02-流体静力学及其应用

北京工商大学化学工程系/张言文Principleoffluidflow

2FluidstaticsanditsapplicationA.AbriefoverviewoffluidflowB.PrincipleoffluidstaticsC.Example三.流体静力学方程式在连续静止流体内，任取一流体柱，如图所示。■〓PCE/ETP-BJTBU/ZYW第1章流体流动.流体流动概述基础──物理力学力与运动关系──守恒原理动量守恒机械能守恒单质点运动──u,a,F具有普遍性，适于研究流体流动规律对象与描述方法对象──多质点杂乱运动系──视为连续介质──可用连续函数描述参数变化规律描述方法Lagrange法─追随质点─适单质点系Euler法─对固定空间观察介质性质变化─适多质点连续系流体受力与能量力能量表面力──压力、剪力体积力──重力、离心力机械能──动能、位能、压强能内能──能量守恒?可以说，流体流动部分研究的是过程中各种能量的转化规律。──一、密度单位体积流体的质量。kg/m31、单组分密度液体密度仅随温度变化（极高压力除外），其变化关系可从手册中查得。第一节.流体静力学方程气体当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算：注意：手册中查得的气体密度均为一定压力与温度下之值，若条件不同，则需进行换算。2、混合物的密度混合气体各组分在混合前后质量不变，则有——气体混合物中各组分的体积分数。或——混合气体的平均摩尔质量；——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。混合液体假设各组分在混合前后体积不变，则有——液体混合物中各组分的质量分数。比容单位质量流体具有的体积，是密度的倒数。m3/kg二.压力(压强)的表示方法压强为单位面积上的压力p=ΔF/ΔA流体为连续介质，各质点上有压强─────────流体内部压强有点特性，即p=f(x,y,z)──流体内部存在压强分布（压强场）?流体静力学原理的核心在寻求流体内部静压强分布规律（在重力场下）。压力:流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，习惯上又称为压力。1、压力的单位SI制：N/m2或Pa；或以流体柱高度表示：注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类，如600mmHg，10mH2O等。2、压力的表示方法绝对压力:以绝对真空为基准测得的压力。表压或真空度:以大气压为基准测得的压力。标准大气压的换算关系：1atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O表压=绝对压力－大气压力真空度=大气压力－绝对压力表压=－真空度绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度大气压+p1Z1Z2ZdZpp+dpGA对dZ段，由于流体静止，有：对不可压缩流体，ρ=const流体静力学方程讨论⑴方程仅适于重力场中、静止、不可压缩的单一连续流体。⑵由于流体处于重力场，流体内静压强仅与垂直位置有关，而与水平位置无关。如在离心力场下，则此分布将遵循不同规律。⑶项p/ρ、gZ单位为J/kg（单位质量流体所具有的能量）──静压能、位能──压力、重力为保守力──p/ρ+gZ=const──机械能守恒。⑷压强单位除可用N/m2、kgf/cm2、atm等表示外，还可用液柱高度表示（ρgh），但要注明是何种流体，如mmHg、mH2O等。⑹应用注意正确选取等压面──单一连续流体的同一水平面压强相等。压强大气压(表压0)绝压0··真空度表压绝压绝压BA表压=绝压-大气压真空度=大气压-绝压表压=-真空度⑸压强有基准绝压──相对于绝对真空表压──相对于大气压■学习流体力学原理的目的在于分析与解决化工生产中大量存在的流体流动问题，并为各单元操作的学习提供理论基础。流体流动原理是物理力学对流体流动现象的应用与发展。【本讲要点】■压强具有点特性，即p=f(x,y,z)。流

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