化工原理第六节管路计算和流量测定(精)
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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。
第一章 流体传递现象流体受力:表面力和体积力体积力 / 场力 / 质量力:为非接触力,大小与流体的质量成正比表面力:为接触力,大小与和流体相接触的物体(包括流体本身)的表面积成正比,流场概念:场和流场;矢量场和标量场;梯度第一节流体静力学1-1-2压力流体垂直作用于单位面积上的力,称为流体的静压强,又称为压力。
在静止流体中,作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。
压力的单位( 1) 按压力的定义,其单位为 N/m 2,或 Pa ;( 2) 以流体柱高度表示,如用米水柱或毫米汞柱等。
标准大气压的换算关系:1atm = 1.013× 105Pa =760mmHg =10.33m H 2O压力的表示方法表压 = 绝对压力-大气压力 真空度 = 大气压力-绝对压力1-1-3 流体静力学基本方程静力学基本方程: 压力形式:p 2p1g(z 1 z 2 )p 1z 1 g p 2z 2 g能量形式:适用条件:在重力场中 静止、连续的同种不可压缩 流体。
( 1)在重力场中,静止流体内部任一点的静压力与该点所在的垂直位置及流体的密度有关,而与该点所在的水平位置及容器的形状无关。
( 2)在静止的、连续的同种液体内,处于同一水平面上各点的压力处处相等。
液面上方压力变化时,液体内部各点的压力也将发生相应的变化。
( 3)物理意义:静力学基本方程反映了静止流体内部能量守恒与转换的关系,在同一静 止流体中, 处在不同位置的位能和静压能各不相同二者可以相互转换, 但两项能量总和恒为常量。
应用:1. 压力及压差的测量 ( 1) U 形压差计:p 1 p 2 () gR若被测流体是气体,可简化为:p 1 p 2 Rg 0U 形压差计也可测量流体的压力,测量时将 U 形管一端与被测点连接,另一端与大气相通,此时测得的是流体的表压或真空度。
( 2)倒 U 形压差计p 1 p 2 Rg( 0 ) Rg( 3)双液体 U 管压差计p 1 p 2 Rg(AC )2. 液位测量3. 液封高度的计算第二节 流体动力学1-2-1 流体的流量与流速一、流量m3/s 或 m3/h。