化工原理第三版陈敏恒课件章
合集下载
化工原理第三版陈敏恒课件章
2
对桶内液体作质量衡算 输入+生成=输出+积累
π π dh 0 0 d 2u D2
4 4 dt
D2 dh
u 2gh
d 2 dt
D2 dh dt
d2 2g h
0
dt
D2
d2 2g
0
0.5
dh h
200s
问题： 1.行使的列车旁，人为什么不能靠得太近？ 2.飞机的升力如何来的？ 3.旋转的乒乓球为什么走弧线？ 4.穿堂风是什么？（空气对流原理） 5.山上的瀑布是如何形成的？
pa
u2 2
这时的流动条件是定态的
实际: u C0 2gza u 2gza
机械能衡算式导出步骤： ① 简化
将问题先简化到可分析的状况，得理论解。 ② 修正
逐一解决与实际的差距，使结果可工程应用。
应用时应注意的问题： ① 看是否符合应用条件（连续流，满流） ② 画示意图 ③ 截面选取
均匀流，已知量最多，大截面u=0
理想流体: 假定μ=0
说明： （1）流体剪应力与法向速度梯度成正比，与正压力无关；
（不同于固体表面的摩擦力） （2）当流体静止时du/dy=0, τ=0； （3）相邻流体层的流速，只能是连续变化的，紧靠静止
固体壁面处的流体流速为0。 黏度的单位较早的手册常用泊（达因∙秒/厘米2）或厘泊
1cP（厘泊）＝0.001 Pa∙s（水的黏度1cP，20度） 有时也用ν＝μ/ρ，称运动黏度，单位m2/s。
真空吸料
现要将30℃的乙醇输送到高位槽， 800kg/m3 , 管子 57 3.5mm ,流量0.004m3/s。有人建议抽真 空，使料液吸上。忽略hf 。求：p=?
解：从1-2排柏努利方程
化工原理上册(陈敏恒)
第一章 流体流动
主要公式
u2 d1 2 ( ) u1 d2
u p1 u2 p2 gz1 he gz2 h f 2 2
2 1 2
li ui li ( le) i u i i ( ) h f (i ( ) i ) di 2 di 2
式中： Z2=0 ；Z1=?
P1=0(表压) ； P2=9.81×103Pa(表压）
VS 5 VS u2 2 3600 0.0332 1.62m / s A d 4 4
由连续性方程
D>>d
∴u1<<u2,
We=0 ，
h
u1≈0
f
30 J / kg
将上列数值代入柏努利方程式，并整理得：
闸阀（全开）1个： 0.17 标准弯头4个： 0.75×4=3 孔板流量计1个：4 0.17 3 4 7.17
45 (1.43) 2 h f 出 (0.03 7.17) 27.6 J/kg 0.068 2
u2 p2 p1 We z2 g h f 1 2 2
分析： 高位槽、管道出口两截面 解： 取高位槽液面为截面1-1’，连接管出口内侧为截面2-2’, 并以截面2-2’ 的中心线为基准水平面，在两截面间列柏努 利方程式： u、p已知
求△Z
柏努利方程
u1 p1 u2 p2 gZ1 We gZ 2 hf 2 2
2
2
z1=0； p1=0（表压）； u1≈0; z2=20-1.5=18.5m； p2=29.4×103 Pa（表压）;ρ=1100 kg/m3，Σhf=30.8 J/kg d入 2 100 2 u 2 u 入 ( ) 1.2( ) 2.45 d2 70
主要公式
u2 d1 2 ( ) u1 d2
u p1 u2 p2 gz1 he gz2 h f 2 2
2 1 2
li ui li ( le) i u i i ( ) h f (i ( ) i ) di 2 di 2
式中： Z2=0 ；Z1=?
