§2.1流体流动与输送.doc

第二章 流体流动与输送 本章共 页 本节共 页 流体的最大特点是：其质点几乎有无限的流动性，且几乎可以毫无阻力地将其形状分裂或改变。流体：液体不可压缩 气体可压缩在这里把压缩性视为气体与液体的主要区别点。1、流体静力学研究流体流动问题，不可能不涉及静止流体的问题。流体静止不过是流体运动的一种特殊形式。一、基本概念1、密度单位体积流体所具有的质量。用表示 kg/m3 （1）气体混合物的密度气体具有压缩性，它的密度随压强和温度的不同差别很大。在温度不太高、压力不太大时，气体的密度可近似地用理想气体状态方程式来处理。对于单一组分来说，PV=nRT= （2）标准状态：T0 =273 K，P0=101.3 kPa，V0=22.4 m3/kmol则 （n=1） 代入上式 （3）（3）式比（2）式用起来更为方便，且不易出差错。若为气体混合物，其密度可按平均分子量求算，因为气体中组分的含量为体积百分数，也就是mol %。平均分子量 Mm=M1x1+M2x2 + 代入（3）得, （4）2、比容单位质量流体所具有的体积 （5）比容与密度互为倒数，它多用于气体。3、压强液体垂直作用在单位面积上的力称为压强。表示压强的单位很多：在SI制中，压强的单位是N/m2，称为Pa。N=kgm/s2，在流体力学中，经常用液柱高度表示压强。Pa即 米液柱 （6）另外还有：大气压 、mmHg、mH2O 、kgf/cm2 等它们之间的关系1绝对大气压=101.325kPa=760mmHg=10.33mH2O=1.033kgf/cm21工程大气压=100kPa=735.6mmHg=10mH2O=1kgf/cm2（1）、压强的表示方法A、绝对压强凡是用绝对0压（即绝对真空）作为起点计算的压强，称为绝对压强。B、表压体系的压强比大气压高出的部分称为表压。 体系内： 绝对压=大气压+表压 表压=绝对压 - 大气压C.真空度体系的压强低于大气压的部分体系内： 绝对压=大气压 - 真空度 真空度=大气压 - 绝对压真空度是表压强的负值。（2）、三者之间的关系二、流体静力学基本方程式静止流体内部静压强的特点：（1）、静止流体内部任意一点各个方向作用于它的压强相等。（2）、静止流体内部同一水平面上，各点静压强相等。1、基本方程式的推导基准面取容器的底面液柱截面积=A向上作用的浮力= f2向下作用的力= f1液柱本身的质量：液柱本身的重力：平衡时 ， 两边除以底面积A ， m液柱 （7）上式即为流体静力学基本方程式。它表示了：在静止流体内部任意一水平面上压强的大小。2、基本方程式的使用条件（1）、静止的、连通的、同种流体的内部。（2）、也适用于气体。（虽然用液体导出）气体可压缩，随位置而变，但化工容器体积有限，的变化可忽略，故对于气体也适用。在同一水平面上，且连通的、静止的、同种流体的内部。，虽在同一水平面，又是连通的同种流体，但不是连通而又静止的同一流体，（3）、处于相对静止的流体也适用，水槽的截面积远大于吸水管的截面，槽内液位下降速度很小，可忽略，故槽内液体叫做相对静止。三、基本方程式的应用举例1、U型管压差计 对指示液A的要求 与被测流体不互溶 ， ，整理得 （8）若被测流体为气体，则 ，可忽略，上式可变为， 对（8）式进行讨论，a、若P1P2一定，（即两端压差一定）在一般情况下，尽量使h保持一定的高度，这样读取数据时误差小，且方便。B、若 希望 希望 c、通过（7）式的推导，可以看出 与U的粗细无关U型管两端的压差显示 与m的长短无关。与A、B两流体的密度差有关。与读数h有关。2、微差压差计（双液液柱压差计） 若所测量的压差很小，h就小，难读精确，为放大h数值，除选用、非常接近外，另一办法就是选用微差压差计。 (9) 推导: ， ，微差压差计主要用于测量系统两端的微小压强差。在相同的压强差时,它的读数h一般比U型管压差计放大几十倍。为了把测量误差控制在12%，U的直径d与扩大小室的