概述及流體物性

1、化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 1 第一章 流體流動(dòng)與輸送化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 2目的和要求化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 3化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 4化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 5流體力學(xué)的應(yīng)用流體力學(xué)的應(yīng)用 日常生活中日常生活中流動(dòng)現(xiàn)象：流動(dòng)現(xiàn)象：化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 6煤煤 氣氣 洗洗 滌滌 塔塔 工業(yè)生產(chǎn)過程中工業(yè)生產(chǎn)過程中煤氣煤氣水孔板流量計(jì)泵水封填料塔水池化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 7 u 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 8化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 9 第一節(jié)第一節(jié) 流體的基本物性流體的基本物性3/mkgVm一一、 流體的

2、密度、相對(duì)密度和比容（比體積）流體的密度、相對(duì)密度和比容（比體積）（一）流體的密度（一）流體的密度定義：單位體積流體所具有的質(zhì)量。定義：單位體積流體所具有的質(zhì)量。 Kg/mKg/m3 3影響密度的因素：溫度、壓力影響密度的因素：溫度、壓力不可壓縮流體：流體種類和溫度變化不受壓力影響。不可壓縮流體：流體種類和溫度變化不受壓力影響。可壓縮流體（氣體）：受溫度、壓力影響大。可壓縮流體（氣體）：受溫度、壓力影響大。密度的獲取方法：常用的查表密度的獲取方法：常用的查表 用比重計(jì)測得、換算用比重計(jì)測得、換算密度的定義密度的定義: : 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 10（二）氣體密度（二）氣體密度理想氣

3、體：理想氣體：其中其中R8.314kJ/kmolK ； Mkg/kmol； PkN/m2 （kPa）； TK。),( TpfRTpM化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 11nnxxx2211若混合前后體積不變?nèi)艋旌锨昂篌w積不變nnwww22111（三）混合物的密度（三）混合物的密度已知純物質(zhì)的密度及混合物的組成，則已知純物質(zhì)的密度及混合物的組成，則氣體混合物：若混合前后壓力與溫氣體混合物：若混合前后壓力與溫度變化不大時(shí)，度變化不大時(shí)，x 摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)在壓力不太高，溫度不太低時(shí)，也可用下式計(jì)算在壓力不太高，溫度不太低時(shí)，也可用下式計(jì)算RTpMmm化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 12 （四）相

4、對(duì)密度（四）相對(duì)密度 定義：流體的密度與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下定義：流體的密度與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下4 4（277K277K）時(shí)純水的密度）時(shí)純水的密度（10001000）之比。用）之比。用S S或或d d表示表示例如：例如：油油=800kg/m=800kg/m3 3 則則d d（S S油油）=800/1000=0.8=800/1000=0.8（五）比容（比體積）（五）比容（比體積）單位質(zhì)量物質(zhì)所具有的體積，以單位質(zhì)量物質(zhì)所具有的體積，以表示，也稱質(zhì)量體積、比容表示，也稱質(zhì)量體積、比容 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 13二、壓強(qiáng)二、壓強(qiáng)AFp/pppppp 在流體內(nèi)部由于流體本身的重力而產(chǎn)生在流體內(nèi)部由于流

5、體本身的重力而產(chǎn)生的垂直作用在單位面積上的力稱為流體的的垂直作用在單位面積上的力稱為流體的靜壓強(qiáng)，簡稱壓強(qiáng)或壓力。靜壓強(qiáng)，簡稱壓強(qiáng)或壓力?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 143.3.壓強(qiáng)的單位及換算壓強(qiáng)的單位及換算 壓強(qiáng)的法定單位是壓強(qiáng)的法定單位是PaPa：1Pa=1N/m1Pa=1N/m2 2。常用單位：。常用單位：如：物理大氣壓（如：物理大氣壓（atmatm）、工程大氣壓）、工程大氣壓（atat）、米水柱（）、米水柱（mHmH2 2O O）、毫米汞柱）、毫米汞柱（mmHgmmHg）、巴（）、巴（barbar）等）等換算關(guān)系如下：換算關(guān)系如下： 1atm=1.0131atm=1.01310

