第一節(jié)流體靜力學(xué)PPT

1、第一章 流體流動(dòng)本章內(nèi)容： 流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用 穩(wěn)態(tài)流動(dòng)連續(xù)性方程 柏努利方程;實(shí)際流體流動(dòng)的機(jī)械能衡算式及其應(yīng)用 牛頓粘性定律;流體流動(dòng)類型;直圓管內(nèi)流體的流動(dòng) 邊界層的概念 流體流動(dòng)阻力的計(jì)算;簡(jiǎn)單管路和復(fù)雜管路的計(jì)算 可壓縮流體的流動(dòng) 流速和流量的測(cè)定教學(xué)要求： 重點(diǎn)要求掌握流體靜力學(xué)基方程及其應(yīng)用；穩(wěn)態(tài)流動(dòng)連續(xù)性方程； 柏努利方程； 實(shí)際流體流動(dòng)的機(jī)械能衡算式及其應(yīng)用；牛頓粘性定律； 直管圓筒內(nèi)流體的流動(dòng)；流體流動(dòng)阻力的計(jì)算； 簡(jiǎn)單管路和復(fù)雜管路的計(jì)算。緒緒 論論第一節(jié)第一節(jié) 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 流體流動(dòng)阻力流體流動(dòng)阻力第四節(jié)第四

2、節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力第五節(jié)第五節(jié) 管路計(jì)算管路計(jì)算第六節(jié)第六節(jié) 流量的測(cè)定流量的測(cè)定本 章 內(nèi) 容緒 論 1. 單元操作含義基本物理操作過(guò)程 單元操作可簡(jiǎn)單地理解為工廠中的每段工序。一. 課程的內(nèi)容與性質(zhì)2. 本課程講述的主要內(nèi)容 1) 流體流動(dòng)過(guò)程：流體的流動(dòng)與輸送、懸浮物的沉 降和過(guò)濾、顆粒物料的流態(tài)化。 2) 熱量傳遞過(guò)程：加熱、冷卻、蒸汽的冷凝、溶液 的蒸發(fā)。3) 質(zhì)量傳遞過(guò)程：液體溶液的蒸餾、氣體混合物的 吸收、液液萃取、固體物料的干燥。二. 物料衡算、熱量衡算及單位換算1. 物料衡算：輸入=輸出+積存 ( 穩(wěn)態(tài)時(shí)： 積存=0 )2. 熱量衡算：輸入=輸出3.

3、 單位換算：注意單位的換算、統(tǒng)一性 自習(xí)兩例題三.教學(xué)要求 (一)課程的目的與任務(wù) 掌握化學(xué)工程中常見(jiàn)單元操作的基本原理與工藝計(jì)算、典型設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，培養(yǎng)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。 (二)選用教材及參考書 選用教材： 食品工程原理(上、下), 姜紹通、周先漢主編, 化工出版社 主要參考書： 1.化工原理, 夏清編, 天津大學(xué)出版社 2.食品工程原理, 馮標(biāo)編, 中國(guó)輕工業(yè)出版社 3.化工原理,陳敏恒編, 化學(xué)工業(yè)出版社 4.化工原理(上、下), 大連理工大學(xué)出版社 5.化工原理(上、下),譚天恩編, 化學(xué)工業(yè)出版社 6.化學(xué)原理學(xué)習(xí)指引, 周榮琪, 雷良恒編, 化學(xué)工業(yè)出版社附：教學(xué)日歷 (環(huán)

4、節(jié)、課時(shí)安排)第一節(jié) 流體靜力學(xué),fvm 1-1-1 流體的密度 1. 密度的基本定義 1-1 液體的密度 21(1)vr rr r=+D Tv 液體的體積膨脹系數(shù)液體的體積膨脹系數(shù), ,大多數(shù)液體為正值；大多數(shù)液體為正值；T溫度差溫度差1-2 氣體的密度0022 4MT p. Tp 1-3 流體混合物的密度1mAmBmNmABNmAvABvBNvNxxxxxxr rr rr rr rr rr rr rr r=+ 鬃 =+ 鬃 不不蒂蒂合合液液體體氣氣體體pMRTr r=或1-1-2 流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用1.1.2.1 靜壓強(qiáng)靜壓強(qiáng) 垂直作用于流體單位面積上的力，稱為壓強(qiáng)，或稱為靜壓強(qiáng)。其表達(dá)

