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第二讲流体流动-1

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化工原理(华理)-流体流动- [考研大题]

化工原理(华理)-流体流动- [考研大题]
hf = ∆p l u2 = h1 − h2 = λ ρg d 2g Q u ↓⇒（h1 − h2 ) ↓
2、B阀关小，u↓，上游压力↑ 所以h1↑, h2↑
hf = ∆p l u2 = h1 − h2 = λ ρg d 2g Q u ↓⇒（h1 − h2 ) ↓
判断： 已知管道有阻塞 ①判断上游、下游？ ②判断阻塞位置？ 管道发生异常，应在P1 和P2之间。 管道阻塞，阻力增大， 上 游 P ↑ ,下 游 P ↓ 所以，流体流动从P1→P2
Pa + 65334.6 = Pa + ( 1.5 + 0.02 uB = 3.85 m / s
（1）阀门部分开，PB压力变化
35 + 1.5 1000 2 )× uB 0.1 2
ρ 2 u + ρΣh f1−2 2 2
p B '＝ Pa ＋13600 × 9 .81 × 0 . 4－1000 × 9 .81 × 1 .4＝ Pa ＋ 39632 . 4
判断：
ζ1 ↑ , qV__,qV1__, qV2__,qV3__ 阀门1关小，支管流量↓，总流量↓
平行管路h f 相等，h f 1 = h f 2 = h f 3 h f 1 ↑⇒ h f 2 = λ l u2 , h f 2 ↑⇒ u 2 ↑∴ qv 2 ↑ d 2
2
3
结论 ： 支路中 局部 阻 力 系数 ↑， 如 阀门 关 小 该 支 管内 流量↓， 总 管 流 量 ↓， 其余 支 路流 量 ↑， 阀门 上游 压力 ↑， 下 游压 力 ↓。 这个规 律具 有 普 遍性 。
流体在均匀直管内作定态流动，平均速度沿流程保持 定值，并不因内摩擦而减速
实际流体
He + z1 g +

第二章流体流动PPT精品文档46页

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叶轮的类型

蔽式叶轮：适用于输送清洁液体
敞式和半蔽式叶轮：流道不易堵塞，适用于输送含 有固体颗粒的液体悬浮液，效率低。
按吸液方式：单吸式、双吸式。
后盖板 平衡孔
单吸(a式)
双吸式
单吸式与双吸式叶轮
单吸式：结构简单，液体从叶轮一侧被吸入。
双吸式：吸液能力大，基本上消除轴向推力。
（4 ）轴封装置 ----减少泵内高压液体外流，或防止空
（2）泵理论压头与叶片弯曲方向的关系
叶片形式：径向，前弯，后弯
径向叶片： 2 90
后弯叶片： 2 90
H
与
Q
无关
H与Q降低
前弯叶片： 2 90
H与Q增加
w2
c2
w2
c2
w2
c2
α2 u2
α2 u2
α2 u2
(a)
(b)
(c)
叶片弯曲方向及其速度三角形
c
前弯叶片：压力头小于动
H∞
β 2 ＞90
压头，冲击损失大。
Hc2u gu2
c2u2cos2
g
—— 离心泵基本方程
3.离心泵基本方程的讨论
H f (泵结构，流)量
（1） 离心泵理论流量Q对理论压头H∞的影响
Q 2r 2 b 2 c 2 s in 2 2r 2 b 2 c 2 r
H u2g c2uu2(u2cg 2rctg2)
H 1 g u 2 22 Q r2 b 22c ut2 g 1 g r222 Q b 2ct2 g
气侵入泵内
填料密封
填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维 和膨胀石墨等，填料不能压得过紧，也不能压得过
松，应以压盖调节到有液体成滴状向外渗透。

