第第11章章流体流动与输送机械流体流动与输送机械书P51.1概述1.2流体静力学1.3流体流动的基本方程1.4流体流动的内部结构1.5流体流动阻力1.6管路计算1.7流速与流量的测量1.8流体输送机械109:301.11.1概概述述书P5-91.1.1研究流体流动问题的重要性流体是气体与液体的总称。●流体流动与输送是最普遍的化工单元操作之一；●是研究其它化工单元操作的重要基础。209:30309:30409:301.1.2连续性假定假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。●质点：由大量分子构成的微团。●质点特征：其尺寸远小于设备尺寸；远大于分子自由程长度。●该假定的工程意义：利用微积分和连续函数来描述流体的各种参数。509:301.1.3流体的特征●具有流动性●无固定形状，随容器形状而变化●压缩性流体不可压缩流体可压缩流体液体气体609:301.1.4流体流动中的作用力●质量力:作用于流体每个质点上的力，其大小与流体的质量成正比，如重力、离心力等。●表面力：通过直接接触而作用于流体表面的力，其大小与流体的表面积成正比。压力压力：垂直于表面的法向力；剪切力：平行于表面的切向力。剪切力709:301.1.5质量力与密度一、定义mρ=kg/mkg/m3V二、单组分ρρf=(,)pT●液体ρ仅随T变化（极高p除外），从手册中查得809:30●气体ρpM当p不太高、T不太低时ρ=RT单位和数值对应K注意：手册中查得的气体ρ是在一定p与T下的值，若条件不同，则ρ需换算。pT0ρ=ρ0p0TM在1atm，0℃时（标准态）：ρ=o22.4909:30三、混合物ρ●混合气体ρm=1ρφ1+ρφ2+2L+ρnφn体积分数pM或者ρ=mmRT平均分子量MMm=1y1+M2+2yL+nnMy体积（摩尔）分数1009:30●混合液体1a1a2an假设各组分在混合前后体积不变=++L+ρmρ1ρ2nρ质量分数四、比容V1v==m3/kgmρ五、相对密度（比重）ρρd==ρ4°C水10001109:301.1.6压力流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，习惯上又称为压力。一、单位SI制：N/m2或Pa或以流体柱高度表示：p=ρgh注意：用液柱高度表示p时，必须指明流体的种类1标准大气压的换算关系：51atm=1.013×10Pa=760mmHg=10.33mH2O1209:30二、表示方法●绝对压力——以绝对真空为基准测得的p●表压或真空度——以当地大气压为基准测得的p表压=绝对压力－大气压力真空度=大气压力－绝对压力p1表压大气压真空度p绝对压力p2绝对压力绝对真空1309:30●●工程上测量压力p>大气压，用压力表；p<大气压，用真空表。●●真空度越高，绝对压力越低；真空度又是表压的负值，因此真空度又称为负压。●●当压力大小用表压或真空度表示时，应注明；还应指明当地大气压。思考题：（1）某设备上安装的真空表读数为700mmHg，此设备的绝压=Pa，其表压=mmHg；已知当地大气压为730mmHg。（2）表压为200kPa、温度为25°Ｃ空气ρ＝kg/m3。1409:30FFu1.1.7剪切力与粘度y·一、流体内部质点的运动状况u·u=0（1）流体内部质点存在相对运动。（2）某些情况下，流体可视为分层流动的；在流动过程中，离固定板近的流体层或质点速度慢，远则快。（3）相邻两流体层间的相互作用形成了流体的内摩擦力，流体流动时为了克服内摩擦需要消耗机械能。（4）内摩擦力是一种平行于流体微元表面的力。1509:301609:30二、牛顿粘性定律FFuFd&uyτ==μ·Adyu·u=0式中：F——内摩擦力，N；τ——剪应力，Pa；d&u法向速度梯度，；dy——法向速度梯度，1/s；μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s。1709:30ùdydù圆形直管内：壁处dù/dy=max，τ=max管中心处dù/dy=0，τ=01809:30●●牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿粘性定律的流体。●●非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。●●理想流体：无粘性的流体（μ=0）。