华中农业大学：《食品工程原理》课程教学资源（PPT课件）第一章 流体流动

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内容提要 1.流体静力学 2.流体在管内的流动 3.流体的流动现象 4.流动阻力 5.管路计算 6.流量测量六 7.习题 要求 口掌握连续性方程和能量方程 口能进行管路的设计计算

内容提要 1. 流体静力学 2. 流体在管内的流动 3. 流体的流动现象 4. 流动阻力 5. 管路计算 6. 流量测量 * 7. 习题 要求 ❑掌握连续性方程和能量方程 ❑能进行管路的设计计算

第一节概述 流体:在剪应力作用下能产生连续变形的物体称 为流体。如气体和液体。 流体的特征:具有流动性。即 口抗剪和抗张的能力很小; 口无固定形状,随容器的形状而变化; 口在外力作用下其内部发生相对运动

流体的特征：具有流动性。即 ❑抗剪和抗张的能力很小； ❑无固定形状，随容器的形状而变化； ❑在外力作用下其内部发生相对运动。 流体: 在剪应力作用下能产生连续变形的物体称 为流体。如气体和液体。 第一节 概 述

流体的研究意义 口流体的输送:根据生产要求,往往要将这些流体按照生产 程序从一个设备输送到另一个设备,从而完成流体输送的任 务,实现生产的连续化。 口压强、流速和流量的测量:以便更好的掌握生产状况。 口为强化设备提供适宜的流动条件:除了流体输送外, 化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流体流动 下进行的,以便降低传递阻力,减小设备尺寸。流体流动状态 对这些单元操作有较大影响

❑流体的输送：根据生产要求，往往要将这些流体按照生产 程序从一个设备输送到另一个设备，从而完成流体输送的任 务，实现生产的连续化。 ❑压强、流速和流量的测量：以便更好的掌握生产状况。 ❑为强化设备提供适宜的流动条件：除了流体输送外， 化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流体流动 下进行的，以便降低传递阻力，减小设备尺寸。流体流动状态 对这些单元操作有较大影响。 流体的研究意义

流体的研究方法 在研究流体流动时,常将流体视为由无数流体微 团组成的连续介质 流体微团或流体质点:它的大小与容器或管道相 比是微不足道的,但是比起分子自由程长度却要大得 多,它包含足够多的分子,能够用统计平均的方法来 求出宏观的参数(如压力、温度),从而使我们可以 观察这些参数的变化情况。 连续性的假设 >流体介质是由连续的质点组成的; >质点运动过程的连续性

在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微 团组成的连续介质。 流体微团或流体质点：它的大小与容器或管道相 比是微不足道的，但是比起分子自由程长度却要大得 多，它包含足够多的分子，能够用统计平均的方法来 求出宏观的参数（如压力、温度），从而使我们可以 观察这些参数的变化情况。 连续性的假设 ➢流体介质是由连续的质点组成的； ➢质点运动过程的连续性。 流体的研究方法

流体的压缩性 不可压缩流体:流体的体积如果不随压力及温度变 化,这种流体称为不可压缩流体。 可压缩流体:流体的体积如果随压力及温度变化, 则称为可压缩流体 实际上流体都是可压缩的,一般把液体当作不可 压缩流体;气体应当属于可压缩流体。但是,如果压 力或温度变化率很小时,通常也可以当作不可压缩流 体处理

不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变 化，这种流体称为不可压缩流体。 实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不可 压缩流体；气体应当属于可压缩流体。但是，如果压 力或温度变化率很小时，通常也可以当作不可压缩流 体处理。 可压缩流体：流体的体积如果随压力及温度变化， 则称为可压缩流体。 流体的压缩性

第二节流体静力学 流体静力学是研究流体在外力作用下达到平衡的规律。 作用在流体上的力有质量力和表面力。 口质量力:作用于流体每个质点上的力,与流体的质量成 正比,如:重力和离心力。 口表面力:作用于流体质点表面的力,其大小与表面积成 正比,如:压力和剪力

流体静力学是研究流体在外力作用下达到平衡的规律。 作用在流体上的力有质量力和表面力。 ❑质量力：作用于流体每个质点上的力，与流体的质量成 正比，如：重力和离心力。 ❑表面力：作用于流体质点表面的力，其大小与表面积成 正比，如：压力和剪力。 第二节 流体静力学

1流体的物理特性 1.1密度p 单位体积流体的质量,称为流体的密度,其表达式为 (1-1) 式中p流体的密度,kg/m n—流体的质量,kg 流体的体积,m3。 不同的流体密度是不同的,对一定的流体,密度是压力p和 温度T的函数,可用下式表示: p=f(p, D)

单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为 v m  = （1-1） 式中 ρ—— 流体的密度，kg/m3； m —— 流体的质量，kg； v —— 流体的体积，m3 。 不同的流体密度是不同的，对一定的流体，密度是压力p和 温度T的函数，可用下式表示 ： ρ＝f（p，T） （1-2） 1 流体的物理特性 1.1 密度ρ

液体的密度随压力的变化甚小(极高压力下除外),可忽 略不计,但其随温度稍有改变。气体的密度随压力和温度的变 化较肉玉力不太高、温度不太低时,气体的密度可近似地按理 想气体状态方程式计算: pM RT 式中p——气体的压力,kN/m2或kPa T 气体的绝对温度,K; M—气体的分子量,kg/kmol; R—通用气体常数,8.314kJ/ kmol.K

液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽 略不计，但其随温度稍有改变。气体的密度随压力和温度的变 化较大。 RT pM v m  = = 式中 p —— 气体的压力，kN/m2或kPa； T —— 气体的绝对温度，K； M —— 气体的分子量，kg/kmol； R —— 通用气体常数，8.314kJ/kmol·K。 (1-3) 当压力不太高、温度不太低时，气体的密度可近似地按理 想气体状态方程式计算：

气体密度也可按下式计算 =P0 上式中的p。=M/224kg/m3为标准状态(即T=273K及 p=133.3Pa)下气体的密度。 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

上式中的ρ0 ＝M/22.4kg/m3为标准状态（即T0 =273K及 p0 =133.3Pa）下气体的密度。 气体密度也可按下式计算 0 0 0 Tp T p  =  (1-4) 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