化工基础_第2讲_流体流动过程及流体输送设备冯启.pptx
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化工基础第讲流体流动过程及流体输送设备冯启
第二章流体流动过程及输送机械2.1流体的矜力学基本方程貞2.2流体流动的基本规律化工生产中处理的原料、中间产物，产品，大多数是流体，涉及的过程大部分在流动条件下进行。
流体的流动和输送是必不可少的过程操作。
研究流体的流动和输送主要是解决以下问题。
①选择输送流体所需管径尺寸，确定输送流体所需能量和设备。
②流体性能参数的测量，控制。
③研究流体的流动形态，为强化设备和操作提供理论依据。
④了解输送设备的工作原理和操作性能，正确地使用流体输送设备。
2. 1流体静力学基本方程式1.密度(p10)'单盂体积流体所具有的质量称为流体的密度,其表达式为：P加体出度，1流体体积，m3op= m / Vkg・m・3 ； m流体质量，kg； V ----气体具有可压缩性及热膨胀性，其密度随压力和温度有较大的变化。
气体密度可近似地用理想气体状态方程进行计算:p- pM/RTP—气体绝对压强kN m2或kPa； T—气体温度K； M—气体摩尔质量kg-mol1； R—气体常数'8.314 J・mol"・K・i。
化工生产中所遇到的流体，往往是含有多个组 分的混合物。
对于液体混合物，各组分的浓度常用 质量分数表示。
几一液体混合物中各纯组分液体的密度，kg m-3；—液体混合物中各组分液体的质量分数。
p m —气体混合物平均密度，kg-m 3；M m —气体混合物的平均摩尔质量-+mn P2Pn 对于气体混合物:_ P^mP Y TL RTP1比体积单位质量流体所具有的体积称为流体的比体积,以U表示，它与流体的密度互为倒数：v=l/pQ—流体的比体积，m3 kg1；P一流体的密度，kg-m3o2.压强流体垂直作用于单位面积上的力称为压强:p= P / AP—流体的压力，Pa；P—流体垂直作用于面积A上的力，N；A—作用面积，m2o压力的单位Pa （Pascal,帕）,即N-m-2o常用压力单位与Pa之间的换算关系如下: latm=760mmHg=1.01325 X 105Pa=10.33mH20=1.033 kgf-cm 2压强有两种表达方式。
第二章流体流动PPT精品文档46页
叶轮的类型
蔽式叶轮：适用于输送清洁液体
敞式和半蔽式叶轮：流道不易堵塞，适用于输送含 有固体颗粒的液体悬浮液，效率低。
按吸液方式：单吸式、双吸式。
后盖板 平衡孔
单吸(a式)
双吸式
单吸式与双吸式叶轮
单吸式：结构简单，液体从叶轮一侧被吸入。
双吸式：吸液能力大，基本上消除轴向推力。
（4 ）轴封装置 ----减少泵内高压液体外流，或防止空
（2）泵理论压头与叶片弯曲方向的关系
叶片形式：径向，前弯，后弯
径向叶片： 2 90
后弯叶片： 2 90
H
与
Q
无关
H与Q降低
前弯叶片： 2 90
H与Q增加
w2
c2
w2
c2
w2
c2
α2 u2
α2 u2
α2 u2
(a)
(b)
(c)
叶片弯曲方向及其速度三角形
c
前弯叶片：压力头小于动
H∞
β 2 ＞90
压头，冲击损失大。
Hc2u gu2
c2u2cos2
g
—— 离心泵基本方程
3.离心泵基本方程的讨论
H f (泵结构，流)量
（1） 离心泵理论流量Q对理论压头H∞的影响
Q 2r 2 b 2 c 2 s in 2 2r 2 b 2 c 2 r
H u2g c2uu2(u2cg 2rctg2)
H 1 g u 2 22 Q r2 b 22c ut2 g 1 g r222 Q b 2ct2 g
气侵入泵内
填料密封
填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维 和膨胀石墨等，填料不能压得过紧，也不能压得过
松，应以压盖调节到有液体成滴状向外渗透。
蔽式叶轮：适用于输送清洁液体
敞式和半蔽式叶轮：流道不易堵塞，适用于输送含 有固体颗粒的液体悬浮液，效率低。
按吸液方式：单吸式、双吸式。
后盖板 平衡孔
单吸(a式)
双吸式
单吸式与双吸式叶轮
单吸式：结构简单，液体从叶轮一侧被吸入。
双吸式：吸液能力大，基本上消除轴向推力。
（4 ）轴封装置 ----减少泵内高压液体外流，或防止空
（2）泵理论压头与叶片弯曲方向的关系
叶片形式：径向，前弯，后弯