P1=0(表压) ； P2=9.81×103Pa(表压）
VS 5 VS u2 2 3600 0.0332 1.62m / s A d 4 4
由连续性方程
D>>d
∴u1<<u2,
We=0 ，
h
u1≈0
f
30 J / kg
将上列数值代入柏努利方程式，并整理得：
闸阀（全开）1个： 0.17 标准弯头4个： 0.75×4=3 孔板流量计1个：4 0.17 3 4 7.17
45 (1.43) 2 h f 出 (0.03 7.17) 27.6 J/kg 0.068 2
u2 p2 p1 We z2 g h f 1 2 2
分析： 高位槽、管道出口两截面 解： 取高位槽液面为截面1-1’，连接管出口内侧为截面2-2’, 并以截面2-2’ 的中心线为基准水平面，在两截面间列柏努 利方程式： u、p已知
求△Z
柏努利方程
u1 p1 u2 p2 gZ1 We gZ 2 hf 2 2
2
2
z1=0； p1=0（表压）； u1≈0; z2=20-1.5=18.5m； p2=29.4×103 Pa（表压）;ρ=1100 kg/m3，Σhf=30.8 J/kg d入 2 100 2 u 2 u 入 ( ) 1.2( ) 2.45 d2 70
陈敏恒化工原理上册第二三章1
（4）理论压头HT与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液体，对单 位重量流体所能提供的能量是相同的。 思考：
泵对单位体积流体所加的能量是否与液体密度无关？
有关，gHT 与密度呈正比。
第二章 流体输送机械
2.1.1 离心泵 四、离心泵的主要性能参数和特性曲线 五、离心泵的工作点与流量调节 习题课
H1
V1
V2
V
H HL
( H-V)2 (HL-V)′
HV
H L V
泵的特性： H2 =2 H1 , qv2 = qv1 实际管路： H2 <2 H1 qv2 >qv1
管路特性曲线第二章流体输送机械h泵的特性曲线q管路所需压头he与流量关系曲线?工作点泵的特性曲线泵提供压头he与流量关系曲线hh泵的特性曲线泵的特性曲线两种方法???改变泵的特性曲线改变管路特性曲线五离心泵的工作点与流量调节2流量调节调节阀门改变n切割叶轮阀门关小第二章流体输送机械q??22528??vvllephzqgdgkqg????????????阀门开大节流损失?工作点离心泵的串联与并联并联
第二章 流体输送机械
与最高效率相比， 效率下降5％～8％
设计点
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
离心泵特性曲线的影响因素： 液体性质 密度: 对 H~qv 曲线、~qv 曲线无影响，
2 u2 u2 HT qvctg2 g gA2
qv gH e 故，Pa~q 曲线上移。 v 但 Pa ，
2 －1 u u w w ＝ ＋ g 2g 2g
2 2 2 1 2 1
2 2
第二章 流体输送机械
以静止物体作为参照系：
2 2 2 －1 c2 c1 HT + g 2g
化工原理第三版（陈敏恒）课后思考题答案（全）上课讲义
化⼯原理第三版（陈敏恒）课后思考题答案（全）上课讲义化⼯原理第三版(陈敏恒)课后思考题答案(全)第⼀章流体流动1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?连续性假设：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。
质点指的是⼀个含有⼤量分⼦的流体微团，其尺⼨远⼩于设备尺⼨，但⽐分⼦⾃由程却要⼤得多。
2、描述流体运动的拉格朗⽇法和欧拉法有什么不同点?拉格朗⽇法描述的是同⼀质点在不同时刻的状态；欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。
3、粘性的物理本质是什么?为什么温度上升,⽓体粘度上升,⽽液体粘度下降?粘性的物理本质是分⼦间的引⼒和分⼦的运动与碰撞。
通常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，温度上升，热运动加剧，粘度上升。
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，温度上升，分⼦间的引⼒下降，粘度下降。
4、静压强有什么特性?①静⽌流体中，任意界⾯上只受到⼤⼩相等、⽅向相反、垂直于作⽤⾯的压⼒；②作⽤于某⼀点不同⽅向上的静压强在数值上是相等的；③压强各向传递。
