化工原理流体流动流体静力学基本方程
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例1:如图所示,某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过10.7×103Pa(表压),需在炉外装有安全液封,其作用是当炉内压强超过规定,气体就从液封管口排出,试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h。
解:过液封管口作基准水平面o-o’,在其上取1,2两点。
炉内压强
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例2:真空蒸发器操作中产生的水蒸气,往往送入本题附图所示的混合冷凝器中与冷水直接接触而冷凝。
为了维持操作的真空度,冷凝器的上方与真空泵相通,不时将器内的不凝气体(空气)抽走。
同时为了防止外界空气由气压管漏入,致使设备内真空度降低,因此,气压管必须插入液封槽中,水即在管内上升一定高度h,这种措施称为液封。
若真空表读数为 80×103Pa,试求气压管内水上升的高度h。
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解:设气压管内水面上方的绝对压强为P,作用于液封槽内水面的压强为大气压强Pa,根据流体静力学基本方程式知:真空度
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第一章流体流动一、流体静力学:压强,密度,静力学方程二、流体基本方程:流速流量,连续性方程,伯努利方程三、流体流动现象:牛顿粘性定律,雷诺数,速度分布四、摩擦阻力损失:直管,局部,总阻力,当量直径五、流量的测定:测速管,孔板流量计,文丘里流量计六、离心泵:概述,特性曲线,气蚀现象和安装高度8■绝对压力:以绝对真空为基准测得的压力。
■表压/真空度 :以大气压为基准测得的压力。
表 压 = 绝对压力 - 大气压力真空度 = 大气压力 - 绝对压力1.1流体静力学1.流体压力/压强表示方法绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度1p 2p 大气压标准大气压:1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O112.流体的密度Vm =ρ①单组分密度),(T p f =ρ■液体:密度仅随温度变化(极高压力除外),其变化关系可从手册中查得。
■气体:当压力不太高、温度不太低时,可按理想气体状态方程计算注意:手册中查得的气体密度均为一定压力与温度下之值,若条件不同,则需进行换算。
②混合物的密度■ 混合气体:各组分在混合前后质量不变,则有nn 2111m φρφρφρρ+++= RTpM m m=ρnn 2211m y M y M y M M +++= ■混合液体:假设各组分在混合前后体积不变,则有nmn12121w w w ρρρρ=+++①表达式—重力场中对液柱进行受力分析:液柱处于静止时,上述三力的合力为零:■下端面所受总压力 A p P 22=方向向上■上端面所受总压力 A p P 11=方向向下■液柱的重力)(21z z gA G -=ρ方向向下p 0p 2p 1z 1z 2G3.流体静力学基本方程式g z p g z p 2211+=+ρρ能量形式)(2112z z g p p -+=ρ压力形式②讨论:■适用范围:适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体;■物理意义:在同一静止流体中,处在不同位置流体的位能和静压能各不相同,但二者可以转换,其总和保持不变。
流体流动知识点一、 流体静力学基本方程式或 注意:1、应用条件:静止的连通着的同一种连续的流体。
2、压强的表示方法: 绝压—大气压=表压 表压常由压强表来测量;大气压—绝压=真空度 真空度常由真空表来测量。
3、压强单位的换算:1atm=760mmHg===cm2=4、应用:水平管路上两点间压强差与U 型管压差计读数R 的关系:处于同一水平面的液体,维持等压面的条件必须时静止、连续和同一种液体 二、定态流动系统的连续性方程式––––物料衡算式二、 定态流动的柏努利方程式––––能量衡算式以单位质量流体(1kg 流体)为基准的伯努利方程:讨论点:1、流体的流动满足连续性假设。
2、理想流体,无外功输入时,机械能守恒式:)(2112z z g p p -+=ρgh p p ρ+=0gRp p A )(21ρρ-=-常数常数=====≠ρρρρuA A u A u w s A 222111,常数常数======uA A u A u V s A 2211,ρ21221221///圆形管中流动,常数d d A A u u A ===ρf h u P gZ We u P gZ ∑+++=+++2222222111ρρ2222222111u P gZ u P gZ ++=++ρρ3、可压缩流体,当Δp/p 1<20%,仍可用上式,且ρ=ρm 。
4、注意运用柏努利方程式解题时的一般步骤,截面与基准面选取的原则。
5、流体密度ρ的计算:理想气体 ρ=PM/RT混合气体混合液体上式中:x vi ––––体积分率;x wi ––––质量分率。
6、gz 、u 2/2、p/ρ三项表示流体本身具有的能量,即位能、动能和静压能。
∑h f 为流经系统的能量损失。
We 为流体在两截面间所获得的有效功,是决定流体输送设备重要参数。
输送设备有效功率Ne=We·w s ,轴功率N=Ne/η(W )7、以单位重量流体为基准的伯努利方程, 各项的单位为m :[m] 22112212g 22f P u P u Z He Z H g g gρρ+++=+++ 以单位体积流体为基准的伯努利方程,各项的单位为Pa : []22e f a f f u W gh p h p p h ρρρρρ∆=+∆++∑∆=∑而 2212112222f u u gZ P We gZ P h ρρρρρρ+++=+++∑3、流型的比较:①质点的运动方式;②速度分布,层流:抛物线型,平均速度为最大速度的倍;湍流:碰撞和混和使速度平均化。