6、105 5Pa=760mmHg Pa=760mmHg =1.033at=10.33mH =1.033at=10.33mH2 2O O 1at=1kgf/cm1at=1kgf/cm2 2=9.81=9.8110104 4Pa=10mHPa=10mH2 2O O =735.6mmHg =735.6mmHg 壓強(qiáng)也可以用流體柱表示：教材有壓強(qiáng)也可以用流體柱表示：教材有化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 15表壓表壓絕壓絕壓真空度真空度表壓強(qiáng)表壓強(qiáng)表壓表壓化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 16壓力表化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 17真空表化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 1825033330.594

7、5033775化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 19三、粘性及牛頓粘性定律化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 20三、粘性及牛頓粘性定律 uu=0yx 為什么為什么有分層流有分層流動(dòng)的現(xiàn)象動(dòng)的現(xiàn)象？ 流體具有流體具有粘粘性性，流動(dòng)流體，流動(dòng)流體內(nèi)部存在內(nèi)部存在內(nèi)摩內(nèi)摩擦力擦力或或粘滯力粘滯力 dyu+duu粘性化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 21內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的原因內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的原因dydu 大量實(shí)驗(yàn)大量實(shí)驗(yàn) 牛頓粘性定律牛頓粘性定律 動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度簡稱簡稱粘度粘度 單位面積上的單位面積上的內(nèi)摩擦應(yīng)力（剪應(yīng)力）內(nèi)摩擦應(yīng)力（剪應(yīng)力） 速度梯度速度梯度 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 22粘粘

8、度度 sPamsmmNdydv/)/(/2 GLT ,化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 23 * *影響粘度的因素影響粘度的因素* *： 液體的粘度隨溫度的升高而下降液體的粘度隨溫度的升高而下降 氣體的粘度溫度的升高而升高氣體的粘度溫度的升高而升高混合物的粘度：混合物的粘度： 氣體混合物：氣體混合物：液體混合物：液體混合物： 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 24四、流量與流速四、流量與流速1.流量流量流體在流動(dòng)時(shí)，每單位時(shí)間內(nèi)通流體在流動(dòng)時(shí)，每單位時(shí)間內(nèi)通過管道任一截面的流體量，稱為過管道任一截面的流體量，稱為流體的流體的流量流量。如果流體量用流體的質(zhì)量來度量，如果流體量用流體的質(zhì)量來度量，

9、則稱為則稱為質(zhì)量流量質(zhì)量流量，用用q qm m表示，單位是表示，單位是kg/skg/s；如果流體量用流體的體積來度量，則稱如果流體量用流體的體積來度量，則稱為為體積流量體積流量，用用q qv v表示，單位是表示，單位是m m3 3/s/s。兩。兩者的關(guān)系是：者的關(guān)系是： q qm mqqv v 式中式中 是相同條件下流體的密度，是相同條件下流體的密度，單位是單位是kg/m3?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 252.流速流速單位時(shí)間內(nèi)，流體在流動(dòng)方向上經(jīng)過單位時(shí)間內(nèi)，流體在流動(dòng)方向上經(jīng)過的距離叫流體的的距離叫流體的流速流速。在流體輸送。在流體輸送中所說的流速，通常指整個(gè)流通截中所說的流速，通常

10、指整個(gè)流通截面上流速的平均值，用面上流速的平均值，用u u表示，單位表示，單位是是m/sm/s。平均流速可以用下式計(jì)算：。平均流速可以用下式計(jì)算：化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 26 （1） 流量 smqV/3skgqqVm/smAqAqumV/)/(2smkguAuAAqGm質(zhì)量流量：質(zhì)量流量：（2） 流速質(zhì)量流速：管內(nèi)流體流速分布平均速度：體積流量：體積流量：流量與流速關(guān)系流量與流速關(guān)系化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 27由于流體具有粘性，流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，同一流通由于流體具有粘性，流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，同一流通截面上各點(diǎn)的流速是不同的，越靠近管壁，流速越截面上各點(diǎn)的流速是不同的，越靠近管壁，流速越小，中心的流速最大。小，中心的流速最大?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 28體積流量：體積流量：質(zhì)量流量質(zhì)量流量：平均速度：平均速度：質(zhì)量流速：質(zhì)量流速：smqV/3skgq