化工原理上册天津大学柴诚敬03－04学时.ppt

第一章 流体流动1.2 流体静力学1 流体静力学 流体静力学主要研究流体静止时流体内部各种物理量的变化规律，特别是在重力场作用下，静止流体内部的压力变化规律 2 第一章 流体流动1.2 流体静力学1.2.1 流体的受力3 外界作用于流体上的力外界作用于流体上的力体积力表面力4一、体积力 体积力(body force)又称为场力，质量力，是一种非接触力地球引力，带电流体所受的静电力，电流通过流体产生的电磁力等均为体积力 本书只涉及重力： 设流体密度为ρ，体积为V，则其所受的重力为体积力5表面力（又称接触力或机械力） 与流体元相接触的环境流体（有时可能是固体壁面）施加于该流体元上的力表面力又称为机械力，与力所作用的面积成正比二、表面力 6图1-2 作用在流体上的力 二、表面力 7二、表面力 切向应力切向应力 法向应力法向应力单位面积上的表面力称为表面应力表面应力8 第一章 流体流动1.2 流体静力学1.2.1 流体的受力1.2.2 静止流体的压力特性9静止流体的压力特性 静止的流体内部没有剪应力，只有法线方向的应力，通常将该法向应力称为流体的静压力，以p表示。

流体的静压力10静止流体的压力特性 在SI单位制中，压力单位是N/m2或Pa其他单位还有：1atm＝101300 N/m2＝101.3kPa＝1.033kgf/cm2＝10.33mH2O＝760mmHg不同基准压力之间的换算压力的单位表压力 = 绝对压力－大气压力真空度 = 大气压力－绝对压力真空度 = -表压力11 第一章 流体流动1.2 流体静力学1.2.1 流体的受力1.2.2 静止流体的压力特性1.2.3 流体静力学方程12流体静力学方程 图1-3 流体静力学方程的推导 微元立方流体边长:dx、dy、dz密度:ρ13流体静力学方程 z方向上的力（向上为正）仅为重力和静压力（2）作用整个微元体的重力为 （1）作用于微元体上、下底面的表面力（压力）分别为14流体静力学方程 则z方向上力的平衡式为化简得 静止流体的欧拉(Euler)方程 15 同理，在x，y方向上： y 轴 x 轴 流体静力学方程 16或或 当流体不可压缩（ρ= 常数）时，积分可得 流体静力学方程 或或 (1-11)(1-12)(1-14)总势能守恒等压面17静力学基本方程式可改写为 因此，压差的大小可用一定的液柱高度来表示 流体静力学方程 (1-15)18不可压缩流体的静力学基本方程式反映重力场作业下，静止流体内部压力的变化规律流体静力学方程 19 应注意，液柱高度表示压差大小时必须指明是何种液体。

图1-4 静止液体内部的压力分布流体静力学方程 20流体静力学方程 静力学方程式仅适用于连通着的同一种连续的不可压缩静止流体 21 第一章 流体流动1.2 流体静力学1.2.1 流体的受力1.2.2 静止流体的压力特性1.2.3 流体静力学方程1.2.4 流体静力学方程的应用22一、压力与压力差的测量1.U管压差计（U-tube manometer） 图1-5 U管压差计动画0423根据流体静力学基本方程式可得于是 一、压力与压力差的测量24上式化简，得 若被测流体为气体，由于气体的密度比指示液的密度小得多，气体的密度可以忽略，于是 若U管的一端与被测流体连接，另一端与大气相通，此时读数反映的是被测流体的表压力一、压力与压力差的测量252.双液U管微压差计（two-liquid manometer）图1-6 双液U管微压计一、压力与压力差的测量26如果双液压差计小室内液面差不可忽略时， 式中 —为小室的液面差； d —U管内径； D —小室内径一、压力与压力差的测量27如果双液压差计小室内液面差可忽略，则 (1-17) 一、压力与压力差的测量28二、液位的测量图1-7 压差法测量液位动画2929例1-5 附 图二、液位的测量动画3030三、液封高度的计算设备的液封也是过程工业中经常遇到的问题，设备内操作条件不同，采用液封的目的也就不同。

流体静力学原理可用于确定设备的液封高度具体见[例1-6] 31例1-6 附图三、液封高度的计算32练 习 题 目思考题作业题: 3、41．静压力有什么特性？2. 不同基准压力之间的换算关系是怎样的3. 流体静力学方程式的应用有哪些方面 33。