不太低时，按理想气体处理按理想气体处理 青岛科技大学本科生课程化工原理8第一章 流体流动（a a）理想气体）理想气体 的求取的求取 由理想气体状态方程：由理想气体状态方程：青岛科技大学本科生课程化工原理9第一章 流体流动（b b）理想气体混合物）理想气体混合物 的求取的求取以单位体积混合气为基准：以单位体积混合气为基准：各组分的体积分数各组分的体积分数 前提是：前提是：混合前后气体的质量相等混合前后气体的质量相等 另外：青岛科技大学本科生课程化工原理10第一章 流体流动例例2 2 在盐酸制造过程中，氯化氢气体混合物（其中含在盐酸制造过程中，氯化氢气体混合物（其中含2
6、5HCl；75空气，均为体积百分数），在空气，均为体积百分数），在50oC及及743mmHg(绝压绝压)的条件下进入吸收塔，试计算气体混合物的密度。的条件下进入吸收塔，试计算气体混合物的密度。解：已知 MHCl=36.5 M空气29，yHCl=0.25，yair=0.75 T=273+50=323K,P=743mmHgMm=30.8751.14 kg/m3青岛科技大学本科生课程化工原理11第一章 流体流动2、比容比容（）定义：单位质量流体的体积定义：单位质量流体的体积 【m3/kg】3、比重比重（d）定义：相对密度定义：相对密度 :4oC时水的密度，时水的密度，1000 kg/m34、重度重度
7、（）定义：单位体积流体的重量定义：单位体积流体的重量 【kgf/m3】青岛科技大学本科生课程化工原理12第一章 流体流动二、压强二、压强(pressure)1 1、定义：、定义：单位面积上受到的垂直作用力单位面积上受到的垂直作用力2 2、表达式：、表达式：SI:青岛科技大学本科生课程化工原理13第一章 流体流动3 3、绝对压强、表压、真空度、绝对压强、表压、真空度 绝对压强：绝对压强：以绝对零压为起点计算的压强，流体的真实压强以绝对零压为起点计算的压强，流体的真实压强 表压：表压：当被测流体的绝对压强大于外界大气压时，用测压表当被测流体的绝对压强大于外界大气压时，用测压表 测得的压强测得的压强
8、表压强表压强 绝对压强绝对压强 当地大气压强当地大气压强真空度：真空度：当被测流体的绝对压强小于外界大气压时，用真空表当被测流体的绝对压强小于外界大气压时，用真空表 （计，规）测得的压强（计，规）测得的压强真空度真空度 当地大气压强绝对压强当地大气压强绝对压强 青岛科技大学本科生课程化工原理14第一章 流体流动注：注：大气压必须指当时、当地的大气压大气压必须指当时、当地的大气压 真空度称为负压真空度称为负压 表压表压 以后应用中必须指明以后应用中必须指明P P的性质（的性质（P P表表、P P真真、P P绝绝）青岛科技大学本科生课程化工原理15第一章 流体流动dzz二、流体静力学基本方程二、流
9、体静力学基本方程(Hydrostatic Equilibrium)1、方程的推导静止流体内部取厚度为静止流体内部取厚度为dz的微元的微元根据静止状态下受力平衡原理：根据静止状态下受力平衡原理：对流体微元对流体微元 Adz 进行受力分析（向下方向为正）：进行受力分析（向下方向为正）：下底面总压力下底面总压力:-pA pp+dp上底面总压力上底面总压力:(pdp)A自身重力：自身重力：z1z2p1p2 不可压缩流体：不可压缩流体：常数常数 给定边界条件：给定边界条件：青岛科技大学本科生课程化工原理16第一章 流体流动流体静力学基本方程：流体静力学基本方程：【J/kg】【Pa】【m液柱】青岛科技大学
10、本科生课程化工原理17第一章 流体流动说明：说明：1 重力场中，流体必须是重力场中，流体必须是静止的静止的、连续的连续的、同一种同一种流体，流体，且且 常数常数2 由式由式可知，流体中任一点的压强大小与可知，流体中任一点的压强大小与液面压强、本身密度及深度液面压强、本身密度及深度h有关，故流体中同一水平面有关，故流体中同一水平面上各点的压强相等，称为上各点的压强相等，称为等压面等压面。3 由式由式知，压强或压差可用液柱高度表示，但知，压强或压差可用液柱高度表示，但必须注明何种液体。必须注明何种液体。4 容器中气体密度变化不大，可近似认为常数，故以上公式容器中气体密度变化不大，可近似认为常数，故
11、以上公式也适用于气体。也适用于气体。青岛科技大学本科生课程化工原理18第一章 流体流动1.2.3 流体静力学基本方程的应用流体静力学基本方程的应用 Applications of Fluid Staticsv单管压力计vU型管压力计1、压力计、压力计(Manometers)青岛科技大学本科生课程化工原理19第一章 流体流动1.2.3 流体静力学基本方程的应用流体静力学基本方程的应用2压差计压差计(1)U形压差计形压差计若被测管段水平放置青岛科技大学本科生课程化工原理20第一章 流体流动(2)双液柱压差计双液柱压差计 1略小于略小于 2读数放大青岛科技大学本科生课程化工原理21第一章 流体流动1.2.3 流体静力学基本方程的应用流体静力学基本方程的应用液位的测量液封高度的计算青岛科技大学本科生课程化工原理22第一章 流体流动 下节课内容nP14，15 P 17-20预习作业P 70 1-4青岛科技大学本科生课程化工原理23第一章 流体流动青岛科技大学本科生课程化工原理24第一章 流体流动