径向叶片： 2 90
后弯叶片： 2 90
H
与
Q
无关
H与Q降低
前弯叶片： 2 90
H与Q增加
w2
c2
w2
c2
w2
c2
α2 u2
α2 u2
α2 u2
(a)
(b)
(c)
叶片弯曲方向及其速度三角形
c
前弯叶片：压力头小于动
H∞
β 2 ＞90
压头，冲击损失大。
Hc2u gu2
c2u2cos2
g
—— 离心泵基本方程
3.离心泵基本方程的讨论
H f (泵结构，流)量
（1） 离心泵理论流量Q对理论压头H∞的影响
Q 2r 2 b 2 c 2 s in 2 2r 2 b 2 c 2 r
H u2g c2uu2(u2cg 2rctg2)
H 1 g u 2 22 Q r2 b 22c ut2 g 1 g r222 Q b 2ct2 g
气侵入泵内
填料密封
填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维 和膨胀石墨等，填料不能压得过紧，也不能压得过
松，应以压盖调节到有液体成滴状向外渗透。
师范类《化工基础》PPT课件 CH2 流体的流动与输送
V— 该条件下气体的体积，单位为m3 T—该条件下系统的温度，单位为K
M—气体的摩尔质量，单位为kg.mol-1
R—摩尔气体常数，8.314J.K-1.mol -1 或0.08206m3.atm.k-1.kmol-1
2021/7/14
第二章 流体的流动与输送
5
化工基础
College of Chemistry & Materials
加厚管壁厚
mm
2.75 3.25 3.5 4 4 4.25 4.5 4.5 4.75 5 5.5 5.5
2021/7/14
第二章 流体的流动与输送
24
化工基础
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例 20℃的水经管道输送，每小时输送72吨。试对水管管径 进行初选。
流体静力学方程式表示的意义
当液面压强有变化时，液体内部各点压强也发生相同大小的变化。
p2 p0 gh
（3）
• 连通着的同一流体同一水平面各点的压强相等。
• 静止流体内任一点的压强与流体性质(ρ)和位置(h)有关。 p = f(ρ,h)
2021/7/14
第二章 流体的流动与输送
15
化工基础
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☆工业上流体的流速一般：v液<v气<v蒸汽 粘度越大，v越小
2021/7/14
第二章 流体的流动与输送
21
液 体
气 体
蒸 气
2021/7/14
化工基础
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流体在一般管路中的流速范围
化工原理(流体流动) PPT
指示液密度ρ0，被测流体密度 为ρ，图中a、b两点的压力是相 等的，因为这两点都在同一种静 止液体（指示液）的同一水平面 上。通过这个关系，便可求出p1
－p2的值。
注：指示剂的选择
根据流体静力学基本方程式则有：
U型管右侧 U型管左侧
pa＝p1+(m+R)ρg pb＝p2+mρg+Rρ0g
pa＝pb
在气体压力较高、温度较低时，气体的密度需要采用真实 气体状态方程式计算。
气体混合物: 当气体混合物的温度、压力接近理想气体时，
仍可用式(1-3)计算气体的密度。
Mm ＝ M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
(1-6)
式中 ：M１、M2、… Mn—— 气体混合物各组分的分子量；
y1 、 y2 、 … yn —— 气体混合物各组分的摩尔分率。
p1－p2＝R（ρ0－ρ）g
测量气体时，由于气体的ρ密度比指示液的密度ρ0小得多，故
ρ0－ρ≈ρ0，上式可简化为
p1－p2＝Rρ0g
下图所示是倒U型管压差计。该压差计是利用被测量液体本
身作为指示液的。压力差p1－p2可根据液柱高度差R进行计算。
例1-4 如附图所示，常温水在管道中流过。为测定a、b两点的压 力差，安装一U型压差计，试计算a、b两点的压力差为若干？ 已知水与汞的密度分别为1000kg/m3及13600kg/m3。
解：应用混合液体密度公式，则有
1
m
a1
1
a2
2
0.6 0.4 1830 998
7.285 10 4
m 1370 kg / m3