《流体流动》PPT课件

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解：取高位槽液面为1-1截面，
虹吸管出口内侧截面为2-2截面，
1
并以2-2为基准面。列柏氏方程得：
gz1+u12/2+p1/ρ+we= gz2+u22/2+p2/ ρ +hf 2
上式说明：
＊当ρ0 、ρ一定时，ΔP 仅与 R 有关。 ＊若两测压点不在同一水平面上，则R（ρ0 –ρ）g不是
真正的压强差，而是两被测截面上的虚拟压强差。
③ U型压差计适用范围
●斜管微压计、复式U型压差计等 2、液面测量 3、确定液封高度
作业：
第三节 管内流体流动基本方程
流体流动的规律主要是指流体的流速、压强等 运动参数在流体流动过程中的变化规律。
gz1+ u12/2 + p1/ρ > gz2+ u22/2 + p2/ρ
将（U2 - U1 ）用Σh f表示
∴gz1+u12/2 +p1/ρ= gz2+ u22/2 + p2/ρ+Σh f
(A)
gz1+u12/2+p1/ρ+We=gz2+u22/2+p2/ρ+Σh f
(B)
以上(A) (B)两式均称为机械能衡算式。
4、定态流动与非定态流动
定态流动是指点的速度ux、uy、uz及压强p均为与时 间无关的常数。
即：
定态流动 u = f（x、y、z）
非定态流动 u = f （x、y、z、τ）
u = f（x、y、z、τ）
u = f （x、y、z）
5、运动的描述方法
①拉格朗日法： 描述同一质点在不同时刻的状态。 （物理学中考察单个固体质点时用）

流体流动PPT课件

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N [ p] m2 Pa
记：常见的压力单位及它们之间的换算关系 1atm =101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa =10330kgf/m2=1.033kgf/cm2 =10.33mH2O =760mmHg
1at（工程大气压）= 1kgf/cm2 =9.807×104 N/m2(Pa) =10 mH2O =735.6 mmHg
1.1.1 流体的密度ρ
m
V
f ( p, t)
kg/m3（SI制）
不可压缩流体：压力改变时其密度随压力改变很小的流体。 可压缩流体：压力改变时其密度随压力改变有显著变化的
流体。
液体：ρ= f ( T ) 不可压缩流体 (Imcompressible Fluid) 气体：ρ= f ( T ，p) 可压缩流体（Compressible Fluid）
例：真空蒸发操作中产生的水蒸气 往往送入混合冷凝器中与冷水直接 接触而冷凝,为维持操作的真空度, 冷凝器上方与真空泵相接,不时将 器内的不凝性气体抽走。同时,为 了防止外界空气由气压管漏入致使 设备内的真空度降低，因此,气压 管必须插入液封槽中，水即在管内 上升一定的高度h,这种措施即为液 封。若真空表的读数为80ka,试求 气压管中水上升的高度h。
T0 T
或
m nM pM
V V RT
注：以上3式只适用于理想气体
注意相对密度的概念
1.1.2 压力（压强）(Pressure)
1.1.2.1 压力的单位和定义
流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上 的力，严格地说应该称压强。称作用于整个面上的力 为总压力。
压力（小写） P 力（大写） p A 面积
流体流动
连续介质模型