7、为什么⾼烟囱⽐低烟囱拔烟效果好?由静⼒学⽅程可以导出)g -H(p 热冷ρρ=?，所以H 增加，压差增加，拔风量⼤。
8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段?均匀分布指速度分布⼤⼩均匀；均匀流段指速度⽅向平⾏、⽆迁移加速度。
9、伯努利⽅程的应⽤条件有哪些?重⼒场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同⼀流线上的流体间能量的关系。
12、层流与湍流的本质区别是什么?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。
13、雷诺数的物理意义是什么?物理意义是它表征了流动流体惯性⼒与粘性⼒之⽐。
14、何谓泊谡叶⽅程?其应⽤条件有哪些?232dlu µ?=?应⽤条件：不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻⼒损失计算。
陈敏恒化工原理上册第一章
（3）牛顿粘性定律
流体内部速度不同的相邻两流体层之间的这种相互作用力 就称为流体的内摩擦力或粘性力F，单位面积上的F即为τ
F du
A dy 式中：μ——流体的粘度，Pa.s（N.s/m2）;
du ——法向速度梯度，1/s。 dy
①流体与固体的力学特性两个不同点
不同之一： 固体表面的剪应力τ∝剪切变形（角变形）dθ; 流体内部的剪应力τ∝剪切变形速率（角变形
不存在）
④μ的变化规律
④μ的变化规律
④μ的变化规律
服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体（大 多数如水、空气），本章主要研究牛顿型流体 的流动规律， 非牛顿型流体（血液、牙膏等）的τ与速度梯 度 du 关系见本章第8节。
dy
1.1.3流体流动中的机械能
（1）内能 （2）位能 （3）动能 （4）压强能
第一章 流体流动
流体流动规律是本门课程的重要基础，主要原因有以 下三个方面： （1）流动阻力及流量计算 （2）流动对传热、传质及化学反应的影响 （3）流体的混合效果
1.1概述
1.1.1流体流动的考察方法 1.1.2流体流动中的作用力 1.1.3流体流动中的机械能
1.1.1 流体流动的考察方法
y
粘性的物理本质是分子
间的吸引和分子的运动
与碰撞。
o
x
②流体的剪应力τ与动量传递
流动的流体内部相邻的速度不同的两流体层 间存在相互作用力，即速度快的流体层有着 拖动与之相邻的速度慢的流体层向前运动的 力，而同时速度慢的流体层有着阻碍与之相 邻的速度快的流体层向前运动的力
③粘度μ的单位及换算关系
(2)双液柱压差计
p1
p2
1略小于2
化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部 第02章
2 p p u pK=pV时 H 0 V k H f 01 H f 1 K g max g g 2g p0 pV H g max H f 01 ( NPSH )C g g
规定必需汽蚀余量 (NPSH)r=(NPSH)c+Δ, 进泵样本，与流量有关 2 p u 实际汽蚀余量 NPSH 1 1 pV g 2 g g 须比(NPSH)r大0.5m以上， 最大允许安装高度[Hg]为
②管路特性曲线下移，
p ↓，图解思维 因 g
qV↑，H↓，η不定
例2 图示管路输送液体, 泵转速n=2900r/min时， 泵特性曲线为 He=40-0.1qV2 (He单位为m,qV单位为m3/h) 流量为10m3/h, 现欲采用 降低转速的办法使流量 减少30% (流动处于阻力 平方区) 。 求：转速n’应降至多少？
例如： H单=20-2qV2 2 H并=20-0.5qV
工作点 q V ’≠ 2 q V
如图：
串联 可见串联后压头并不是原来的两倍； 同样并联后流量也不是原来的两倍； 并且串并联的数量越多，增幅越小。
并联
(3)组合方式的选择
P H 单 max 时， 当 g
必须串联
本次讲课习题：
第二章 1, 2, 3，4，5
2.2.4.2 汽蚀余量NPSH
2 p1 u12 pk uk 由1至K：g 2 g g 2 g H f 1 K
pK=pV, 发生汽蚀, 这时p1最小, 定义临界汽蚀余量(NPSH)c
2 p1min u12 pV uk ( NPSH )C H f 1 K g 2 g g 2 g 2 p p u 由0至K： 0 H g H f 01 H k k f 1 K g g 2 g