例1-2 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%(均为体积 %)。试求干空气在压力为9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。
－p2的值。
注：指示剂的选择
根据流体静力学基本方程式则有：
U型管右侧 U型管左侧
pa＝p1+(m+R)ρg pb＝p2+mρg+Rρ0g
pa＝pb
在气体压力较高、温度较低时，气体的密度需要采用真实 气体状态方程式计算。
气体混合物: 当气体混合物的温度、压力接近理想气体时，
仍可用式(1-3)计算气体的密度。
Mm ＝ M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
(1-6)
式中 ：M１、M2、… Mn—— 气体混合物各组分的分子量；
y1 、 y2 、 … yn —— 气体混合物各组分的摩尔分率。
p1－p2＝R（ρ0－ρ）g
测量气体时，由于气体的ρ密度比指示液的密度ρ0小得多，故
ρ0－ρ≈ρ0，上式可简化为
p1－p2＝Rρ0g
下图所示是倒U型管压差计。该压差计是利用被测量液体本
身作为指示液的。压力差p1－p2可根据液柱高度差R进行计算。
例1-4 如附图所示，常温水在管道中流过。为测定a、b两点的压 力差，安装一U型压差计，试计算a、b两点的压力差为若干？ 已知水与汞的密度分别为1000kg/m3及13600kg/m3。
解：应用混合液体密度公式，则有
1
m
a1
1
a2
2
0.6 0.4 1830 998
7.285 10 4
m 1370 kg / m3
例1-2 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%(均为体积 %)。试求干空气在压力为9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。
流体流动与输送技术—认识流体输送过程(化工原理课件)
三、管路的试压与吹扫 管路安装完毕后，应作强度与严密度试验，检验管路是否符合设计要求
，试验是否有漏气或漏液现象，称为试压。管路的操作压力不同，输送的物 料不同，试压的要求也不同。试压主要采用液压试验，少数也可采用气压试 验。当管路系统进行水压试验，试验压力（表压）为294KPa，在试验压力 下维持5分钟，未发生渗漏现象，则水压试验为合格。
10. 在焊接或螺纹连接的管路上应适当配置一些法兰或活接头，以利于安 装、拆卸和检修。
11. 阀门的仪表的安装高度主要考虑操作的安全和方便。 12. 某些不能耐高温的材料（如聚四氟乙烯管、橡胶管）制成的管路应避 开热管路，输送冷流体（如冷冻盐水）的管路应与热流体的管道相互避开。
因此在布置管路时，应参阅有关资料，依据上述原则制订方案，确保 管路的布置安全、科学、合理、经济。
7. 一般情况下，管路采用明线安装，但上下水管及废水管采用埋地铺设， 埋地安装深度应当在当地冰冻线以下。（为方便安装、检修和管理，管路尽 量架空敷设）
8．输送有毒或腐蚀性介质的管道，不得在人行道上空设置阀件、法兰等 ，以免泄露时发生事故；输送易燃易爆介质的管道，一般应设有防火、防爆 安全装置。
9. 管道不应挡门、挡窗；应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空；在 有吊车的情况下，管道的布置不应妨碍吊车工作。管路的布置不应妨碍设备 、管件、阀门、仪表的检修。塔和容器的管路不应从人孔正前方通过，以免 影响打开人孔。
六、管路的防腐 在化工管路中使用的管材，一般大都采用金属材料。由于各种外界环境
因素和通过介质的作用，都会引起金属的腐蚀。金属腐蚀分为化学腐蚀和电 化学腐蚀两种。为了延长管路的使用寿命，确保化工生产安全运行，必须采 取有效的防腐措施。
管路的主要防腐措施，是在金属表面涂上不同的防腐材料，经过固化而 形成油漆，牢固地结合在金属表面上。由于油漆把金属表面同外界严密隔绝 ，阻止金属与外界介质进行化学反应或电化学反应，从而防止了金属的腐蚀 。
化工原理流体流动与输送机械精品PPT课件
1.1.1.连续介质的假定
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、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