《流体力学流动》课件

《流体力学流动》课件

五、流体与能源
海洋能源利用
探索海洋能源如潮汐能、海流能 的开发与利用。
水电站的工作原理
了解水电站如何将水流的动能转 化为电能。
热能发电的流程和原理
深入研究热能发电的流程和原理， 包括火力发电和核能发电。
流场的描述方法
介绍流体的流动方式和描述 流场的方法。
二、流体的运动学
1
流速和流线
了解流体的速度和流体粒子的轨迹。
2
流体粒子的运动轨迹
探究流体粒子在流场中的运动方式和路径。
3
涡旋和涡量
深入研究涡旋的形成以及涡量的衡量。
三、流体的动力学
1
动能和压力能
介绍流体中的动能和压力能的概念及其应用。
2
Bernoulli方程
学习Bernoulli方程及其在流体力学中的应用。
Hale Waihona Puke 3Navier-Stokes方程
深入研究Navier-Stokes方程，理解流体动量守恒的数学描述。
四、流体的实际流动问题
空气动力学
探索空气流动对飞行器和汽车等物体的影响。
水动力学
研究水流对船只、水坝等水上设施的影响与工程应用。
流体力学的应用
介绍流体力学在工业生产、自然灾害模拟等领域的应用。
《流体力学流动》PPT课 件
欢迎来到《流体力学流动》的PPT课件！这个课件将带你深入了解流体力学的 基础知识、运动学、动力学，以及实际应用和能源相关的内容。让我们开始 这次精彩的学习之旅吧！
一、流体力学基础知识
流体的定义
了解流体的基本特性和区别 于固体的特点。
流体的基本性质
探索流体的密度、粘度、表 面张力等属性。

第2节 流体流动的基本方程PPT课件

第2节 流体流动的基本方程PPT课件
单位质量流体在流动过程中所吸的热为：qe(J/kg)； 质量为m的流体所吸的热=mqe[J]。 当流体吸热时qe为正，流体放热时qe为负。
宾汉塑性流体剪应力与速度梯度的关系
四、连续性方程
在稳态流动系统中，对直径不同的管段做物料衡算
衡算范围：取管内壁截面1-1’与截面2-2’间的管段。对于
稳态流动：
ms1 ms2
m sVsuA
u1A 1 1u2A 2 2
如果把这一关系推广到管路系统的任一截面，有：
m S u 1 A 1 1 u 2 A 2 2 u A 常 数
AA
对于圆形管道， A d 2
4
u VS d2
4
d 4VS
u
——管道直径的计算式
二、稳态流动与非稳态流动
稳态流动：运动流体的流速、压强、密度等有关物理量 仅随位置而改变，而不随时间而改变
非稳态流动：上述物理量不仅随位置而且随时间变化的流 动。
三、牛顿粘性定律与流体的粘度
1. 牛顿粘性定律
粘流指数: n>1
涨塑性流体包括玉米粉、糖溶
液、含细粉浓度很高的水浆等
0
d u /d y
胀塑性流体剪应力与速度梯度的关系
3. 宾汉塑性流体
流体的应力与应变成线性关系，但存在一屈服应力 表观粘度值为一常数
τ
0
K
du dy
粘流指数:n=1
常见的宾汉塑性流体如牙 膏、肥皂、纸浆等。
0
d u /d y
③ 一般气体的粘度值远小于液体的粘度值
④ 流体的粘度是温度T的函数
气体：T↑，粘度↑ 液体：T↑，粘度↓
?
⑤ 流体的粘度值一般不随压力而变化
流体的分类：

流体流动1资料


2020/6/30
8
例1-3 如附图所示，管路由一段φ89×4mm的管1、 一段φ108×4mm的管2和两段φ57×3.5mm的分支 管3a及3b连接而成。若水以9×10-3m3/s的体积流量 流动，且在两段分支管内的流量相等，试求水在各 段管内的速度。
3a
1
2
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3b
9
❖ 解：A=πD2/4
VS——m3/s或m3/h 2.质量流量
单位时间内流经管道任意截面的流体质量。
mS——kg/s或kg/h。
二者关系： ms Vs
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2
二、流速 1. 流速 （平均流速）
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
u Vs
m/s
A
2. 质量流速
单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
G ms Vs u
AA
kg/（m2·s）
流量与流速的关系： ms Vs uA GA
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3
三、管径的估算 对于圆形管道：
费
总费用
用
d 4Vs
u 流量VS一般由生产任务决定。 流速选择：
操作费
设备费
u适宜
u
u ↑→ d ↓ →设备费用↓ 流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑
1kg流体具有的内能为U（J/kg）。
（2）位能 流体受重力作用在不同高度所具有的能量。
1kg的流体所具有的位能为zg（J/kg）。
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12
（3）动能 1kg的流体所具有的动能为
1 u 2 (J/kg) 2
（4）静压能
静压能= Fl pAV pV
A
VA