5、式為 APpA0lim靜壓強(qiáng)的單位靜壓強(qiáng)的單位 Pa、 kPa、 MPa； mH2O、cmCCl4 、mmHg； atm、at . 1atm=1.013 10 5 Pa =10.33 mH2O =760mmHg 1at = 9.81 104 Pa = 10 mH2O = 735 mmHg 壓強(qiáng)間關(guān)系 表壓=絕壓 當(dāng)?shù)卮髿鈮?真空度=當(dāng)?shù)卮髿鈮?絕壓靜壓強(qiáng)的表示方法 絕對(duì)壓強(qiáng)：以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)量得的壓強(qiáng)； 表壓強(qiáng)： 以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為基準(zhǔn)量得的壓強(qiáng)； 真空度： 負(fù)的表壓強(qiáng)。 當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)絕對(duì)真空當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)表壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)真空度在z 軸方向上，作受力分析：pdxdydxdydzzpp)(gd

6、xdydz 在具有密度為的靜止流體中, 取一微元立方體, 如圖所示. dzdx dy+ppdzz 1) 作用于下底面的壓力為 2) 作用于上底面的壓力為 3) 作用于整個(gè)立方體的重力為1.1.2.2 流體靜力學(xué)基本方程式一. 公式推導(dǎo)p xzy0)(gdxdydzdxdydzzpppdxdy簡(jiǎn)化上式得在x、y 軸方向, 對(duì)立方體受力分析得：z 軸方向力的平衡式可寫成：0 xpx軸0ypy軸pgzr r= -根據(jù)上述結(jié)果，流體微元立方體的整體受力為：gdzdzzpdyypdxxp對(duì)于不可壓縮流體, 為常數(shù), 積分上式, 得constpgzr r+=如右圖：2112()ppg zzr r=+- 簡(jiǎn)

7、化上式得：0gdzdp 二. 流體靜壓力具有的特點(diǎn)：1) 從各個(gè)方向作用于某一點(diǎn)上的流體靜壓力相等。2) 若通過(guò)該點(diǎn)指定一作用平面, 則壓力的方向垂直于 此作用平面。3) 在重力場(chǎng)中, 同一水平面上同一種流體各點(diǎn)的流體靜 壓力相等。4) 不同截面上的同一種流體的位能和靜壓能可以互相 轉(zhuǎn)換, 而二者之和保持為常數(shù)。三.流體靜壓力方程的適用條件及其引申含義適用條件：是常數(shù)(或變化小，取其平均值)； 當(dāng)變化大時(shí)，一定要分開(kāi)運(yùn)用靜力學(xué)方程。方程的引申含義： (1) 連通的同一種流體的同一水平面必為等壓面； (2) 流體的靜壓力是深度 z 的函數(shù)； (3) 流體的靜壓力以同樣大小傳遞到位于同一深度的 液

8、體內(nèi)各點(diǎn)。1.1.2.3靜力學(xué)基本方程應(yīng)用一. 幾種壓差計(jì)的介紹 1. U型壓差計(jì) 如圖所示，根據(jù)流體靜力學(xué)特性，對(duì)U型壓差計(jì)1、2兩點(diǎn)壓強(qiáng)分析得：對(duì)于1點(diǎn)：p01 = pA+gh1對(duì)于2點(diǎn)：p02 = pB+g(h2-R) +0gR 由靜力學(xué)性質(zhì)易知： p01 = p02 故： pA pB = gR (0 -) g ( h2 - h1 ) 式中, 被測(cè)液體的密度； 0 指示液體的密度。2. 斜管壓差計(jì) R1 R/sin3.微差壓差計(jì)p1 - p2= (A-C) gR p1p2RR1三、液封高度gph二. 遠(yuǎn)距離控制液面計(jì) RH1【例1-1】用如圖所示的裝置測(cè)量貯罐內(nèi)椰子油的液位高度。其具體操作過(guò)程如下：自管口通入壓縮氮?dú)? 用調(diào)節(jié)閥1調(diào)節(jié)其流量(要求管內(nèi)氮?dú)獾牧魉倏刂频煤苄? 使得在鼓泡觀察瓶?jī)?nèi)的氣泡緩溢出即可)。現(xiàn)已知U管壓差計(jì)的指示液為水, 其1=1000kg/m3, 讀數(shù)R= 0.8m，罐內(nèi)椰子油的密度為 = 920kg/m3，貯罐上方與大氣相通，試求貯罐中液面離吹氣管出口的距離H為多少？【解】根據(jù)題意，由于吹氣管內(nèi)氮?dú)獾牧魉俸苄?，?/p>