（5）流体输送设计型和操作型问题的定量计算。 ∮基本内容：
（1）密度、比容、比重及影响因素；压力、压力的不同表示方法， 流体静止的基本方程；U型管压差计、皮托管、液位计、液封、 流体流动的基本方程、连续性方程、柏努里方程；
（2）粘度、牛顿粘性定律、雷诺数、边界层效应、边界层形成、 边界层分离。
（3）直管阻力、局部阻力、当量长度、当量直径、因次分析法。 （4）简单管路计算，各流量计的结构及测定原理； （5）离心泵基本原理、构造；离心泵基本方程式；离心泵主要特 性参数、特性曲线、安装高度、工作点与流量调节；
17
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（2）双液体U管压差计
适用于压差较小的场合。
密度接近但不互溶的两种指示液A和
C
(A C ) ；
扩大室内径与U管内径之比应大于
10 。
p1 p2 Rg( A C )
18
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（3） 倒U形压差计 指示剂密度小于被测流体密度，
如空气作为指示剂
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
（4） 倾斜式压差计 适用于压差较小的情况。
（5） 复式压差计 适用于压差较大的情况。
19
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
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、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
（5）流体输送设计型和操作型问题的定量计算。 ∮基本内容：
（1）密度、比容、比重及影响因素；压力、压力的不同表示方法， 流体静止的基本方程；U型管压差计、皮托管、液位计、液封、 流体流动的基本方程、连续性方程、柏努里方程；
（2）粘度、牛顿粘性定律、雷诺数、边界层效应、边界层形成、 边界层分离。
（3）直管阻力、局部阻力、当量长度、当量直径、因次分析法。 （4）简单管路计算，各流量计的结构及测定原理； （5）离心泵基本原理、构造；离心泵基本方程式；离心泵主要特 性参数、特性曲线、安装高度、工作点与流量调节；
17
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（2）双液体U管压差计
适用于压差较小的场合。
密度接近但不互溶的两种指示液A和
C
(A C ) ；
扩大室内径与U管内径之比应大于
10 。
p1 p2 Rg( A C )
18
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（3） 倒U形压差计 指示剂密度小于被测流体密度，
如空气作为指示剂
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
（4） 倾斜式压差计 适用于压差较小的情况。
（5） 复式压差计 适用于压差较大的情况。
19
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
第章流体流动过程及输送设备-精选
2020/5/31
第一节 概 述
一、流体 1、定义：就是具有流动性的物质,是对气态物料和液态物料的总 称。气液二态的区别：可压缩性,前者具有此性,后者不具备此点。 2、流体的特性：可流动性，表现①流体质点可以任意分割和无限 流动；②无固定的形状；③质点在内部可以相对位移。 3、理想流体与实际流体 为了便于研究某些复杂的实际问题, 从而提出理想流体这个概念 。 （1）理想流体：是指不具有粘性,流动时不产生磨擦阻力的流体。 其核心是质点相对运动过程中无力的作用,包含理想液体和理想气体。 （2）实际流体：是指具有粘性,流动时产生摩擦阻力的流体,实际 液体可认为没有压缩性。 4、流体的连续性与压缩性 （1）连续性：是指流体是由大量质点组成、彼此间没有间隙、完 全充满所占空间连续介质。 （2）压缩性：是指流体的体积随压强和温度而变的这个性质。实 际202液0/5/体31 的压缩性很小，在工程上可按不可压缩性流体考虑。