规定必需汽蚀余量 (NPSH)r=(NPSH)c+Δ, 进泵样本，与流量有关 2 p u 实际汽蚀余量 NPSH 1 1 pV g 2 g g 须比(NPSH)r大0.5m以上， 最大允许安装高度[Hg]为
②管路特性曲线下移，
p ↓，图解思维 因 g
qV↑，H↓，η不定
例2 图示管路输送液体, 泵转速n=2900r/min时， 泵特性曲线为 He=40-0.1qV2 (He单位为m,qV单位为m3/h) 流量为10m3/h, 现欲采用 降低转速的办法使流量 减少30% (流动处于阻力 平方区) 。 求：转速n’应降至多少？
例如： H单=20-2qV2 2 H并=20-0.5qV
工作点 q V ’≠ 2 q V
如图：
串联 可见串联后压头并不是原来的两倍； 同样并联后流量也不是原来的两倍； 并且串并联的数量越多，增幅越小。
并联
(3)组合方式的选择
P H 单 max 时， 当 g
必须串联
本次讲课习题：
第二章 1, 2, 3，4，5
2.2.4.2 汽蚀余量NPSH
2 p1 u12 pk uk 由1至K：g 2 g g 2 g H f 1 K
pK=pV, 发生汽蚀, 这时p1最小, 定义临界汽蚀余量(NPSH)c
2 p1min u12 pV uk ( NPSH )C H f 1 K g 2 g g 2 g 2 p p u 由0至K： 0 H g H f 01 H k k f 1 K g g 2 g
陈敏恒化工原理课件第八章
结论：塔高不取决于 y1 y2 ，而取决于 y1 y2
即回收率要求愈高，塔高愈高
8.5.4 吸收塔的操作型计算 一、操作型计算的命题
（1）第一类命题
给定条件：H , L,G, x2, y1, y f (x) 流动方式，K ya 或 K xa
计算目的： y2 ( ) ，x1
（2）第二类命题
给定条件：H ,G, y1, y2, x2, y f (x) 流动方式，K ya 或 K xa
试比较 H1, H2, H3 的大小
解：HOG C H NOG x2 0
y1 mx2 y1 1 y2 mx2 y2 1 η
NOG
1 1 mG
ln 1
mG L
1
1
mG L
L
mG C L
当1 2 时 ，NOG1 NOG2 即 H1 H 2
当 1 3 时 ，NOG1 NOG3 即 H1 H3
L G
(1.1~
2.0)( L G
)min
四、解吸塔的最小气液比
G L
min
x1 x2 y1e y2
五、吸收剂再循环
入塔吸收剂浓度：
x2
'
θx1 x2 1 θ
吸收剂再循环，塔内实际 L G , x2 ' 。若分 离要求 y2不变，则 x1 不变，但 Δym ，对吸
收过程不利。
但在下列两种情况下是有利的： （1）吸收过程有显著的热效应 （2）吸收目的在于获得浓度较高的液相产品 六、塔内返混的影响
六、传质单元数与传质单元高度
令：H OG
G Kya
，NOG
y1 dy y2 y ye
H HOG NOG
令：H OL
L Kxa
即回收率要求愈高，塔高愈高
8.5.4 吸收塔的操作型计算 一、操作型计算的命题
（1）第一类命题
给定条件：H , L,G, x2, y1, y f (x) 流动方式，K ya 或 K xa
计算目的： y2 ( ) ，x1
（2）第二类命题
给定条件：H ,G, y1, y2, x2, y f (x) 流动方式，K ya 或 K xa
试比较 H1, H2, H3 的大小
解：HOG C H NOG x2 0
y1 mx2 y1 1 y2 mx2 y2 1 η
NOG
1 1 mG
ln 1
mG L
1
1
mG L
L
mG C L
当1 2 时 ，NOG1 NOG2 即 H1 H 2
当 1 3 时 ，NOG1 NOG3 即 H1 H3
L G
(1.1~
2.0)( L G
)min
四、解吸塔的最小气液比
G L
min
x1 x2 y1e y2
五、吸收剂再循环
入塔吸收剂浓度：
x2
'
θx1 x2 1 θ
吸收剂再循环，塔内实际 L G , x2 ' 。若分 离要求 y2不变，则 x1 不变，但 Δym ，对吸
收过程不利。
但在下列两种情况下是有利的： （1）吸收过程有显著的热效应 （2）吸收目的在于获得浓度较高的液相产品 六、塔内返混的影响
六、传质单元数与传质单元高度
令：H OG
G Kya
，NOG
y1 dy y2 y ye
H HOG NOG
令：H OL
L Kxa
化工原理第三版(讲课用)PPT课件
