《化工原理》课程教学资源（PPT讲稿）1流体流动-1/3

流体流动

流 体 流 动

第一章 流体流动 动量传递 三传热量传递 质量传递 任务： ① 揭示和研究流体静态平衡规律（静力学基本方程式） ② 揭示和研究流体流动的基本规律（柏努利方程和连续性方程〉 ③ 研究流体阻力及产生原因 ④ 理论应用：管道设计与计算、阻力计算、压强和流量测定等

第一章 流体流动 ② 揭示和研究流体流动的基本规律(柏努利方程和连续性方程) 任务: ① 揭示和研究流体静态平衡规律(静力学基本方程式) ④ 理论应用：管道设计与计算、阻力计算、压强和流量测定等 ③ 研究流体阻力及产生原因      质量传递 热量传递 动量传递 三传

概念： 1流体一具有流动性质的物体，常指气、液。固体在一定条件下 也具流体性质（流态化）。 2.不可压缩流体一密度受压力和温度影响很小的流体。 p≠f(T,P) 3.可压缩流体一密度受压力和温度影响的流体。 p=f(T,P) 通常认为液体为不可压缩流体，当压力或温度变化率 较小时气体亦即

通常认为液体为不可压缩流体，当压力或温度变化率 较小时气体亦即。 概念: 1.流体— 具有流动性质的物体，常指气、液。固体在一定条件下 也具流体性质(流态化)。 2.不可压缩流体— 密度受压力和温度影响很小的流体。 3.可压缩流体— 密度受压力和温度影响的流体。   f (T, P)   f (T, P)

连续介质假定 假定流体是由连续分布的流体质点所组成，表 征流体物理性质和运动参数的物理量在空间和 时间上是连续的分布函数

连续介质假定 假定流体是由连续分布的流体质点所组成，表 征流体物理性质和运动参数的物理量在空间和 时间上是连续的分布函数

1. 流体的物理性质 1.1.1 密度、比重、重度的概念 一.密度一单位体积物质（流体）所具有的质量。属于物性 p=m/WSI制单位：kg/m3。 影响密度的主要因素：p=f(T,P) 1.液体：p≈f(T)(即视为不可压缩流体) 查物性数据 手册 2.气体：p=f（T,p)一公式计算 m PM (若为理想气体)高温、低压下： RT 标况与其它状况间换算关系： Tpo 标况：T°=273.15K M p°=101.325kP 22.4

1.1 流体的物理性质 22.4 M    T p Tp       T 273.15K   m pM V RT    1.1.1 密度、比重、重度的概念 一. 密度—单位体积物质（流体）所具有的质量。属于物性 ρ = m/v SI制单位：kg/m3 。 影响密度的主要因素： ρ = f（T , P） 1.液体： ρ ≈ f（T）（即视为不可压缩流体） （若为理想气体）高温、低压下: ——查物性数据 手册 ——公式计算 标况与其它状况间换算关系: 2.气体： ρ = f（T,p) 标况: 101.325 a p kP  

3混合流体的密度可按下列计算： 混合液体： (混合前后体积不变) (混合前后质量不变) 幅合理短气体： i=1 p-= p·Mm 其中M=∑.M RT 式中：w一第组分质量分率 pi一第组分密度 y一第组分气体的体积或摩尔分率 Mi一第组分气体分子量

混合液体: 混合理想气体: 1 1 m n i i i w      （混合前后体积不变 ）   1 m n i i i  y     （混合前后质量不变 ） m m p M RT    其中 Mm yi  Mi 式中：wi — 第i组分质量分率 3.混合流体的密度可按下列计算: Mi — 第i组分气体分子量 yi — 第i组分气体的体积或摩尔分率 ρi — 第i组分密度

二.比重（相对密度）d 某流体密度与4℃水的密度之比 p 或 11 4°C 无因次 277K 277K PH20 PH20 277K 4°c PH20 =1000kg/m 三.比容：v=1/p 即：单位质量流体所占有的体积，m3kg 四.重度：r=pg 单位体积物质（流体）所具有的重量。 式中单位： (工程制) (SI制) r一kgfm3 N/m3 p一kgfs2m4 kg/m3 g-9.81m/s2 9.81m/s2

二. 比重（相对密度）d——某流体密度与4℃水的密度之比 式中单位：（工程制） （SI制） r — kgf/m3 N/m3 ρ — kgf·s 2 /m4 kg/m3 g — 9.81m/s 2 9.81m/s 2 K H O d 277  2   K H O t C d4 277  2  或   277 4 3 1000 / 2 2 kg m C H O K H O      无因次 三. 比容:ν = 1/ρ 即:单位质量流体所占有的体积，m3 /kg 四. 重度:r = ρ·g 单位体积物质（流体）所具有的重量

例求干空气在常压（p=101.3kPa)、20℃下的密度。 ■解 ①直接由附录查得20℃下空气的密度为1.205kg/m3; ■②由手册查得空气的千摩尔质量 M=28.95kg/kmo1,则 Ds pM 101.3×28.95 =1.204kg/m3 RT 8.314(273+20)

n 例 求干空气在常压 ( p＝101.3kPa)、20℃下的密度。 n 解 n ①直接由附录查得20℃下空气的密度为 1.205kg／m3； n ②由手册查得空气的千摩尔质量 M ＝ 28.95kg／kmol，则 3 1.204 / 8.314(273 20) 101.3 28.95 kg m RT pM      

③若查得101.3kPa、0℃下空气的密度为1.293kg/m3,可以换 算为20℃下之值。 T0=1.293 273 =1.205kg/m3 293 ④若把空气看作是由21%氧和79%氮组成的混合气体时，计算：用 下标1表示氧气，下标2表示氮气，则干空气的平均千摩尔质量M: ·Mm=M1y1+M2y2=32×0.21+28×0.79=28.84kg/kmo1 ·则 pMm= 101.3×28.84 =1.200kg/m RT 8.314×293

④若把空气看作是由21％氧和79％氮组成的混合气体时，计算：用 下标1表示氧气，下标2表示氮气，则干空气的平均千摩尔质量Mm： n Mm ＝M1y1+M2y2 ＝32×0.21+28×0.79＝28.84kg／kmol n 则 0 3 0 1.205 / 293 273 1.293 kg m T T      3 1.200 / 8.314 293 101.3 28.84 kg m RT pMm m       ③若查得101.3kPa、0℃下空气的密度为1.293kg／m 3，可以换 算为20℃下之值

例由A和B组成的某理想混合液，其中A的质量分数为0.40。 已知常压、20℃下A和B的密度分别为879和1106kg/m3。试求 该条件下混合液的密度。 解：混合液为理想溶液， 0.40,(1-0.40) =9.98x104 Pi Pa PB 879 1106 所以： Pm =1002kg/m

n 例 由A和B组成的某理想混合液，其中A的质量分数为0.40。 已知常压、20℃下A和B的密度分别为879和1106kg／m 3 。试求 该条件下混合液的密度。 n 解 : 混合液为理想溶液， 4 9.98 10 1106 (1 0.40) 879 1 0.40         B B A A m a a    3  m 1002kg / m 所以：