上海交通大学：《化工原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）流体静力学

压力 表面力 (或接包力) 剪切力 流体弦力 重力 体积 (或场力) 离心力 固体—位能、动能 机减能 机械运动状态) 能量 流体多一压力位能、动能、静压能 热力学能 热力学状态

核心问题 13m P 加mmmm 水塔多麽高?泵功率?管道粗细几何?

水塔多麽高？泵功率？管道粗细几何？

流体静力学 研究在外力作用下,流体处于平衡状态时的规律,是 研究复杂流体运动问题的基础 研究内容(三段论) 特性参数: 密度(自学) 粘度(与流体运动相关) 分析:静压力特性 描述:静压在流体空间的分布规律 应用:液柱压差计、液位计、液封装置

流体静力学 • 研究在外力作用下，流体处于平衡状态时的规律，是 研究复杂流体运动问题的基础 • 研究内容（三段论） – 特性参数： • 密度（自学） • 粘度（与流体运动相关） – 分析：静压力特性 – 描述：静压在流体空间的分布规律 – 应用：液柱压差计、液位计、液封装置

4 p=力/面积=F/A→ △FaF p=lin A0△AdA 压强具有点特性 Pascal定律:任一点上的压强与方位无关; ·在连续的静止流体內,压强为位置的连续函 数。可用函数形式表示 p f(x, y, z) 即在流体中存在压强分布。 流体压强特征 流体静力学方程:在重力场下、静止流体內 部压强的定量分布规律(是下面的研究中心) 压力计量

流 体 压 强 特 征 • 压强具有点特性； • Pascal定律：任一点上的压强与方位无关； • 在连续的静止流体内，压强为位置的连续函 数。可用函数形式表示： p = f (x, y, z) 即在流体中存在压强分布。 • 流体静力学方程：在重力场下、静止流体内 部压强的定量分布规律（是下面的研究中心） • 压力计量 p = 力/面积 = F/A → dA dF A F p A =   =  → lim 0 4

流体静力平衡 5 ·衡算 在垂直方向上作用于液柱上的力有 下底面所受之向上总压力为p2A; 上底面所受之向下总压力为p1A; 整个液柱之重力G=pgA(z1-z2) 面剪切力? 力学平衡-合力为零 p2A-PA-PgA(Z1- Z2)=0 流体静力学方程 p2p1=pg(Z1-2) 或p1=po+pgh 适用范围:静止的這通的同种浪体

流体静力平衡 • 衡算 • 在垂直方向上作用于液柱上的力有： – 下底面所受之向上总压力为p2A； – 上底面所受之向下总压力为p1A ； – 整个液柱之重力G＝gA(z1 -z2 ) – 侧面剪切力 ？ • 力学平衡-合力为零 p2A- p1A- gA(z1 -z2 ) = 0 • 流体静力学方程 p2 - p1= g(z1 -z2 ) 或 p1=p0+ gh • 适用范围：静止的连通的同种液体 h 5

静止流体的势能:静压能和位能 p,p+gz,=p2/p+gz2 压头是势能的另一种表示方法 p1/pg+z1= p2/pg+Z2 机械能守恒情况 ·气体的适用性 压力(压差)的另类表示:用流体柱高度(位头、位压头) (p-po)/pg=h 压力基准 绝对真空:绝对压力 大气压力: 流体静力学方程讨论 表压 真空度真实压强=大气压+表压 -真空度

流体静力学方程讨论 • 静止流体的势能：静压能和位能 p1 / +gz 1 = p 2 / +gz 2 – 压头是势能的另一种表示方法 p1/ g+z1 = p2/ g+z2 – 机械能守恒情况 • 气体的适用性 • 压力(压差)的另类表示：用流体柱高度（位头、位压头） (p - p 0 )/ g=h • 压力基准 – 绝对真空：绝对压力 – 大气压力： • 表压 • 真空度 6  −+ = 真空度 表压 真实压强 大气压强

思考题 将充满水的钢管倒置,并将其开 口浸没(见图),试求水在管中的 液面高度H为多少? 已知大气压为1013×105Pa, 水温分别为4°C和80°C,相应的 蒸汽压为813N/m2和 473×103N/m2 4°C时为1025m,80℃时为 9.85m

将充满水的钢管倒置，并将其开 口浸没(见图)，试求水在管中的 液面高度H为多少? 已知大气压为1.013×105Pa， 水温分别为4℃和80℃，相应的 蒸汽压为813N/m2和 4.73×103N/ m2 。 4℃时为10.25m，80℃时为 9.85m 思考题

液柱压差计-静力学方程应用 U形管压差计 用于测量两个取压口位置的压力差 指示液 相连通的同一种静止液体(指示液)的 同一水平面上的压力,如a、b,相等。 是流体静力学的基本特点,通常以此作 为基准面推算压力差表达式 当测定两个取压口在同一水平面上: NPP+Pp→ pI- p2(pa-PbRg pi=parg 等压面

液柱压差计-静力学方程应用 • U形管压差计 – 用于测量两个取压口位置的压力差 – 指示液： – 相连通的同一种静止液体（指示液）的 同一水平面上的压力，如a、b，相等。 是流体静力学的基本特点，通常以此作 为基准面推算压力差表达式。 – 当测定两个取压口在同一水平面上： pa=p1+(R+m) bg pa=p1+Rag+mbg p1 -p2=(a -b )Rg p1 -p2=aRg pa=pb 8 等压面

测 压 其他压力压差计

其他压力（压差）计 9 测压

论题 精馏塔笠装有液位计, 如图所示。已知釜内 液体的主要成分是水 液位计和压强计的液 面高度差为1m,试 求签内压强为多少? 液位1,2

精馏塔釜装有液位计， 如图所示。已知釜内 液体的主要成分是水， 液位计和压强计的液 面高度差为1m，试 求釜内压强为多少? 讨论题 液位1,2