qmqvuA
（2-10）
2020/5/31
第一节 概 述
4、流体的黏度 流体流动时流层间产生内摩擦力的特性，称为流体黏性。粘性 ↑,流动性↓。从桶底把一桶油放完比一桶水放完要慢得多。其原因 是油黏性比水大，即流动时内摩擦力较大，因而流体阻力较大，流速 较小。 现用两块平行木板夹水做实验来说明：如果给上板施加一恒力F 使其运动，假设两板间某层液体速度为u，与其相邻上层液体的速度 为u +△u，两液层垂直方向y的距离为△y,则(△u/△y) 表示速度沿 法线方向上的变化率,称为速率梯度。管内流体速度的变化呈曲线分 布。(任取微距离dy,其速度变化为du,则du/dy亦称为速率梯度)。
在化工生产中，流体输送操作多 属于稳定流动。所以本章只讨论稳定 流动。
2020/5/31
第一节 概 述
一、流体 1、定义：就是具有流动性的物质,是对气态物料和液态物料的总 称。气液二态的区别：可压缩性,前者具有此性,后者不具备此点。 2、流体的特性：可流动性，表现①流体质点可以任意分割和无限 流动；②无固定的形状；③质点在内部可以相对位移。 3、理想流体与实际流体 为了便于研究某些复杂的实际问题, 从而提出理想流体这个概念 。 （1）理想流体：是指不具有粘性,流动时不产生磨擦阻力的流体。 其核心是质点相对运动过程中无力的作用,包含理想液体和理想气体。 （2）实际流体：是指具有粘性,流动时产生摩擦阻力的流体,实际 液体可认为没有压缩性。 4、流体的连续性与压缩性 （1）连续性：是指流体是由大量质点组成、彼此间没有间隙、完 全充满所占空间连续介质。 （2）压缩性：是指流体的体积随压强和温度而变的这个性质。实 际202液0/5/体31 的压缩性很小，在工程上可按不可压缩性流体考虑。
qmqvuA
（2-10）
2020/5/31
第一节 概 述
4、流体的黏度 流体流动时流层间产生内摩擦力的特性，称为流体黏性。粘性 ↑,流动性↓。从桶底把一桶油放完比一桶水放完要慢得多。其原因 是油黏性比水大，即流动时内摩擦力较大，因而流体阻力较大，流速 较小。 现用两块平行木板夹水做实验来说明：如果给上板施加一恒力F 使其运动，假设两板间某层液体速度为u，与其相邻上层液体的速度 为u +△u，两液层垂直方向y的距离为△y,则(△u/△y) 表示速度沿 法线方向上的变化率,称为速率梯度。管内流体速度的变化呈曲线分 布。(任取微距离dy,其速度变化为du,则du/dy亦称为速率梯度)。
在化工生产中，流体输送操作多 属于稳定流动。所以本章只讨论稳定 流动。
2020/5/31
化工基础 2 流体流动
3、压缩机（Compressor）
工业上使用的压缩机主要有往复式和离心式两种类型。 往复式压缩机 （Reciprocating Compressor） 结构：主要部件有气缸、活塞 、吸入和压出活门。 工作原理：与往复泵相似，依 靠活塞往复运动和活门的交替 动作将气体吸入和压出。 气体在压缩过程中体积缩小、 密度增大、温度升高。
2013-3-4
第二章 流体的流动与输送
26
化工基础
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离心式压缩机 离心式压缩机又称透平压缩机，其主要结构和工作原理与离 心鼓风机相似，但压缩机有更多的叶轮级数，通常在10级以 上，因此可产生很高的风压。 由于压缩比较高，气体体积收缩大，温升也高，所以压缩机 也常分成几段，每段又包括若干级，叶轮直径逐级减小，且 在各段之间设有中间冷却器。 离心式压缩机流量大，供气均匀，体积小，维护方便，且机 体内无润滑油污染气体。
2013-3-4 第二章 流体的流动与输送 9
化工基础
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5、离心泵的主要性能和和特性曲线
⑴ 离心泵的主要性能参数主要 转速n：转/分 流量qv：m3/h 扬程H：（外压头），并不是升扬高度。 功率Pe：Pe=qvρ g H,
效率η : η =Pe/Pa
2013-3-4 第二章 流体的流动与输送 28
化工基础
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涡旋式压缩机
