制药化工原理:第一章第三节流体流动现象
- 格式:ppt
- 大小:711.00 KB
- 文档页数:25
第一章流体流动质点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。
连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察,描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况,如空间各点的速度、压强、密度等,即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。
定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p不随时间而变化。
轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线,是拉格朗日法考察的结果。
流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线,是欧拉法考察的结果。
系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。
控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零,而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。
通常液体的粘度随温度增加而减小,因为液体分子间距离较小,以分子间的引力为主。
气体的粘度随温度上升而增大,因为气体分子间距离较大,以分子的热运动为主。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。
有关的称为可压缩流体,无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原那么的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性,即是否存在流体质点的脉动性。
稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反响。
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。
边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。
边界层别离现象在逆压强梯度下,因外层流体的动量来不及传给边界层,而形成边界层脱体的现象。
化工原理〔上〕各章主要知识点三大守恒定律:质量守恒定律——物料衡算;能量守恒定律——能量衡算;动量守恒定律——动量衡算第一节 流体静止的根本方程一、密度1. 气体密度:RTpM V m ==ρ2. 液体均相混合物密度:nma a a ρρρρn22111+++=〔m ρ—混合液体的密度,a —各组分质量分数,n ρ—各组分密度〕3. 气体混合物密度:n n mρϕρϕρϕρ+++= 2211〔m ρ—混合气体的密度,ϕ—各组分体积分数〕4. 压力或温度改变时,密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体〔液体〕;假设有显著的改变那么称为可压缩流体〔气体〕。
二、.压力表示方法1、常见压力单位及其换算关系:mmHg O mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012=====2、压力的两种基准表示:绝压〔以绝对真空为基准〕、表压〔真空度〕〔以当地大气压为基准,由压力表或真空表测出〕 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压三、流体静力学方程1、静止流体内部任一点的压力,称为该点的经压力,其特点为: 〔1〕从各方向作用于某点上的静压力相等;〔2〕静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面;〔3〕在重力场中,同一水平面面上各点的静压力相等,高度不同的水平面的经压力岁位置的上下而变化。
2、流体静力学方程〔适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体〕)(2112z z g p p -+=ρ)(2121z z g pg p -+=ρρ p z gp=ρ〔容器内盛液体,上部与大气相通,g p ρ/—静压头,“头〞—液位高度,p z —位压头 或位头〕上式说明:静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关,所在位置与低那么压力愈大。
四、流体静力学方程的应用 1、U 形管压差计指示液要与被测流体不互溶,且其密度比被测流体的大。
测量液体:)()(12021z z g gR p p -+-=-ρρρ测量气体:gR p p 021ρ=-2、双液体U 形管压差计 gR p p )(1221ρρ-=-第二节 流体流动的根本方程一、根本概念1、体积流量〔流量s V 〕:流体单位时间内流过管路任意流量截面〔管路横截面〕的体积。
化工原理—第一章流体流动流体流动是化工工程中的重要内容之一,是指在一定的条件下,流体沿特定的路径进行移动的现象。
流体流动在化工工程中有着广泛的应用,例如在管道输送、搅拌、混合、分离等过程中都会涉及到流体的流动。
流体流动的研究内容主要包括流体的运动规律、流体的运动特性以及流体流动对设备和工艺的影响等方面。
在化工原理中,主要关注的是流体的运动规律和运动特性,以便更好地了解流体的性质和行为。
在理解流体流动性质前,首先需要了解流体分子的间隙结构。
一般来说,液体的分子之间距离较小,存在着较强的分子间吸引力,因此液体的分子有较强的凝聚力,可以形成一定的表面张力。
而气体的分子之间距离较大,分子间的相互作用力比较弱,因此气体的分子呈现无规则的运动状态。
流体流动有两种基本形式,即连续流动和非连续流动。
连续流动是指流体在管道或通道内以连续的形式流动,比较常见的有层流和湍流两种形式。
层流是指流体在管道中以层层相叠的方式流动,流速和流向都比较均匀,流线呈现平行或近似平行的形式。
层流特点是流动稳定,流速变化不大,并且流体分子之间相互滑动。
而湍流是指流体在管道中以旋转、交换和混合的方式流动,流速和流向变化较大,流线呈现随机分布的形式。
湍流特点是流动动荡,能量损失较大,并且流体分子之间会发生相互的碰撞。
流体流动的运动规律受到多种因素的影响,其中包括流体的黏度、密度、流速、管道尺寸、摩擦力等。
黏度是流体流动中的一个重要参数,它反映了流体内部分子之间相互作用的强度。
密度是流体流动中的另一个重要参数,它反映了单位体积内流体分子的数量。
流速是指流体单位时间内通过其中一横截面的体积。
流体流动对设备和工艺的影响也十分重要。
例如在管道输送过程中,流体的流速和流体动能的传递与损失会影响到输送效果和能耗;在搅拌过程中,流体的流动对传质和传热起着重要作用;在分离过程中,流体的流动会影响到分离设备的设计和操作。
因此,对流体流动的研究和掌握对于化工工程的设计和操作都具有重要意义。
化⼯原理第⼀章主要内容第⼀章流体流动流体:⽓体和液体统称流体。
流体的特点:具有流动性;其形状随容器形状⽽变化;受外⼒作⽤时内部产⽣相对运动。
质点:⼤量分⼦构成的集团。
第⼀节流体静⽌的基本⽅程静⽌流体的规律:流体在重⼒作⽤下内部压⼒的变化规律。
⼀、流体的密度ρ1. 定义:单位体积的流体所具有的质量,kg/m 3。
2. 影响ρ的主要因素液体:ρ=f(t),不可压缩流体⽓体:ρ=f(t ,p),可压缩流体3.⽓体密度的计算4.混合物的密度5.与密度相关的⼏个物理量⽐容υ⽐重(相对密度) d ⼆、压⼒p 的表⽰⽅法定义:垂直作⽤于流体单位⾯积上的⼒ 1atm=760mmHg=1.013×105Pa=1.033kgf/cm 2 =10.33mH2O 1at=735.6mmHg=9.807×105Pa =1kgf/cm 2 =10mH20 表压 = 绝对压⼒ - ⼤⽓压⼒真空度 = ⼤⽓压⼒ - 绝对压⼒三、流体静⼒学⽅程特点:各向相等性;内法线⽅向性;在重⼒场中,同⼀⽔平⾯上各点的静压⼒相等,但其值随着点的位置⾼低变化。
1、⽅程的推导 2、⽅程的讨论液体内部压强 P 随 P 0 和 h ⽽改变的; P ∝h ,静⽌的连通的同⼀种液体内同⼀⽔平⾯上各点的压强相等;当P 0改变时,液体内部的压⼒也随之发⽣相同的改变;⽅程成⽴条件为静⽌的、单⼀的、连续的不可压缩流体;h=(P-P 0)/ρg ,液柱⾼可表⽰压差,需指明何种液体。
3、静⼒学⽅程的应⽤ (1)压⼒与压差的测量 U 型管压差计微差压差计(2)液位的测定(3)液封⾼度的计算 m Vρ=(),f t p ρ=4.220M =ρ000T p p T ρρ=PM RT ρ=12121n m n a a a ρρρρ=+++1122......m n nρρ?ρ?ρ?=+++mm PM RTρ=1/νρ=41/,gh p p ρ+=0()12A C P P gR ρρ-=-() gz21A B A gR P P ρρρ+-=-第⼆节流体流动的基本⽅程⼀、基本概念(⼀)流量与流速1.流量:单位时间流过管道任⼀截⾯的流体量。