七、教学安排 1. 理论课 108学时+课程设计2周+实验 2. 理论课安排 3. 考核
八、 参考书
1. 王志魁.化工原理(第三版). 北京：化学工出版 社,2005
2. 陈敏恒.化工原理(上下册). 北京：化学工出版 社,2000
3. 何潮洪，窦梅，朱明乔，等.化工原理习题精解 (上册).北京：科学技术出版社,2003
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
二、流体质点与连续性假设 1. 质点的含义 质点：由大量分子构成的集团(微团)，是保持流 体宏观力学性的最小流体单元，从尺寸说是微观上充 分大，宏观上充分小的分子团。 微观上充分大 分子团的尺度>>分子的平均自由程 对分子运动作统计平均，以得到表征宏观现象的物理量
宏观上充分小 分子团的尺度<<所研究问题的特征尺寸 物理量都可看成是均匀分布的常量
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
五、 化工过程计算的理论基础
化工过程计算的类型：设计型计算和操作型计算
陈敏恒_化工原理课件_第八章(2)
新操作线与原操作线平行，
y2 , x1 , , N
讨论： x2 ，K y a 不变，而 N ，显然 ym x2 的调节限度：主要受解吸过程的限制
（3）吸收剂入塔温度的调节 原工况如图蓝线所示， 现仅 t ， 操作结果如何变化？ 新操作线与原操作线平行，
m ,y2 ,x1 ,η ,N
二、计算方法
H N OG H OG
由 H OG NOG L( y2 ) x1 第二类命题需要试差
mG y1 mx2 mG 1 ln 1 mG L y 2 mx2 L 1 L
三、吸收塔的操作和调节 调节方法：改变吸收剂的入口条件 L, x2 , t
返混：少量流体自身由下游返回至上游 任何形式的返混，都将降低传质推动力，对 传质不利。
例题1 课本P45，8-12 例题2 用纯溶剂吸收某混合气中有害组分，已知 ye mx ，H OG 与 m G L 为常数， 当 y1 0.09， 1 0.9 时，塔高为 H 1 当 y1 0.09， 2 0.99 时，塔高为 H 2 当 y1 0.009， 3 0.9 时，塔高为 H 3 试比较 H1 , H 2 , H 3 的大小
K y a,K x a ：容积传质系数 kmol s m
3
六、传质单元数与传质单元高度
y1 dy G 令：H OG ，N OG y2 y y K ya e H H OG NOG x1 dy L 令：H OL ， N OL x2 x x K xa e H H OL NOL
8.5.4 吸收塔的操作型计算 一、操作型计算的命题 （1）第一类命题 给定条件：H , L, G, x2 , y1 , y f ( x) 流动方式，K y a 或 K x a x1 计算目的： y2 ( ) ， （2）第二类命题 给定条件：H , G, y1 , y2 , x2 , y f ( x) 流动方式，K y a 或 K x a 计算目的： L ，x1
化工原理全套精品课件 第三版
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
武汉工程大学化工原理课件
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
化工原理
全套精品课件
武汉工程大学化工原理课件
0 绪论
一、化工生产过程 1. 化工生产过程：对原料进行化学加工获得有用产品 的过程称为化工生产过程。
武汉工程大学化工原理课件
聚氯乙烯生产
CH2=CH2+Cl2 CH2Cl—CH2Cl
CH2Cl—CH2Cl CHCl=CH2+HCl
2CH2=CH2+2HCl+O2
武汉工程大学化工原理课件
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
武汉工程大学化工原理课件
五、 化工过程计算的理论基础
V=10-5cm3 分子数目N=2.7×1014个
武汉工程大学化工原理课件
3. 连续性假定 ① 内容
流体由无数的彼此相连的流体质点组成，是一种连 续性介质，其物理性质和运动参数也相应连续分布。
② 适用范围 绝大多数情况适用，但高真空下的气体不适用。
武汉工程大学化工原理课件
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
武汉工程大学化工原理课件
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