20 世纪 90 年代开发的高科技压缩机，结 构简单，只有四个运行部件。压缩机工作 腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰 形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰 形工作腔由大变小而到压缩和排出空气。
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需能量和设备。 ②流体性能参数的测量, 控制。 ③研究流体的流动形态，为强化设备和操作提供
理论依据。 ④了解输送设备的工作原理和操作性能，正确地
使用流体输送设备。
2.1 流体静力学基本方程式
1．密度（p10)
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，
其表达式为：
ρ= m／V
ρ——流体密度，kɡ·m-3 ; m——流体质量，kg；V——
④ 微差压差计
⑤ 倒U形管压差计
p1 p2 gR
0
z1
1 p1
1
0 R
z2 2 p2 2
倒U形管压差计
(2) 液封高度 目的：
① 恒定设备内的压力， 防止超压；
② 防止气体外泄； 水封
液封高度计算：
气
液p
气
水
溢流
h0
0
0
安全液封
p
0
0
h.0
煤气柜
水 气体
习题p54,1, 2
流体体积，m3。
气体具有可压缩性及热膨胀性，其密度随压力
和温度有较大的变化。气体密度可近似地用理想气
体状态方程进行计算： ρ= pM/RT
p—气体绝对压强 kN·m-2或kPa；T—气体温度 K；M—气
体摩尔质量 kg·mol-1；R—气体常数，8.314 J·mo1-1·K-1。
化工生产中所遇到的流体，往往是含有多个组 分的混合物。对于液体混合物，各组分的浓度常用 质量分数表示。
1 p1
1
z1
2 p2
2
z2
z1 z2 R 0
p1 p2 ( )gR
若 （ ） 则 R
若 则 p1 p2 gR
R 0
U 形管压差计
若U形管压差计一端与大气相通，则可测得表压（或绝压）。
p0 p1 gz1
1 p1
1 pa
z1
R
0
0
③ 倾斜液柱压差计
p1
p2
R
α
倾斜液柱压差计
压强有两种表达方式。一是以绝对真空为起点 而计量的压强；另一是以大气压强为基准而计量的 压强，当被测容器的压强高于大气压时，所测压强 称为表压，当测容器的压强低于大气压时，所测压 强称为真空度。
两种表达压强间的换 算关系为
表压=绝对压强-大气压强 真空度＝大气压强-绝对压强
流体压强的重要特性: 流体压强处处与它的作用面垂直,并且总是指
ρn—液体混合物中各纯组分液体的密度，kg·m-3； xmn—液体混合物中各组分液体的质量分数。 对于气体混合物:
ρm—气体混合物平均密度，kg·m-3； Mm—气体混合物的平均摩尔质量
比体积 单位质量流体所具有的体积称为流体的比体积，
以υ表示，它与流体的密度互为倒数:
υ=1/ρ υ一流体的比体积，m3·kg-1； ρ—流体的密度，kg·m-3。
质量流速的定义是单位时间内流体流经管路单
位截面积的质量，以G表示，单位为 kg·s-1·m-2，表
达式为：
G = qm／A
流速和质量流速两者之间的关系：
G =ρu 工业上用的流速范围大致为：
液体1.5 ～ 3.0m·s-1，高粘度液体0.5 ～ 1.0 m·s-1；气 体102 ～ 0 m·s-1，高压气体15 ～ 25 m·s-1；饱和水蒸 气204 ～ 0 m·s-1，过热水蒸气30 ～ 50 m·s-1。 练习：习题3
向流体的作用面
流体中任一点压强的大小与所选定的作用面 在空间的方位无关
3．流体静力学基本方程式 流体处于静止状态下所受的压力和重力的平衡关系
受力分析（图2-2）
或
z1g
p1 ρ
z2g
p2 ρ
关于静力学方程的讨论
① 等压面
z1g
p1 ρ
z2g
p2 ρ
定义: 静止、连续的均质流体，处于同一水平面上的各点压强相等
2．定态流动和非定态流动
流体在管道或设备中流动 时，若在任一截面上流体的 流速、压力、密度等有关物 理量仅随位置而改变，但不 随时间而改变，称为定态流 动；反之，若流体在各截面 上的有关物理量中，只要有 一项随时间而变化，则称为 非定态流动。
重力场中的压力分布
⑤ 静力学方程的几种不同形式
p1
z1g
p2
z2g
Pa
J / kg
p1
g
z1
p2
g
z2
4.流体静力学基本方程式的应用
4.1 压强的测定