流体流动PPT课件


③流体温度不变，U1=U2 ； ④流体克服流动阻力损失的机械能为wf 。
p1


gz1
1 2
u12

we

p2

gz2

1 2
u22
w
f
阻力损失
（1-15）
令
he

we g
及hf

wf g
则：
压头损失
p1
g

z1

u12 2g

he

p2
g

z2

u22 2g
h f
（1-16）
以上两式为实际不可压缩流体稳定流动的机械能衡算式 对于可压缩流体由于密度不为常数，所以不可用。
注：若在输送过程中压力改变不大，气体也可按不可压 缩流体来处理。
理想气体的密度：标准状态（1atm，0 ℃ ）下 每kmol气体的体积为22.4 m3，则其密度为
理想气体标准状下 的密度，kg/ m3
气体的千摩尔质量
0

M 22.4
kg/kmol
理想气体T，p下的 密度，kg/ m30pp0p2
gz2

u22
2
p f
pa
全风压
压力降（阻力损失）
注：柏努利方程是针对理想流体而又无外功加入时的以 单位质量流体为衡算基准的机械能衡算式，实际流体的以单 位质量为衡算基准的机械能衡算式我们称为实际流体的柏努 利方程。
⑤ 对可压缩流体（如气体）
对可压缩流体，其ρ是随压力的变化而变化的，在流体 输送过程中，p是变化的，因此ρ也是变化的，但是对于短 距离输送，可把ρ看作常数，或者当
例：真空蒸发操作中产生的水蒸气 往往送入混合冷凝器中与冷水直接 接触而冷凝,为维持操作的真空度, 冷凝器上方与真空泵相接,不时将 器内的不凝性气体抽走。同时,为 了防止外界空气由气压管漏入致使 设备内的真空度降低，因此,气压 管必须插入液封槽中，水即在管内 上升一定的高度h,这种措施即为液 封。若真空表的读数为80ka,试求 气压管中水上升的高度h。

化工基础-第二章 流体流动解析

力。
p F A
SI制单位：N/m2，即Pa。
其它常用单位： atm（标准大气压）、工程大气压kgf/cm2 、
换算关系为： 1a流tm体(柱标高准度大（气m压m)=H12.O01，3m×1m0H5 gP等a ）=7。60
mmHg =10.33 mH2O =1.033公斤(力)/厘
2.压强的基准和米表2示形式
（2）理想流体：假设流体是一种无粘性，在流动中不产生
摩擦阻力的流体。理想流体是一种假设的概念,是对实际流
体在某些条件下的简化处理。实际流体：具有粘性，流动时
产生摩擦阻力。 理想气体可用状态方程：
pV nRT m RT M
理想液体符合拉乌尔定律
（3）定态流动：（稳定流动，定常流动）空间各点的状态不随 时间而变化，该流动称为定态流动。
时： f t, p 故气体的密度必须标明其状态。
当压强不太高，温度不太低时，可按理想气体来处理。
获得方法：（1）查物性数据手册 （2）公式计算：
由理想气体方程求得操作条件（T, P）下的密度
PV
nRT
m V
PM RT
对理想混合液体，(1kg)混合液体的体积等于各组分单独 存在时的体积之和，即
对低压混合气体
流体流动的考察方法
❖ 气体和液体统称为流体。流体的特性：流动性和可压缩性， 即没有固定形状，受到外力作用时内部产生相对运动；任何 流体皆可压缩。
❖ 流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。
❖ 不同的考察方法对流体流动情况的理解也不同。在物理化学 中（气体分子运动论）是考察单个分子的微观运动，分子的 运动是随机的、不规则的混乱运动，在某一方向上有时有分 子通过，有时没有。因此这种考察方法认为流体是不连续的 介质，所面对的运动是一种随机的运动，随机性导致问题。

