化工原理课件第1篇 章：流体流动.ppt

第一章 流体流动;?流程分析： 流体在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中流动等，是流体动力学问题。 流体在压差计，水封箱中的水处于静止状态，则是流体静力学问题。 为了确定流体输送管路的直径，计算流动过程产生的阻力和输送流体所需的动力。 选择输送设备的类型和型号，以及测定流体的流量和压强等。 ?流体流动将影响过程系统中的传热、传质过程等，是其他单元操作的主要基础。 ;1.1.1 流体流动的考察方法;连续性假定对绝大多数情况是适合的， 但高真空下的气体除外。;2.运动的描述方法; 其数值也就分别等于自由落体加速度g在x、y、z轴上的分量，则：;2. 表面力——与流体微元接触的外界（器壁、或指定的流体微元周围的其他流体）施加于该流体微元之力。;1.2 流体静力学基本方程式; 2. 液体的密度 压力的变化对其密度的影响很小，可以忽略不计，故通常可视???体为不可压缩流体。但T 影响较大，一般查手册可得。;1.2.2 静止流体的压强分布;1.2.3 流体静力学基本方程式;2. 结合本过程解微分方程;2. 静力学方程应用条件;绝对压强：以绝对零压为基准，是流体的真实压强 表压强：以大气压为基准 真空度：负的表压强;1atm=1.033kgf/cm2 =760mmHg=10.33mH2O =1.0133×105 N/m2 ;1.2.5 静力学基本方程式的应用;倾斜液柱压差计????倾斜液柱压差计又称斜管压差计，被测系统压力差很小时使用。???? ;1.2.5 静力学基本方程式的应用;1.2.5 静力学基本方程式的应用;液封还可达到防止气体泄漏的目的，而且它的密封效果极佳，甚至比阀门还要严密。例如煤气柜通常用水来封住，以防止煤气泄漏，如图所示。;4.微差压差计;1.2.5 静力学基本方程式的应用;1.3 流体动力学;② 流率 单位时间内流体通过流动截面的量。 以流体的体积计量的称为体积流率（流量） 以质量计量称为质量流率 二者关系：;2. 稳态流动与不稳态流动;3. 粘性定律和粘度; 牛顿粘性定律表明，流体的剪应力与法向速度梯队成正比，和法向压力无关。满足牛顿粘性定律的流体( μ为常数的流体)称为牛顿型流体。;② 粘度——流体流动的特征;换算如下：; 温度对粘度的影响： 气体的粘度比液体的粘度大约小两个数量级。;4. 粘性流体与理想流体;类型;1.3.2 连续性方程式; 若流体不可压缩，ρ为常数，则上式化为;1.3.3 机械能守恒;整理得：;按照速度的定义，有： ……代入上式，得： ;积分（ρ、g为常数），得： ;1.3.3 机械能守恒;2. 理想流体管流的机械能守恒 管流：流体充满圆管内空间且沿管轴向流动;3. 实际流体管流的机械能衡算;生产中常见的管流情况下（湍流） α≈1 生产中少数管流情况下（层流） α＝2 此时，动能项的值很小，一般允许均以 表示截面上单位质量流体的平均动能。;(1) gz、u2/2、p/ρ与he、hf 的区别； 有效功率：Ne=he· qm = he· qVρ 轴功率：N=Ne/η ;(6) 柏努利方程式的三种形式：;5. 柏努利方程式的几何意义;6. 应用时应注意：;1.3.4 柏努利方程的应用;思考：恒速器的原理？;（3）确定管道中流体的流量;用U型管压差计测定稳定流动的均匀管道上A、B两点的压差，读数R代表的真实意义？;（4）管道内流体的压力及压差计指示;（5）确定管道中流体的流量;1-1, 2-2间列柏努利方程，得：;（6）功率的计算;以1-1为基准水平面，在1一1与2-2两截面间列柏努利方程： ;1. 画示意图，标明方向，选取合适的截面。 2. 选取截面，应注意： （a）连续流、满流 （b）截面应与流向垂直 （c）截面上的已知量尽可能多或易求。大截面，u＝0 （d）两截面上的z、u、p应与截面间 hf 相对应。 3. 单位一致，截面上的压强表示方法应一致（绝压或表压）。;1.4.1 流动形态;3. 流型的判据——雷诺数;1.4.2 湍流的基本特征;1. 层流时的速度分布;则外表面所受剪应力：;积分：;2. 湍流时的速度分布;3. 平均速度和动能校正系数α;② 湍流的u和α;平板上边界层的形成;2. 边界层的发展;圆管入口段边界层的发展;3. 边界层分离;1.5 流体流动阻力;1. 层流时直管阻力损失;2. 湍流时直管阻力损失;以层流的阻力损失计算式为例：;可推测湍流时;关键： 必须无一遗漏地找出影响过程的主要因