① 测压管和气压计 气压计:
p=0
h p0
测压管: 表压:
绝压: p gh p0
气压计 p0 h
p 测压管
② U形管压差计 选基准面列静力学方程
第二章 流体流动过程及输送机械
2.1 流体的静力学基本方程式 2.2 流体流动的基本规律
化工生产中处理的原料、中间产物，产品，大 多数是流体，涉及的过程大部分在流动条件下进行。 流体的流动和输送是必不可少的过程操作。
研究流体的流动和输送主要是解决以下问题。 ①选择输送流体所需管径尺寸，确定输送流体所
练习
2.2 流体流动的基本规律
物料衡算式：连续性 能量衡算式：伯努利
方程
方程
1．流量和流速
单位时间内流体流经管道任一截面的流体量，
称为流体的流量。若流体量用体积来计量，称为体
积流量，以符号qv表示，单位为m3·s-1 或m3·h-1 ； 若流体量用质量来计量，则称为质量流量，以符号
qm表示，其单位为kg·s-1 或kg·h-1 。若流体量用物 质的量表示，称为摩尔流量，以符号qn表示，其单 位为mol·s-1。 体积流量和质量流量的关系为： qm=ρqV 质量流量与摩尔流量的关系为
qm＝Mqn
单位时间内，流体在管道内沿流动方向所流过的 距离，称为流体的流速，以u表示，单位为 m·s-1。
管道中心的流速最大，离管中心距离越远，流 速越小，而在紧靠管壁处，流速为零。
通常所说的流速是指管道整个截面上的平均流速 ，以流体的体积流量除以管路的截面积所得的值来 表示：
u = qV/A
A —— 与流体流动方向相垂直的管道截面积，m2
实例：
p1
p2
p
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
等压面概念
② p0一定，p仅和、h有关 p p0 gh
③ p0变化某一数值，则 p改变同样大小数值—压力的可传递性
④ 静止流体内部，各不同截面上的压力能和势能两者之和为常数。
gz1
p1
gz2
p2
或 gz p 常数
po
h1 1 p1 zo
2 z1 z2 p2
2．压强 流体垂直作用于单位面积上的力称为压强：
p= P／A
p—流体的压力，Pa； P—流体垂直作用于面积A上的力，N； A—作用面积，m2。 压力的单位Pa（Pascal，帕），即N·m-2。
常用压力单位与Pa之间的换算关系如下：
1atm=760mmHg=1.01325×105Pa=10.33mH2O= 1.033 kgf·㎝-2
理论依据。 ④了解输送设备的工作原理和操作性能，正确地
使用流体输送设备。
2.1 流体静力学基本方程式
1．密度（p10)
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，
其表达式为：
ρ= m／V
ρ——流体密度，kɡ·m-3 ; m——流体质量，kg；V——
④ 微差压差计
⑤ 倒U形管压差计
p1 p2 gR
0
z1
1 p1
1
0 R
z2 2 p2 2
倒U形管压差计
(2) 液封高度 目的：
① 恒定设备内的压力， 防止超压；
② 防止气体外泄； 水封
液封高度计算：
气
液p
气
水
溢流
h0
0
0
安全液封
p
0
0
h.0
煤气柜
水 气体
习题p54,1, 2
流体体积，m3。
气体具有可压缩性及热膨胀性，其密度随压力
和温度有较大的变化。气体密度可近似地用理想气
体状态方程进行计算： ρ= pM/RT
p—气体绝对压强 kN·m-2或kPa；T—气体温度 K；M—气
体摩尔质量 kg·mol-1；R—气体常数，8.314 J·mo1-1·K-1。
化工生产中所遇到的流体，往往是含有多个组 分的混合物。对于液体混合物，各组分的浓度常用 质量分数表示。
1 p1
1
z1
2 p2
2
z2
z1 z2 R 0
p1 p2 ( )gR
若 （ ） 则 R
若 则 p1 p2 gR
R 0
U 形管压差计
若U形管压差计一端与大气相通，则可测得表压（或绝压）。
p0 p1 gz1
1 p1
1 pa
z1
R
0
0
③ 倾斜液柱压差计
p1
p2
R
α
倾斜液柱压差计
压强有两种表达方式。一是以绝对真空为起点 而计量的压强；另一是以大气压强为基准而计量的 压强，当被测容器的压强高于大气压时，所测压强 称为表压，当测容器的压强低于大气压时，所测压 强称为真空度。
两种表达压强间的换 算关系为
表压=绝对压强-大气压强 真空度＝大气压强-绝对压强