《化工原理》第二讲 流体流动


三、流体的粘度(viscosity)
1、流体的粘性 牛顿实验
两无限大平行平板之间充满了静止的液体。将下板固定， 对上板施加一恒定外力，使上板以速度v0沿x方向作匀速运 动。
X
牛顿实验
X
发现：紧靠上板的液体粘附在其表面上而与之以相同的 速度v0向前运动；紧靠下板的液体，也因粘附作用而与下 板一起保持不动，而两板之间的液体，则由于粘滞作用 ，从上到下速度逐渐由大变小，直至为零。
理想流体:
当流体的粘性很小时,或运动的相对速度不大时, 所产的粘性力与其他类型的力相比可忽略不计, 可以把流体看成是无粘的,叫做理想流体。
三、流体的粘度(viscosity)
2、牛顿内摩擦定律
1、流体的粘性
(1)、流体粘性的定义及流体的内摩擦力
①流体粘性的定义： 流体内在的抗拒向前运动的特性，称为流体的粘性。 ②流体内摩擦力：
3、研究流体的前提条件Hale Waihona Puke 4、作用在流体上的力连续性假定
质量力与表面力
5、流体流动基本原理及流动规律在生产中有哪些应用？
1）、流体的输送 2）、压强、流速、流量的测量 3）、为强化设备提供适宜的流动条件
§1-1 流体的物理性质
二、流体的密度
1、密度的符号ρ、单位 2、液体的密度
const......................(1)
③流体内摩擦力F的影响因素： ⅰ与两流体层的速度Δu差成正比； ⅱ与两层的垂直距离Δy成反比； ⅲ与两层间的接触面积S成正比.即
宏观表象：固体有一定的体积和一定的形状；液体有一定的体积而无一定的形状， 有自由表面；气体无一定的体积也无一定的形状
流体的特点（流动性） （1）不能承受拉力； （2）不能承受剪切力
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化工常用单元操作
单元操作 流体输送 搅拌 过滤 沉降 固体流态化 加热, 加热,冷却 蒸发 气体吸收 液体精馏 萃取 吸附 干燥 目 的 流体的输送 混合或分离 非均相混合物分离 非均相混合物分离 固体颗粒的输送 升温,降温,改变相态 溶剂与不挥发性溶质的分离 均相混合物分离 均相混合物分离 均相混合物分离 均相混合物分离 去湿 物态 液或气 气—液 液—液 固—液 液—固 气—固 液—固 气—固 液—固 气—固 气或液 液 气 液 液 液或气 固体 原理 输入机械能 输入机械能 尺度不同的截留 密度差引起的沉降运动 输入机械能 利用温度差而传入或移出热量 供热以汽化溶剂 各组分在溶剂中溶解度的不同 各组分间挥发度的不同 各组分在溶剂中溶解度的不同 各组分在吸附剂中的吸附能力不同 供热汽化 传递过程 动量传递 动量传递 动量传递 动量传递 动量传递 热量传递 热量传递 质量传递 质量传递 质量传递 质量传递 热质同时传递
连续性假设: 连续性假设: 假定流体是由大量质点组成的,彼此之间没有空隙, 完全充满所占空间的连续介质. 质点: 质点 指的是一个含有大量分子的流体微团,其尺寸远小 于设备尺寸,但比起分子自由程却要大得多.
第一节流体及其主要性质 第一节流体及其主要性质
流体的物理性质
*
流体的密度
流体的相对密度(比重) * 流体的相对密度(比重)和比重指数 * 流体的粘度
液体——
——不可压缩流体
气体——
V ≠0 p
V ≠0 T
——可压缩流体
第一节流体及其主要性质 第一节流体及其主要性质 流体及其特点