化工原理
全套精品课件
武汉工程大学化工原理课件
0 绪论
一、化工生产过程 1. 化工生产过程：对原料进行化学加工获得有用产品 的过程称为化工生产过程。
武汉工程大学化工原理课件
聚氯乙烯生产
CH2=CH2+Cl2 CH2Cl—CH2Cl
CH2Cl—CH2Cl CHCl=CH2+HCl
2CH2=CH2+2HCl+O2
武汉工程大学化工原理课件
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
武汉工程大学化工原理课件
五、 化工过程计算的理论基础
V=10-5cm3 分子数目N=2.7×1014个
武汉工程大学化工原理课件
3. 连续性假定 ① 内容
流体由无数的彼此相连的流体质点组成，是一种连 续性介质，其物理性质和运动参数也相应连续分布。
② 适用范围 绝大多数情况适用，但高真空下的气体不适用。
武汉工程大学化工原理课件
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
理想流体: 假定μ=0
说明： （1）流体剪应力与法向速度梯度成正比，与正压力无关；
（不同于固体表面的摩擦力） （2）当流体静止时du/dy=0, τ=0； （3）相邻流体层的流速，只能是连续变化的，紧靠静止
固体壁面处的流体流速为0。 黏度的单位较早的手册常用泊（达因∙秒/厘米2）或厘泊
1cP（厘泊）＝0.001 Pa∙s（水的黏度1cP，20度） 有时也用ν＝μ/ρ，称运动黏度，单位m2/s。
真空度=大气压-绝对压
大气压
表压 绝对压
真空度
绝对零压
绝对压
1.2.4 静力学方程的工程应用 1.2.4.1 测压 已知：R=180mm, h=500mm 求：pA=? (绝压)，(表压)
解：pB=pa+ρ汞gR
pB=pA+ρ水gh
pA=pa+ρ汞gR-ρ水gh
=1.013×105+13600×9.81×0.18-1000×9.81×0.5
2）点速度u 圆管：粘性，速度分布 工程处理方法：平均值
u qV A
3）平均速度ū 平均值的选取应当按其目的采用相应的平均方法
平均流速——按照流量相等的原则，即
qv u A
udA
A
u qv A
u AudA
A
平均流速只在流量与实际 的速度分布是等效的，并
黏度μ又称动力黏度。
1.1.5 流体流动的机械能
u2
为单位质量流体的动能
(
m
u2 2
)
2
m
gz 为单位质量流体的位能 ( mgz)
m
p
为单位质量流体的压强能 (
pdAdl )
dV
1.2 流体静力学 1.2.1 静止流体的压强分布 1.2.1.1 静压强的特性
①任意界面上只受到大小相等方向相反的压力。 ②作用于任意点不同方位的静压强数值相等。 ③压强各向传递 。
连续性假定——流体是由无数质点组成的，彼此 间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。
目的：可用微积分来描述流体的各种参数。
1.1.2 考察方法 拉格朗日法——选定流体质点，跟踪观察，描述
运动参数。 欧拉法——选定空间位置，考察流体运动参数。 轨线与流线(录像)的区别： 轨线是同一流体质点在不同时刻所占空间位置的连线； 流线是同一瞬时不同流体质点的速度方向连线。 系统与控制体的区别 系统（封闭系统）
1.1.4 流体黏性 (录像)
黏性的物理本质：分子间引力和分子热运动、碰撞。 牛顿黏性定律
τ—剪应力N/m2（Pa），μ—粘度 N∙s/m2（Pa∙来自 ） 表明①流体受剪切力必运动。
②牛顿型流体与非牛顿型流体的区别。
μ=f(温度，压强) ，压强不高，可以忽略。
对液体，温度升高，黏度下降（内聚力为主） 对气体，温度升高，黏度上升（热运动为主）
于同一水平面上各点的压强相等。
分析方法（数学分析法）
①取控制体
②作力衡算
③结合本过程的特点，解微分方程
1.2.1.4 静力学方程应用条件
①同种流体且不可压缩(气体高差不大时仍可用)
②静止(或等速直线流动的横截面---均匀流)
③重力场
④单连通
1.2.2 流体的总势能
总势能
（压强能与位能之和）
虚拟压强
为众多流体质点的集合，是用拉格朗日法考察流体。 控制体（某固定空间）
如化工设备，是用欧拉法考察流体。 本门课程通常用欧拉法。 定态流动——流动参数仅随空间变化，而与时间无关。
1.1.3 流体受力 体积力
作用于体积中的各个部位，力的大小与体积 （质量）有关。如：重力，惯性力，离心力。 表面力
