化工流體流動課件：1-1流體靜力學

1、化化 學學 工工 程程 基基 礎礎第一節(jié)第一節(jié) 流體靜力學流體靜力學 流體靜力學是研究流體在外力作用下達到平衡的規(guī)律. 本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容：基本概念流體靜力學方程靜力學方程的應用重點重點化化 學學 工工 程程 基基 礎礎一、基本概念一、基本概念1、流體：液體和氣體稱為流體。 特征： 具有流動性; 無固定形狀,隨容器的形狀而改變; 在外力作用下,內(nèi)部發(fā)生相對運動; 連續(xù)性。分類理想流體實際流體理想液體:理想氣體:具有黏性，流動時會產(chǎn)生摩擦阻力不可壓縮,受熱不膨脹流動時沒有摩擦阻力:不具有黏性，流動時沒有摩擦阻力化化 學學 工工 程程 基基 礎礎一、基本概念一、基本概念2、流體的密度、流體的密度：

2、單位：kg/m3 是物質(zhì)本身的物理性質(zhì)之一，與溫度、壓力有關。1）液體的密度液體的密度：與溫度有關,與壓力無關（不可壓縮液體） 混合液體的密度混合液體的密度： VmnwnBwBAwAmxxx1式中： 、 各組分的密度 、 各組分的質(zhì)量分數(shù)ABwBxwAx單位體積流體具有的質(zhì)量。混合后體積不變化化 學學 工工 程程 基基 礎礎004 .22 TPPMTRTPM一、基本概念一、基本概念2）氣體的密度）氣體的密度： 理想氣體：理想氣體： 式中：M為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，R為氣體常數(shù)氣體混合物：氣體混合物：或 nnBBAAmyMyMyMMnRTPV 000TVPTPV VnnVBBVAAmxxxRTPMmm

3、混合后質(zhì)量不變iy:摩爾分數(shù)Vix:體積分數(shù)式中化化 學學 工工 程程 基基 礎礎一、基本概念一、基本概念3、相對密度（比重）：、相對密度（比重）：給定條件下某一物質(zhì)密度與另一參考物質(zhì)的密度之比。 一般取4時水的密度，此時也叫比重。4、比容（、比容（v）：）：密度的倒數(shù)，即單位質(zhì)量物料所具有的體積。 單位：m3/kg21d2mVv1化化 學學 工工 程程 基基 礎礎一、基本概念一、基本概念5、壓力（壓強）：、壓力（壓強）：垂直作用于單位面積流體上力的大小，一般用p表示，單位為Pa（N/m2）。壓力的表示法：（1）絕對壓力：（2）表壓： 表壓=絕壓大氣壓（3）真空度： 真空度=大氣壓絕壓 絕壓1

4、絕壓2表壓真空度大氣壓絕對零壓化化 學學 工工 程程 基基 礎礎二、靜力學方程二、靜力學方程例：在蘭州操作的苯乙烯真空蒸餾塔塔頂真空表讀數(shù)為80kPa，在天津操作時，真空表讀數(shù)應為多少？已知蘭州地區(qū)平均大氣壓為85.3kPa，天津地區(qū)為101.33kPa。解：絕壓=85.3-80=5.3kPa 天津操作時，真空度為 101.33-5.3=96.03kPa化化 學學 工工 程程 基基 礎礎二、靜力學方程二、靜力學方程靜力學方程是研究靜止流體內(nèi)部壓力與位置之間的關系靜力學方程是研究靜止流體內(nèi)部壓力與位置之間的關系.1、靜力學方程的推導、靜力學方程的推導 受力分析受力分析液柱上面的壓力液柱上面的壓力

5、 ，液柱自身的重力液柱自身的重力液柱下底面的壓力液柱下底面的壓力 ，液柱靜止，受力平衡液柱靜止，受力平衡Ap1)(21ZZgAgVmgAp2221112112)(pgZpgZghpZZgpp或（1）方向向下方向向下方向向上方向向上化化 學學 工工 程程 基基 礎礎二、靜力學方程二、靜力學方程若將液柱的上底面取在容器的液面上，設液面上方的壓強為pa，而液柱的下底面的壓強為p，液柱的高度為h，則上式可改寫為： （2）（1）（2）兩式稱為靜力學方程式。ghppaghpppgZpgZghppa221112化化 學學 工工 程程 基基 礎礎二、靜力學方程二、靜力學方程2、討論：、討論： 靜止流體內(nèi)任一點

6、的壓強p的大小與該點的深度有關，深度h越大，壓強p越大； 當液面壓強pa發(fā)生發(fā)生變化時必將引起液體內(nèi)各點壓強發(fā)生同樣大小的變化，即作用在器內(nèi)液面上的壓強能以同樣大小傳遞到液體內(nèi)其它任何一點（等量傳遞）； 在靜止的、連通的、同一液體內(nèi)，處于同一水平面上的各點壓強都相等，該水平面稱為等壓面等壓面； 由靜力學方程可得：說明壓強或壓力差可用一定高度的液柱表示（必須指明所用的液體）。)(1aappggpph化化 學學 工工 程程 基基 礎礎三、靜力學方程的應用：三、靜力學方程的應用： 利用靜力學基本原理可以測量流體的壓力、容器中液位及計算液封高度等 壓強與壓強差的測量 測量壓強的儀表很多,僅介紹兩種以流

7、體靜力學基本方程式為依據(jù)的測壓儀器. 化化 學學 工工 程程 基基 礎礎U形管壓差計形管壓差計gRppgRgHppRHgppppAAiiAAAA)()(2121為等壓面說明：（1）當gRp，ii時（2）一端接大氣，即p2=pa(大氣壓)時，稱為單液柱壓差計，可用來測量液體在任一處的壓強（表壓）。（測量氣體的壓強）化化 學學 工工 程程 基基 礎礎U形管壓差計形管壓差計化化 學學 工工 程程 基基 礎礎微壓差計微壓差計 特點：壓差計內(nèi)裝有兩種密度相近且不互溶的指示液A和C，而指示液C與被測流體B亦不互溶；U形管的兩側(cè)臂頂端裝有擴大室，其截面積比U形管截面積大得多，因此當R發(fā)生變化時，小液室液面幾

8、乎不變。gRgHpgHpiii1221gRpppii)(21化化 學學 工工 程程 基基 礎礎例:采用如圖所示的復式U形管壓差計測定設備內(nèi)C點的壓力,壓差計中的指示液為汞.兩U管間的連接管內(nèi)充滿了被測流體水.兩U形水銀測壓計中汞柱的讀數(shù)分別為R1=0.3m,R2=0.6m.指示液的其他液面與設備內(nèi)C點的垂直距離如圖所示,求C點壓強.化化 學學 工工 程程 基基 礎礎解解:112ghppOHC321ppp143gRppHg54pp 62115)(2phhRgpOH276gRpppHga解得)(220815絕壓PaPC化化 學學 工工 程程 基基 礎礎小小 結(jié)結(jié)1、壓力的三種表示方法；2、靜力學方程；3、等壓面的概念?；?學學