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 ① 直接测量液面的连通器(见图2-6) ② 远距离测量液位装置(见图2-7) 图2-7 远距离测量液位 pa ρ液gh pb ρ指gR h ρ指 R ρ液 第1章 流体流动 1.2 流体静力学基本方程式 《化工原理》多媒体课件 化学化工学院 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 1.2.3 流体静力学基本方程式的应用 压力与压强差的测量 液位的测量 液封高度的计算 . 1.2.1 静止流体的压力 右 图 为 一 U管 式 压 差 计 , 其 等 压 面 为 ab面 。 等压面的基本概念是:在连续、静止、均一 的流体中,同一水平面上的静压强相等。 pa p1 B g R z pb p2 Bgz AgR 因 pa pb , 故 p1 B g R z p2 Bgz AgR 特点: ② 若通过该点指向一作用平面,则压力的方向垂直于此面; ③ 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 ① 向上作用于薄层下底的总压力 (P+dp)A 三力作用 ② 向下作用于薄层上底的总压力 PA ③ 向下作用的重力 流体静止,三力之和为零 PA (Adz)g (P dP)A gAdz AdP dP gdz ① 能量表达式 PP0gz 微分:dPgdz Hale Waihona Puke Baidu P2dP P1 z1 gdz z2 P2P1 g(z1z2) P1 gz1 P2 gz2 J/kg 能量守恒表示式 ② 液柱高度表达式—压头 P1 gz1P2 gz2 m 式中 P g 表 示 流 体 的 静 压 头 z 表 示 流 体 的 位 头 . 1.2.3 流体静力学基本方程式的应用 1.测量压强及压差(压差计) ① U管压差计(单指示液) . 3.确定液封高度 h pa p ρ液 g p1 图2-6 测量液位的连通器 p pa 图2-8 冷凝器 . 4.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: p B p A H / 2 A g H / 2 B g 即 : p1 p2 A B gR A gR ( 对 气 体 而 言 B ) A . 图2-3 U管压差计 ② 倾斜式压差计 A1 h1 A2L h1 A2 A1 L h 2 L sin A1 p g h g h1 h2 gL A2 A1 sin KL K f , 0 .2 ,0 .4 ,0 .6 ,0 .8 z1 0,P1 P0 ; z2 z P P0 gz P2 P . 图2-2 讨论: ① P0一定,P大小与流体( , z )有关; ② 同一高度z相同,P相同; ③ 当P0改变,流体内各点的压力P也发生同样大小的改变; ④ P P 0 z , 压差大小可用高度表示。 g . 2、流体静力学基本方程式的其它表达式 . 3、常用数据和单位 1atm101330 Pa 10.33 米水柱1.033工程大气压 760mmHg = 1.0133bar 1 at=1kgf/cm2=735.6mmHg=10mH2O=0.9807bar=9.807×104 Pa 空气 1.293kg m3 , 0.0173cp 0.0173103 SI 单位(Pa.s), 绝对压强 = 大气压 - 真空度 . 表压与真空度的动画 . 图2-1 真空度=当地大气压-系统绝压 =-(系统绝压-当地大气压) =-表压 例如:某系统真空度为 200mmHg,当地大气压为 101.3kPa, 则:表压=-真空度=-200/760*101.3=-26.7kPa 系统绝压=表压+当地大气压 C p 1.01 kJ kg 1 K 1 ,管内流速取8 ~15ms1 水 1000kg m3 , 1cp1103 SI 单位(Pa.s), Cp 4.187kJ kg1 K1 , 管内流速取1~ 3 ms1 . 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。 ① 从各个方向作用于某一点上的流体静压力相等; pa Hh g 上式表明,只要液面不低于B, Hh 为定值, pD 则维持不变, 从而使流量稳定。 . pC C h H B D 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; 考虑B点和C点: pBpABgh 两式相等,经整理后得: H /2 A B h B 因此, 形管的高度应为: 图2-9 倾析器 h H /2 1 A /B . 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: pa pChgpa pB pC pa hg A 对于D点列静力学方程式可得: pD pC gH pa h gH g p L 图2-4 倾斜式压差计 A2 h2 h h1 . ③ 微差式压差计(双指示液) p1 p2 A C gR A gR ( A C )gR R A R 酒精 R A C 酒精 煤油 920 R 13.14 R 920 850 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 1、定义: p P A 其中:P为流体静压强(俗称压力),Pa P 为垂直作用于流体表面的压力,N A 为面积 , m2 2、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