1.2 流体静力学基本方程式.ppt

化工原理 多媒体课件化学化工学院 第1章流体流动1 2流体静力学基本方程式 小区供水示意动画 1 2流体静力学基本方程式 1 2 1流体的静压强1 2 2流体静力学基本方程式压力与压强差的测量1 2 3流体静力学基本方程式的应用液位的测量液封高度的计算 1 2 1静止流体的压力 1 定义 其中 P为流体静压强 俗称压力 Pa为垂直作用于流体表面的压力 N为面积 m22 绝对压强 表压强 大气压强 真空度大气压强绝对压强 流体的真实压强 以绝对零压为起点计算的压强 表压强 被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值 真空度 被测流体的绝对压强低于大气压强的数值 绝对压强 大气压强 表压强绝对压强 大气压 真空度 表压与真空度的动画 图2 1 3 常用数据和单位 1 2 2流体静力学基本方程式 静止流体内部压力 压强 变化的规律 从各个方向作用于某一点上的流体静压力相等 特点 若通过该点指向一作用平面 则压力的方向垂直于此面 在重力场中 同一水平面上各点的流体静压力相等 1 公式推导 向上作用于薄层下底的总压力 P dp A三力作用 向下作用于薄层上底的总压力PA 向下作用的重力流体静止 三力之和为零 图2 2 讨论 P0一定 P大小与流体有关 同一高度z相同 P相同 当P0改变 流体内各点的压力P也发生同样大小的改变 压差大小可用高度表示 2 流体静力学基本方程式的其它表达式 能量表达式 液柱高度表达式 压头式中 1 2 3流体静力学基本方程式的应用 图2 3U管压差计 1 测量压强及压差 压差计 U管压差计 单指示液 倾斜式压差计 图2 4倾斜式压差计 微差式压差计 双指示液 图2 5微差压差计 若双液体指示液的密度充分接近 将使下方指示液的高差得到充分的放大 本例中以40 的酒精水溶液和煤油作双液体指示液 新读数可提高为原单一指示液酒精的13 14倍 2 测量液面或液位高度 液面计或液位计 有两种情况 直接测量和远距离测量液位 直接测量液面的连通器 见图2 6 远距离测量液位装置 见图2 7 图2 7远距离测量液位 确定液封高度 图2 6测量液位的连通器 图2 8冷凝器 4 倾析器 图2 9倾析器 互不相溶且密度不同的液体混合物 可在倾析器中进行分层 使两种液体互相分离 如图2 9 按静力学方程 考虑A点和B点有 考虑B点和C点 两式相等 经整理后得 因此 形管的高度应为 5 稳压高位槽 恒速装置 对于B C两点列静力学方程式可得 对于D点列静力学方程式可得 上式表明 只要液面不低于B 为定值 则维持不变 从而使流量稳定 本讲要点 1 学习流体力学的目的在于分析与解决流体流动问题 并为各单元操作的学习提供理论依据 流体流动原理是物理力学对流体流动现象的应用与发展 2 压强具有点特性 流体静力学就是研究重力场中 静止流体内部静压强的分布规律 3 对流体元 或流体柱 运用受力平衡原理 可以得到流体静力学方程 流体静力学方程表明静止流体内部压强分布规律或机械能守恒原理 4 与位能基准一样 静压强也有基准 工程上常用绝压和表压两种基准 在同一计算中 应注意使用统一的压强基准 5