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化工原理第一章流体流动PPT


10.33mH 2O 1.0133bar 1.0133 105 Pa
2、压强的表示方法
10mH 2O 0.9807bar 9.807 10 4 Pa
流体体系的真实压强称为绝对压强。 1)绝对压强(绝压): (以真空为基准)。 2)表压 强(表压):压力上读取的压强值称为表压。 (以大气压力为基准) 表压强=绝对压强-大气压强 3)真空度: 真空表上读取的压强值称为真空度。 (以大气压力为基准)
例如:标况下的空气,
M 29 3 0 1.29kg / m 22.4 22.4
操作条件下(T, P)下的密度:
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p T0 0 p0 T
1.2.2、流体的比容
V 1 v m
SI单位
m3 / kg
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1.2.3流体的粘度
1. 牛顿粘性定律
2)粘度与温度、压强的关系 a) 液体的粘度随温度升高而减小,压强变化时,液体的粘度 基本不变。 b)气体的粘度随温度升高而增大,随压强增加而增加的很少。
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3)粘度的单位 在SI制中:
2 N .S N / m 2 (m / s) m du / dy m
在图1-4中的两个垂直位置2 和 1 之间对上式作定积分
1 dp z1 - gdz z 2 p2
p
J/k g
由于 和 g 是常数,故 p1 p2 z1 g z2 g (1-5)
p2 p1 g ( z1 z 2 )
P a
(1-5a)
图1-4 静止液体内压力的分布
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2、流体的特征
(1)流动性; (2)无固定形状,随容器形状而变化 (3)受外力作用时内部产生相对运动。
(二)、连续介质假定
(1)流体质点:由大量分子构成的微团,其尺寸远小于设 备尺寸,但却远大于分子自由程。 (2)连续介质:质点在流体内部紧紧相连,彼此间没有间 隙,即流体充满所占空间。
不服从牛顿粘性定律的流体,称非牛顿型流体,如泥浆等
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第 一 章 流 体 流 动及 输送
1.3 流体静力学
1.3.1 流体的压力
1.3.2 流体静力学方程 1.3.3 流体静力学方程的应用
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1.3.1 流体的静压强
1、压强的定义
流体的单位表面积上所受的压力,称为流体的静压强, 简称压强。
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(2)表面力 表面力与作用的表面积成正比。单
位面积上的表面力称之为应力。 ①垂直于表面的力F,称为压力(法向力)。 单位面积上所受的压力称为压强p。
② 平行于表面的力F,称为剪力(切力)。
单位面积上所受的剪力称为剪应力τ。
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1.2 流体的物理性质 1.2.1、流体的密度
流体的内摩擦力:运动着的流体内部相邻两流体层间的作 用力。又称为粘滞力或粘性摩擦力。 ——流体阻力产生的依据
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u F S y
u F S y
剪应力:单位面积上的内摩擦力,以τ表示。
F u S y
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适用于u与y成直线关系
Байду номын сангаас
du dy
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真空度=大气压强-绝对压强=-表压
绝对压强、真空度、表压强的关系为 A 表 压 强 大气压强线 绝 真空度 对 B 压 强 绝对压强 绝对零压线 当用表压或真空度来表示压强时,应分别注明。
如:4×103Pa(真空度)、200KPa(表压)。
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1.3.2、流体静力学基本方程式推导
式中:
——牛顿粘性定 律
du 速度梯度 : dy
比例系数,它的值随流体的不同而不同,流 :
体的粘性愈大,其值愈大,称为粘性系数或动力粘度,简
称粘度。
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2、流体的粘度
1)物理意义


du dy
促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。
粘度总是与速度梯度相联系,只有在运动时才显现出来
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(3)在研究流体流动时,常摆脱复杂的分子运动 和分子 间相互作用,从宏观角度出发,将流体视为由无数流体质 点(或微团)组成的连续介质。
(三)作用在流体上的力
任取一微元体积流体作为研究对象,进行受力分析,它受 到的力有质量力(体积力)和表面力两类。 (1)质量力(体积力) 与流体的质量成正比,质量力对于均质流体也称为 体积力。如 重力和离心力
若将图1-4中的点1移至液面上(压强为p0),则式1-5a变为:
p2 p0 gh
P p A
SI制单位:N/m2,即Pa。
其它常用单位有:
atm(标准大气压)、工程大气压kgf/cm2、bar;流体柱高 度(mmH2O,mmHg等)。
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换算关系为: 1atm 1.033kgf / cm 2 760mmHg
1工程大气压 1kgf / cm 2 735.6mmHg
1. 密度定义
单位体积的流体所具有的质量,ρ; SI单位kg/m3。
m V
2. 影响ρ的主要因素
f t , p
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液体:
气体:
f t
——不可压缩性流体
f t , p ——可压缩性流体
3.气体密度的计算
M 理想气体在标况下的密度为: 0 22.4
第一节
流体的概述
(一)、流体的分类和特征
1、分类 气体(含蒸汽)和液体统称流体
(1)按状态:气体、液体和超临界流体 (2)按可压缩性:不可压缩性流体、可压缩性流体 (3)按是否可忽略分子间作用力: 理想流体、 粘性(实 际)流体 (4)按流变特性(剪力与速度梯度之间的关系): 牛顿型流体、非牛顿型流体
Pa.S
在物理单位制中,
g dyn / cm 2 dyn.s P ( 泊) 2 cm s cm du / dy cm.s
cm
SI单位制和物理单位制粘度单位的换算关系为:
1Pa s 1000CP 10P
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实验证明,气体及水、溶济、甘油等液体服从牛顿粘性定律 ,此类流体统称为牛顿型流体
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