流体压强的重要特性: 流体压强处处与它的作用面垂直,并且总是指
ρn—液体混合物中各纯组分液体的密度，kg·m-3； xmn—液体混合物中各组分液体的质量分数。 对于气体混合物:
ρm—气体混合物平均密度，kg·m-3； Mm—气体混合物的平均摩尔质量
比体积 单位质量流体所具有的体积称为流体的比体积，
以υ表示，它与流体的密度互为倒数:
υ=1/ρ υ一流体的比体积，m3·kg-1； ρ—流体的密度，kg·m-3。
质量流速的定义是单位时间内流体流经管路单
位截面积的质量，以G表示，单位为 kg·s-1·m-2，表
达式为：
G = qm／A
流速和质量流速两者之间的关系：
G =ρu 工业上用的流速范围大致为：
液体1.5 ～ 3.0m·s-1，高粘度液体0.5 ～ 1.0 m·s-1；气 体102 ～ 0 m·s-1，高压气体15 ～ 25 m·s-1；饱和水蒸 气204 ～ 0 m·s-1，过热水蒸气30 ～ 50 m·s-1。 练习：习题3
向流体的作用面
流体中任一点压强的大小与所选定的作用面 在空间的方位无关
3．流体静力学基本方程式 流体处于静止状态下所受的压力和重力的平衡关系
受力分析（图2-2）
或
z1g
p1 ρ
z2g
p2 ρ
关于静力学方程的讨论
① 等压面
z1g
p1 ρ
z2g
p2 ρ
定义: 静止、连续的均质流体，处于同一水平面上的各点压强相等
2．定态流动和非定态流动
流体在管道或设备中流动 时，若在任一截面上流体的 流速、压力、密度等有关物 理量仅随位置而改变，但不 随时间而改变，称为定态流 动；反之，若流体在各截面 上的有关物理量中，只要有 一项随时间而变化，则称为 非定态流动。
重力场中的压力分布
⑤ 静力学方程的几种不同形式
p1
z1g
p2
z2g
Pa
J / kg
p1
g
z1
p2
g
z2
4.流体静力学基本方程式的应用
4.1 压强的测定
① 测压管和气压计 气压计:
p=0
h p0
测压管: 表压:
绝压: p gh p0
气压计 p0 h
p 测压管
② U形管压差计 选基准面列静力学方程
第二章 流体流动过程及输送机械
2.1 流体的静力学基本方程式 2.2 流体流动的基本规律
化工生产中处理的原料、中间产物，产品，大 多数是流体，涉及的过程大部分在流动条件下进行。 流体的流动和输送是必不可少的过程操作。
研究流体的流动和输送主要是解决以下问题。 ①选择输送流体所需管径尺寸，确定输送流体所
练习
2.2 流体流动的基本规律
物料衡算式：连续性 能量衡算式：伯努利
方程
方程
1．流量和流速
单位时间内流体流经管道任一截面的流体量，
称为流体的流量。若流体量用体积来计量，称为体
积流量，以符号qv表示，单位为m3·s-1 或m3·h-1 ； 若流体量用质量来计量，则称为质量流量，以符号
qm表示，其单位为kg·s-1 或kg·h-1 。若流体量用物 质的量表示，称为摩尔流量，以符号qn表示，其单 位为mol·s-1。 体积流量和质量流量的关系为： qm=ρqV 质量流量与摩尔流量的关系为
qm＝Mqn
单位时间内，流体在管道内沿流动方向所流过的 距离，称为流体的流速，以u表示，单位为 m·s-1。
管道中心的流速最大，离管中心距离越远，流 速越小，而在紧靠管壁处，流速为零。
通常所说的流速是指管道整个截面上的平均流速 ，以流体的体积流量除以管路的截面积所得的值来 表示：
u = qV/A
A —— 与流体流动方向相垂直的管道截面积，m2
实例：
p1
p2
p
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
等压面概念
② p0一定，p仅和、h有关 p p0 gh
③ p0变化某一数值，则 p改变同样大小数值—压力的可传递性
④ 静止流体内部，各不同截面上的压力能和势能两者之和为常数。
gz1
p1
gz2
p2
或 gz p 常数
po
h1 1 p1 zo
2 z1 z2 p2
2．压强 流体垂直作用于单位面积上的力称为压强：
p= P／A
p—流体的压力，Pa； P—流体垂直作用于面积A上的力，N； A—作用面积，m2。 压力的单位Pa（Pascal，帕），即N·m-2。
常用压力单位与Pa之间的换算关系如下：
1atm=760mmHg=1.01325×105Pa=10.33mH2O= 1.033 kgf·㎝-2