分解成：垂直于作用面，压力 p ； 平行于作用面，剪切力τ。
=1.204×105Pa(绝压) pA=1.204×105-1.013×105=1.91×104Pa(表压)
1.2.4.2 烟囱拔烟
pA=p2+ρ冷gh pB=p2+ρ热gh 由于ρ冷>ρ热,则pA>pB 所以拔风 烟囱拔风的必要条件是什么？
1.2.4.3 浮力的本质
物体上下所受压强不同 取微元：
压差力=(p2-p1)dA=ρghdA=ρgdV排 V排=ΣdV排
1.2.4.4 液封 设备中压力要保持，液体要排出，须用液封。
1.2.4.5 流向判别
接通后流向？
流水的有无——静力学 流水的多少——动力学 判据:看z大小，还是p大小？ 同一水平高度比压强 p左=pA+ρgzA=PA p右=pB+ρgzB=PB
讨论：
1）p2=p1+ρg h 适用条件：静止流体，重力场，不可压缩流体
2）如上底面取在容器的液面上，其压力为p0 下底面取在容器的任意面上，其压力为p
则p =p0+ρg h 3）当p1有变化时，p2也发生同样大小的变化。 p还与ρ， h有关
ρ↑
p↑
h↑ p↑
4）等压面——在静止的、连续的、同一流体内，处
第1章 流体流动
1 概述 1.1 流体流动的考察方法 1.1.1 连续性假定 固体力学：考察对象--单个固体，离散介质。 流体力学：考察对象--无数质点，连续介质。
例如点压强的考察 p (正压力/面积)
质点——含有大量分子的流体微团，其尺寸远小 于设备尺寸、远大于分子平均自由程。
可能性：1mm3常温常压气体含2.5×1015个分子， 分子平均自由程为0.1μm量级。
1.2.3 压强的表示方法
1.2.3.1 单位
N/m2=Pa 106Pa=1MPa
流体柱高度 ( p=ρgh ) 1 atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O 1 bar=105Pa 1 at=1kg(f)/cm2=9.81×104Pa 1.2.3.2 基准
表压=绝对压-大气压
1.2.1.2 取控制体作力衡算
Z
1
p z
0,同样
X
1
p x
0,Y
1
p y
0
1.2.1.3 结合本过程特点解微分方程
重力场得 X=0, Y=0, Z=-g
因 p 0 , p 0
x
y
,则
g
1
dp dz
0
积分得 p+ρgz=常数
或
p1
gz1
p2
gz2
等高等压，等压面
p2 pa g(z1 z2 ) pa gh
本次讲课习题： 第一章 1，2，3，5，6，7, 8
流线演示：
返回
流体黏性：
返回
1.3 流体流动中的守恒原理
1.3.1 质量守恒
1）流量、流速 流量——质量流量qm， kg/s （ρ·qv） 体积流量qv， m3/s 流速——质量流速G， kg/m2s（ qm /A） 体积流速u， m/s （ qv /A）
说明： （1）流体剪应力与法向速度梯度成正比，与正压力无关；
（不同于固体表面的摩擦力） （2）当流体静止时du/dy=0, τ=0； （3）相邻流体层的流速，只能是连续变化的，紧靠静止
固体壁面处的流体流速为0。 黏度的单位较早的手册常用泊（达因∙秒/厘米2）或厘泊
1cP（厘泊）＝0.001 Pa∙s（水的黏度1cP，20度） 有时也用ν＝μ/ρ，称运动黏度，单位m2/s。
真空度=大气压-绝对压
大气压
表压 绝对压
真空度
绝对零压
绝对压
1.2.4 静力学方程的工程应用 1.2.4.1 测压 已知：R=180mm, h=500mm 求：pA=? (绝压)，(表压)
解：pB=pa+ρ汞gR
pB=pA+ρ水gh
pA=pa+ρ汞gR-ρ水gh
=1.013×105+13600×9.81×0.18-1000×9.81×0.5
2）点速度u 圆管：粘性，速度分布 工程处理方法：平均值
u qV A
3）平均速度ū 平均值的选取应当按其目的采用相应的平均方法
平均流速——按照流量相等的原则，即
qv u A
udA
A
u qv A
u AudA
A
平均流速只在流量与实际 的速度分布是等效的，并
黏度μ又称动力黏度。
1.1.5 流体流动的机械能
u2
为单位质量流体的动能
(
m
u2 2
)
2
m
gz 为单位质量流体的位能 ( mgz)
m
p
为单位质量流体的压强能 (
pdAdl )
dV
1.2 流体静力学 1.2.1 静止流体的压强分布 1.2.1.1 静压强的特性
①任意界面上只受到大小相等方向相反的压力。 ②作用于任意点不同方位的静压强数值相等。 ③压强各向传递 。
