第一章
流体流动
第一章
流体流动
第三节
流体流动的基本方程一、流量与流速
二、稳态流动与非稳态流动
三、连续性方程式
四、柏努利方程式五、柏努利方程式的应用
1.3.1 流量与流速
1、流量流量:
单位时间内流过管道任一截面的流体量。
体积流量V
S:若流量用体积来计量，单位为：m3/s
质量流量W
S:若流量用质量来计量，单位：kg/s。
体积流量和质量流量的关系是：ρ
SSVW=
2、流速
流速u: 单位时间内流体在流动方向上流过的距离,单位为：m/s
数学表达式为：
AV
uS
=流量与流速的关系为：uAVS=ρuAW
S=
对于圆形管道，2
4dAπ
=
2
4dV
uS
π=
uVdSπ4=
——管道直径的计算式
质量流速：单位时间内流体流过管道单位面积的质量流量
用G表示，单位为kg/(m2.s)。
数学表达式为：
AW
Gs=
AV
Sρ
=ρu=1.3.2 稳态流动与非稳态流动
稳定流动：描述流动的物理量与时间无关的流动
稳定流动
u=f(x，y，z)非稳定流动
u=f(x，y，z，θ )
1.3.2 稳态流动与非稳态流动
流动系统稳态流动流动系统中流体的流速、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。1.3.3 连续性方程
在稳定流动系统中，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。
衡算基准：1s
对于连续稳定系统：
21
SSWW
=
ρuAW
s=222111ρρAuAu=
如果把这一关系推广到管路系统的任一截面，有：
常数=====ρρρuAAuAuW
SL
222111
若流体为不可压缩流体
常数======uAAuAuW
VS
SL
2211ρ
——一维稳定流动的连续性方程
对于圆形管道，2
222
11
44duduππ
=
2
12
21
⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜
⎝⎛
=∴
dd
uu
表明：当体积流量V
S一定时，管内流体的流速与管道直径
的平方成反比。1.3.4 柏努利方程式
柏努利方程式是流体流动中机械能守恒和转化
原理的体现。
化工原理三传一反
化工原理是化学工程专业的基础课程之一，它是化学工程专业学生学习的重要内容之一。化工原理三传一反是化工原理课程中的重要内容，它包括传质、传热、传动和反应四个方面。这四个方面是化工过程中不可或缺的要素，对于化学工程专业的学生来说，掌握这些内容是非常重要的。
首先，传质是化工过程中的重要环节之一。传质是指物质在不同相之间的传递过程，包括气体、液体和固体之间的传质。在化工过程中，传质是化学反应和物质转化的基础，它直接影响着化工过程的效率和产品质量。因此，学习传质的原理和方法对于化工工程专业的学生来说至关重要。
其次，传热也是化工过程中不可或缺的环节。传热是指热量在物体之间传递的过程，包括传导、对流和辐射三种传热方式。在化工过程中，许多反应都需要进行加热或冷却，因此传热是化工过程中的重要环节。学习传热的原理和方法可以帮助化工工程专业的学生更好地掌握化工过程中的能量转化和传递。
再者，传动是化工过程中的另一个重要方面。传动是指能量在机械系统中的传递和转换过程，包括传动装置、传动元件和传动系统等。在化工生产中，许多设备和机械都需要进行传动，因此传动是化工过程中不可或缺的环节。学习传动的原理和方法可以帮助化工工程专业的学生更好地理解和应用化工设备和机械。
最后，反应是化工过程中的核心环节。反应是指物质之间发生化学变化的过程，包括化学平衡、反应速率和反应热等。在化工生产中，许多产品都是通过化学反应来实现的，因此反应是化工过程中的核心环节。学习反应的原理和方法可以帮助化工工程专业的学生更好地掌握化工过程中的化学变化和反应条件。
综上所述，化工原理三传一反是化学工程专业学生学习的重要内容之一。传质、传热、传动和反应是化工过程中不可或缺的要素，学习这些内容可以帮助化工工程专业的学生更好地掌握化工原理和方法。希望学生们能够认真学习，深入理解化工原理三传一反的内容，为将来的化工工作打下坚实的基础。
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第一章 流 体 流 动
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-- 1.1概 述
气体和液体统称为流体。
该流程的设计安装过程中，有如下问题需要解决：
1. 如何确定输送管路的直径，如何合理布置管路，以保证既能完成输送任务，又经济节约。
2. 如何计算流体输送过程中所需的能量，以确定所需输送机械的功率。
3. 选用何种仪表对管路或设备中的流速、流量、压强等参数进行测量。
本章的学习要求就是能熟练解决上述问题。
§1 流体静止的基本方程
一 流体的性质 --
-- 1. 质量和密度
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。VM 单位：㎏/m3
2、重量与重度
单位体积流体所具有的重量称为流体的重度。 VG 单位：N/m3
3、比重
某物质的密度与4OC时水的密度之比称为该物质的比重。水液Cod4 比重无单位
二、压力
1．概念
压力——单位面积上所受的垂直作用力。单位：N/㎡
系统的实际压力称为绝压。
当系统的实际压力大于1大气压时，采用压力表测压，压力表读数称为表压。 --
-- 当系统的实际压力小于1大气压时，采用真空表测压，真空表读数称为真空度。
读数范围：表压 > 0 ； 0 < 真空度 < 1 。
相互关系：绝压 = 大气压 + 表压
绝压 = 大气压－真空度
压力
？
大气压 ？
绝 压
绝压
绝对零压线
三、流体静力学基本方程
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 V
ρ=()
,f t p ρ=4.220M =ρ000T p p T ρρ=PM RT ρ=
12121n m n a a a ρρρρ=+++1122......m n n
ρρ?ρ?ρ?=+++m
m PM RT
ρ=
1/νρ=41/,
C d ρ?=⽔gh p p ρ+=0()12A C P P gR ρρ-=-() gz
