文档介绍：第一章流体流动
第一节流体流动中的作用力
Key Words: Fluid flow, Shear stress, Fluid statics, Density,Viscosity, Pressure
管道输送
化工过程中的流体流动多相流
单元操作中流动现象
一、体积力和密度:r = m/V
p T
液体基本不变稍有变化
气体改变改变
理气
混合密度: 体积分率:XV1 XV2
气体: (1m3为基准)总质量=A+B+C
液体:1Kg混合液为基准, 质量分率:X w1 X w2
=A+B+C
二、压力:
1atm=×105 N/m2 =(水柱),760mmHg
压力表:表压=绝压-大气压
真空表:真空度=大气压-绝压=-表压
[确切标明(表)、(绝)、(真)]
三、剪力、剪应力、粘度:
流体沿固体表面流过存在速度分布:
m:动力粘度、粘性系数
牛顿型
塑性
非牛顿型假塑性
涨塑性
粘度:
T↑液体↓,气体↑
P↑基本不变基本不变 40atm以上考虑变化
混合粘度:①不缔合混合液体()
②低压下混合气体
第二节流体静力学方程
一、静力学基本方程:
方向→与作用面垂直
静压力各方向作用于一点的静压力相同
同一水平面各点静压力相等(均一流体)
对于Z方向微元:
不可压缩液体:
1、不可压缩流体
条件: 2、静止
3、单一连续流体
结论: 单一流体连续时→同一水平面静压力相等
间断、非单一流体→逐段传递压力关系
二、流体静力学方程的应用:
1、压差计:
微差压差计
①
②
R很大时,液面相似
例:,,若
=+= (表)
2、液面计:
3、液封
4、液体在离心力场内的静力学平衡
流体流动的基本方程
Key Words: Mass flow rate, Volumetric flow rate, Velocity, Mass velocity, Equation of continuity, Bernoulli equation, Potential energy, ic energy, Loss of mechanical energy, Work
流量与流速:
体积流量:,质量流量:
流速:, 质量流速:
管路流速: ~3 m/s, 气体10~30 m/s
综合考虑:流量« 生产任务; 流速、动力、设备、工艺
连续性方程:
流动系统→各截面上:。
若圆管
三、总能量衡算和柏努利方程:稳定流动体系中讨论
1、与流体有关的能量形式和总能量衡算
内能, 位能, 动能,静压能(流动功)
流体进入划定体积需要对抗压力作功,所作功转化为流体静压能带入划定体积。
质量为m、体积为V的流体,进入划定体积
上游压力: ;
所行距离:; _
功: 流动中存在
总能量:;
外界输入: ,
对两个不同截面:
2、柏努利(Bernoulli)方程式:
单位质量流体
(比容)
根据热力学第一定律:W: 膨胀功;Q: 两部分®环境Qe 和阻力消耗
不可压缩流体:
对于理想流体:,无外功,
3、讨论
¬代表能量的转化:对于理想流体=const.;
­实际流体(非理想)系统能量随流动↓,实际流体的流动条件>E出或We>0;
®Z,p,u,状态函数,We,过程函数;
¯当,,,静力学方程;
°三种不同形式 gZ, rgZ, Z
(J/kg),(N/m2),(m)(流体柱) <表压><绝压>
±可压缩流体(p1-p2)/p1 > 10%。
4、使用条件:
a、稳定流动
b、计算空间连续,不可压缩
c、截面选定:缓变均匀流
d、单位一致性
e、管内流动为平均值
四、柏努利方程的应用:
画图
计算步骤:截面选取: ①从上游到下游,1-1 2-2
②沿流动方向
③计算1-1,2-2间的We 和 h f
基准水平面
单位
Δ压差计读数
R:A、B两处位能与静压能总和之差。
均匀管路:
* 水平管:压测管指示为静压差
* 均匀管路:压测管指示为(不一定水平)
Δ截面选取:
水池:
1-1: Z=0, p=0, u=0
水池内管外:
Z=-h, p=rhg, u=0
喷口出口(内):