内蒙古农业大学：《食品工程原理》课程教学资源（PPT课件）第一章 流体流动

第一章 流体流动

第一章 流体流动

第一节 概 述 一、研究对象 管内流体的流动 流体在管内流动时内部受力情况及机械能的变 化，分析产生变化的原因，并利用相关理论进 行定量计算，为设备选型提供依据。 不可压缩流体：流体的体积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

第一节 概 述 一、研究对象 管内流体的流动 流体在管内流动时内部受力情况及机械能的变 化，分析产生变化的原因，并利用相关理论进 行定量计算，为设备选型提供依据。 不可压缩流体：流体的体积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

二、学习目的 1、掌握流体在管内流动时所具有的力学性质——黏 性（粘 性） 2、掌握流体在管内流动时机械能的变化情况——机 械能衡算 3、学会利用上述理论计算——管路计算 掌握：简单管路计算 了解：复杂管路计算

二、学习目的 1、掌握流体在管内流动时所具有的力学性质——黏 性（粘 性） 2、掌握流体在管内流动时机械能的变化情况——机 械能衡算 3、学会利用上述理论计算——管路计算 掌握：简单管路计算 了解：复杂管路计算

第二节 流体静力学方程——静止流体的力学性质 一、几个常用概念 1、密度（ρ）： ρ＝m / v 单位：Kg/m³ 液体——不可压缩流体 气体——可压缩流体； 混合流体密度的计算 2、比容积（υ）：υ＝v / m＝1/ ρ 单位： m³/Kg 3、比重（d）：相对密度，流体在一定温度下的密度与4℃ 水（1000Kg/ m³）的密度之比。 4：压强（Pa）（压力）： 单位： Pa＝N/m² ； 1Kgf / cm²＝9.8N / cm² ＝9.8×104 Pa； 1atm＝760mmHg＝1.013×105 Pa 表示方法：表压力；绝对压力；真空度 绝对压力＝大气压＋表压力 绝对压力＝大气压－真空度

第二节 流体静力学方程——静止流体的力学性质 一、几个常用概念 1、密度（ρ）： ρ＝m / v 单位：Kg/m³ 液体——不可压缩流体 气体——可压缩流体； 混合流体密度的计算 2、比容积（υ）：υ＝v / m＝1/ ρ 单位： m³/Kg 3、比重（d）：相对密度，流体在一定温度下的密度与4℃ 水（1000Kg/ m³）的密度之比。 4：压强（Pa）（压力）： 单位： Pa＝N/m² ； 1Kgf / cm²＝9.8N / cm² ＝9.8×104 Pa； 1atm＝760mmHg＝1.013×105 Pa 表示方法：表压力；绝对压力；真空度 绝对压力＝大气压＋表压力 绝对压力＝大气压－真空度

表压与真空度的动画

表压与真空度的动画

真空度=当地大气压-系统绝压 ＝－（系统绝压－当地大气压） ＝－表压 例如某系统真空度为 200mmHg，当地大气压为 101.3kPa， 则：表压＝－真空度＝-200/760*101.3=-26.7kPa 系统绝压=表压＋当地大气压 表压等于系统绝压减去当地大气压，而真空度是当地大气压减 去系统绝压。真空度正好是负的表压。比如某系统的真空度为 200mmHg，则系统的表压为-200mmHg。如果当地大气压等于 760mmHg，该系统的绝压为，表压加上当地大气压，等于 560mmHg

真空度=当地大气压-系统绝压 ＝－（系统绝压－当地大气压） ＝－表压 例如某系统真空度为 200mmHg，当地大气压为 101.3kPa， 则：表压＝－真空度＝-200/760*101.3=-26.7kPa 系统绝压=表压＋当地大气压 表压等于系统绝压减去当地大气压，而真空度是当地大气压减 去系统绝压。真空度正好是负的表压。比如某系统的真空度为 200mmHg，则系统的表压为-200mmHg。如果当地大气压等于 760mmHg，该系统的绝压为，表压加上当地大气压，等于 560mmHg

1[atm] = 101330 Pa = 10.34米水柱=1.033工程大气压= 760 mmHg 空气 1.293 kg m 0.0173cp 3 =  = −  ， 3 0.0173 10− =  SI 单位， 1 1 1.01 kJ kg K − − =   Cp ，管内流速取 1 8 ~ 15 m s −  水 1000 kg m 1cp 3 =  = −  ， 3 1 10− =  SI 单位， 1 1 4.187 kJ kg K − − =   Cp ， 管内流速取 1 1 ~ 3 m s −  常用数据和单位

1[atm] = 101330 Pa = 10.34米水柱=1.033工程大气压= 760 mmHg 空气 1.293 kg m 0.0173cp 3 =  = −  ， 3 0.0173 10− =  SI 单位， 1 1 1.01 kJ kg K − − =   Cp ，管内流速取 1 8 ~ 15 m s −  水 1000 kg m 1cp 3 =  = −  ， 3 1 10− =  SI 单位， 1 1 4.187 kJ kg K − − =   Cp ， 管内流速取 1 1 ~ 3 m s −  常用数据和单位

二、流体静力学方程 1、流体静力学方程的推导： 对静止流体内任一点的受力情况进行分析：受力平衡，合力为零。 P1 mg P2 0 Z2 Z1

二、流体静力学方程 1、流体静力学方程的推导： 对静止流体内任一点的受力情况进行分析：受力平衡，合力为零。 P1 mg P2 0 Z2 Z1

设受力向上为正：有 P1 ＝p1A P2 ＝p2 A mg＝ρVg＝ρA（Z1－Z2）g 可得： P2 ＝P1＋ρ（Z1－Z2）g 或 Z1－Z2＝（P2－P1）/ρg P1 /ρg＋Z1 ＝P2 /ρg＋Z2＝常数 讨论： ①流体内任一点压力大小与相邻点压力及流体密度、该点位置有关； ②压力或压差的大小可以用液体的液柱高低表示； ③流体内任一点机械能守恒，P/ρg ——静压头， Z——位压头

设受力向上为正：有 P1 ＝p1A P2 ＝p2 A mg＝ρVg＝ρA（Z1－Z2）g 可得： P2 ＝P1＋ρ（Z1－Z2）g 或 Z1－Z2＝（P2－P1）/ρg P1 /ρg＋Z1 ＝P2 /ρg＋Z2＝常数 讨论： ①流体内任一点压力大小与相邻点压力及流体密度、该点位置有关； ②压力或压差的大小可以用液体的液柱高低表示； ③流体内任一点机械能守恒，P/ρg ——静压头， Z——位压头

2、流体静力学方程的应用： 压力测定 液位高度测定 液封高度测定 仪器——U型管压差计

2、流体静力学方程的应用： 压力测定 液位高度测定 液封高度测定 仪器——U型管压差计