液体:分子间距离小.所以分子间吸引力较大, 液体:分子间距离小.所以分子间吸引力较大,具 有一定的体积,在容器中能形成一定的自由表面. 有一定的体积,在容器中能形成一定的自由表面. 体积随温度,压力的变化很小,可视为不可压缩的 体积随温度,压力的变化很小,可视为不可压缩的 流体. 流体. 气体:没有一定的体积. 气体:没有一定的体积.总是充满容纳它的整个容 体积随温度,压力的变化较大,可视为可压缩 器.体积随温度,压力的变化较大,可视为可压缩 流体. 流体.
研究单元过程的四个基本工具
物料衡算: 物料衡算 质量守恒原理在化工过程中的应用 能量衡算: 能量衡算: 能量守恒原理在化工中的应用 相平衡关系: 相平衡关系:两相接触时在相间发生物质传递,直至各相的性 质 (如温度压力和组成等)不再变化为止.化工过程 进行的方向和极限. 过程速率:指单位时间通过某一指定面积的物质量或热量.主 过程速率 要决定过程设备的尺寸.化工过程进行的快慢.
第一节流体及其主要性质 第一节流体及其主要性质
流体流动规律是本门课程的重要基础,主要原因是: 流体流动规律是本门课程的重要基础,主要原因是: ① 流体的输送; 流体的输送; 压强,流速和流量的测量; ② 压强,流速和流量的测量; 为强化设备提供适宜的流动条件. ③ 为强化其主要性质 第一节流体及其主要性质
3. 流体的粘度 当流体流动的速度梯度等于1时,单位面积上由于流体的 粘性所产生的内摩擦力的大小.粘度的单位未Pas (SI制)或 P(泊,物理制). 4.流体的运动粘度
du τ = dy
υ= ρ
m2/s
y F B u
y u A u=0 x
平板间流体流速变化图
第二节 流体静力学
二,流体的压力 流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的静压强, 简称压强.工程上有时习惯称压力,用 p 表示.
d
t 4
ρ = ρ w
在欧美各国,常用15.6 C时纯水的密度作为参考物质计算 相对密度. 液体的相对密度.在石油行业常采用API (API度,或比重指 相对密度 数)表示油品的轻重.
141.5 API = 15.6 131.5 d 15.6
三,流体的粘度
1. 流体的粘性 流体抵抗相邻流体层发生相对运动的性质称为流体的 粘性. 2. 牛顿粘性定律
第一节流体及其主要性质 第一节流体及其主要性质
一,流体的密度 单位体积流体具有的质量称为密度,用符号ρ表示. 表示. 单位体积流体具有的质量称为密度,用符号 表示 1. 纯物质的密度 2. 混合物的密度
一,流体的密度
流
体 纯物质 混合物 纯物质 混合物
ρ=
ρ =
密度的确定方法
T p pM = ρ0 0 RT Tp 0
第一章 流体流动
流体及其主要性质 流体静力学基本方程式 * 机械能平衡方程式 机械能平衡方程式——柏努利方程 柏努利方程 阻力损失计算 * 复杂管路计算 流量测量
第一节 流体及其主要性质
——液体和气体统称为流体 液体和气体统称为流体. 流体 ——液体和气体统称为流体. V =0 p V ≠0 T
M =
气体
ρ =
n
Mp zR T
ρ = f (T, p)
液体
M p RT
∑
i =1
yi M i
查图表或测定
1
ρ = f (T)
ρm
=
n
∑
wi
i =1
ρi
二,流体的相对密度和比重指数
对于液体,其相对密度 相对密度是指该流体的密度与277.15K (即 相对密度 4C) 时纯水的密度之比,也称为流体的比重 比重. 比重
第二节 流体静力学
压力的基准: 压力的基准:
表压
20kPa(表)
当时当地大气压 真空度
绝对压力
20kPa(真)
绝对压力
20kPa(绝)
绝对真空
表压= 表压=绝对压力 -大气压力 真空度=大气压力-绝对压力=-表压 真空度=大气压力-绝对压力=-表压 =-