连续性假定——流体是由无数质点组成的，彼此 间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。
目的：可用微积分来描述流体的各种参数。
1.1.2 考察方法 拉格朗日法——选定流体质点，跟踪观察，描述
运动参数。 欧拉法——选定空间位置，考察流体运动参数。 轨线与流线(录像)的区别： 轨线是同一流体质点在不同时刻所占空间位置的连线； 流线是同一瞬时不同流体质点的速度方向连线。 系统与控制体的区别 系统（封闭系统）
1.1.4 流体黏性 (录像)
黏性的物理本质：分子间引力和分子热运动、碰撞。 牛顿黏性定律
τ—剪应力N/m2（Pa），μ—粘度 N∙s/m2（Pa∙来自 ） 表明①流体受剪切力必运动。
②牛顿型流体与非牛顿型流体的区别。
μ=f(温度，压强) ，压强不高，可以忽略。
对液体，温度升高，黏度下降（内聚力为主） 对气体，温度升高，黏度上升（热运动为主）
于同一水平面上各点的压强相等。
分析方法（数学分析法）
①取控制体
②作力衡算
③结合本过程的特点，解微分方程
1.2.1.4 静力学方程应用条件
①同种流体且不可压缩(气体高差不大时仍可用)
②静止(或等速直线流动的横截面---均匀流)
③重力场
④单连通
1.2.2 流体的总势能
总势能
（压强能与位能之和）
虚拟压强
为众多流体质点的集合，是用拉格朗日法考察流体。 控制体（某固定空间）
如化工设备，是用欧拉法考察流体。 本门课程通常用欧拉法。 定态流动——流动参数仅随空间变化，而与时间无关。
1.1.3 流体受力 体积力
作用于体积中的各个部位，力的大小与体积 （质量）有关。如：重力，惯性力，离心力。 表面力
分解成：垂直于作用面，压力 p ； 平行于作用面，剪切力τ。
=1.204×105Pa(绝压) pA=1.204×105-1.013×105=1.91×104Pa(表压)
1.2.4.2 烟囱拔烟
pA=p2+ρ冷gh pB=p2+ρ热gh 由于ρ冷>ρ热,则pA>pB 所以拔风 烟囱拔风的必要条件是什么？
1.2.4.3 浮力的本质
物体上下所受压强不同 取微元：
压差力=(p2-p1)dA=ρghdA=ρgdV排 V排=ΣdV排
1.2.4.4 液封 设备中压力要保持，液体要排出，须用液封。
1.2.4.5 流向判别
接通后流向？
流水的有无——静力学 流水的多少——动力学 判据:看z大小，还是p大小？ 同一水平高度比压强 p左=pA+ρgzA=PA p右=pB+ρgzB=PB
讨论：
1）p2=p1+ρg h 适用条件：静止流体，重力场，不可压缩流体
2）如上底面取在容器的液面上，其压力为p0 下底面取在容器的任意面上，其压力为p
则p =p0+ρg h 3）当p1有变化时，p2也发生同样大小的变化。 p还与ρ， h有关
ρ↑
p↑
h↑ p↑
4）等压面——在静止的、连续的、同一流体内，处
第1章 流体流动
1 概述 1.1 流体流动的考察方法 1.1.1 连续性假定 固体力学：考察对象--单个固体，离散介质。 流体力学：考察对象--无数质点，连续介质。
例如点压强的考察 p (正压力/面积)
质点——含有大量分子的流体微团，其尺寸远小 于设备尺寸、远大于分子平均自由程。
可能性：1mm3常温常压气体含2.5×1015个分子， 分子平均自由程为0.1μm量级。
1.2.3 压强的表示方法
1.2.3.1 单位
N/m2=Pa 106Pa=1MPa
流体柱高度 ( p=ρgh ) 1 atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O 1 bar=105Pa 1 at=1kg(f)/cm2=9.81×104Pa 1.2.3.2 基准
表压=绝对压-大气压
1.2.1.2 取控制体作力衡算
Z
1
p z
0,同样
X
1
p x
0,Y
1
p y
0
1.2.1.3 结合本过程特点解微分方程
重力场得 X=0, Y=0, Z=-g
因 p 0 , p 0
x
y
,则
g
1
dp dz
0
积分得 p+ρgz=常数
或
p1
gz1
p2
gz2
等高等压，等压面
p2 pa g(z1 z2 ) pa gh
本次讲课习题： 第一章 1，2，3，5，6，7, 8
流线演示：
返回
流体黏性：
返回
1.3 流体流动中的守恒原理
1.3.1 质量守恒
1）流量、流速 流量——质量流量qm， kg/s （ρ·qv） 体积流量qv， m3/s 流速——质量流速G， kg/m2s（ qm /A） 体积流速u， m/s （ qv /A）