【正文】 位面積上的體積流量 。 實際上流體在管道任一截面沿徑向各點上的速度都不同 ，管道中心處速度最大 ， 越接近管壁處流速越小 ， 管壁處流速為零 。用 ws表示 ， 單位 kg/s。用 Vs表示 ， 單位 m3/s。 常用的流量表示方法有兩種：體積流量和質量流量 。 （ 114） 由式 （ 114） 可以看出 ， 容器內的液面愈低 ， 壓差計的讀數愈大；當液面達到最大高度時 ， 壓差計讀數為零 。 圖 15 壓差法測量液位 第 1章 流體流動 18 在容器或設備的外面連接一個稱為平衡器的小室 ， 其內裝入與容器內相同的液體 ， 讓平衡器內液體液面的高度維持在容器液面所能達到的最大高度處 。液位的測量同樣是依據靜止液體內部壓強的變化規(guī)律。（ b） 測量的是流體的壓強小于大氣壓時的情況 。 2211 gzgRpgzp BAB ??? ????gRpp BA )(21 ?? ???gRpp A??? 21第 1章 流體流動 16 當 U型管一端連接大氣時 ， 測得的就是管道內流體的表壓強或真空度 。 hgpp 0 ???第 1章 流體流動 14 2．流體靜力學基本方程式的應用 （ 1） 壓強差與壓強的測量 U型管壓差計是流體壓強測量儀表中最簡單的一種 ， 它是一根如圖 13所示的 U型玻璃管 ， 內裝有指示液 A，它與被測流體 B不能互溶也不能發(fā)生化學作用 ， 其密度 ρA大于被測流體的密度 ρB。 但在化工容器內這種變化一般可以忽略 。 但用液柱高度計量壓強時 ， 必須注明是何種液體 ， 否則就失去意義 。 第 1章 流體流動 13 ③ 式 （ 111a） 可改寫為 上式說明壓強差的大小可以用液柱高度來表示 。 ② 若 z1=z2， 則有 p1= p2。 012 ??? Ag hPP ?012 ??? ghpp ?)( 2112 zzgpp ??? ?第 1章 流體流動 12 （ 2） 討論 ① 當液體內任一點 z1上的壓強 p1有任何大小改變時 ， 液體內部 z2上的壓強 p2也有同樣的改變 。 0?表p0?表p0?表p第 1章 流體流動 9 絕對壓強、表壓強及真空度三者之間的關系可以用圖 11表示。即：真空度 =大氣壓強 絕對壓強。 用各種測壓儀表測得的流體壓強都是表壓強或真空度 。 APp ?第 1章 流體流動 7 （ 2） 絕對壓強 、 表壓強 、 真空度 按基準點不同 ， 流體的壓強有兩種表示方法：一種是以絕對真空為起點 ， 稱為絕對壓強 ， 用 p表示 。 ???????niiinnm aaaa12211 ????? ?m?1? 2? n?第 1章 流體流動 6 2． 流體的靜壓強 （ 1） 流體靜壓強的定義及其單位 在靜止的流體中 ， 垂直作用于單位面積上的壓力 ， 稱為流體的靜壓強 ， 簡稱壓強 。, an—— 氣體混合物中各組分的體積分率； , , , —— 液體混合物中各純態(tài)組分的密度 ， kg/m3。 因此 ， 以 1kg混合液體為基準得到液體混合物的密度計算公式： （ 15） 式中 —— 液體混合物的密度 ， kg/m3； xw1， xw2,其表達式是 （ 11） 式中 —— 流體的密度， kg/m3； m—— 流體的質量， kg； V—— 流體的體積， m3。 ? 本章著重討論流體流動過程的基本原理以及流體在管道內的流動規(guī)律，并應用這些原理與規(guī)律去分析和計算流體的輸送問題。 ? 流體力學廣泛地應用于國民經濟的各個部門。第 1章 流體流動 流體靜力學 流體動力學 流體阻力 管路計算和流量的測量 第 1章 流體流動 2 ? 液體和氣體統(tǒng)稱為流體。 ? 研究流體平衡和運動規(guī)律的學科稱為流體力學。在水利電力工程、船舶制造、鍋爐制造、動力機械、交通運輸以及化工、冶金、礦山、機械制造及建材工業(yè)等各個生產部門都必須應用流體力學的知識來解決實際問題。 第 1章 流體流動 3 1．流體的密度 （ 1）密度的定義 單位體積的流體具有的質量稱為流體的密度。 Vm??? 流體靜力學 流體的主要物理量 第 1章 流體流動 4 （ 2） 液體混合物的密度 液體混合時體積變化不大 ， 為了便于計算 ， 一般忽略這種變化 ， 認為各純液體混合后總體積等于各純液體的體積之和 。, xwn—— 液體混合物中各組分的質量分率； , , ???????n1i iwinwn22w11wmxxxx1????? ?m?1? 2? n?第 1章 流體流動 5 （ 3） 氣體混合物的密度 氣體混合物的密度可用加和法則計算 ， 以 1m3混合氣體為基準 ，得出計算公式： （ 16） 式中 —— 氣體混合物的密度 ， kg/m3； a1, a2, , —— 氣體混合物中各純態(tài)組分的密度 ， kg/m3。 其表達式為 （ 17） 式中 Ｐ ——垂直作用于流體截面積 A上的壓力 ， N； A——流體的截面積 ， m2； p——流體的平均靜壓力強度 （ Pa） ， 又稱靜壓強簡稱 壓強 。 另一種是以周圍環(huán)境大氣壓強為起點 ， 稱為表壓強或真空度 ， 用 p表 表示 。 令 pa為環(huán)境大氣壓強 ， 則被測流體的絕對壓強與表壓強的關系為 （ 18） appp ??表第 1章 流體流動 8 當 時，表示被測流體的壓強大于環(huán)境大氣壓強； 當 時，表示被測流體的壓強等于環(huán)境大氣壓強； 當 時 , 表示被測流體的壓強小于環(huán)境大氣壓強， 此時流體的壓強用真空度表示。在本章中所提到的壓強，如未加說明均指絕對壓強。 圖 11 絕對壓強、表壓強和真空度之間的關系 第 1章 流體流動 10 1．流體靜力學基本方程式 （ 1）方程式的推導 圖 12 靜止液體內部力的平衡情況 流體靜力學基本方程式及其應用 第 1章 流體流動 11 如圖 12所示 ， 設作用在上表面上的壓力為 P1（ N） 作用在下表面上的壓力為 P2（ N） ， 液柱的重力為 W， 則得 （ 19） 把上式各項除以面積 A得 （ 110） 由于所以式 （ 110） 可寫為 （ 111） 式 （ 111） 稱為流體靜力學基本方程式 ， 說明靜止流體內部壓強的變化規(guī)律 。 因此說當作用于液面上方的壓強有任何大小改變時 ， 液體內部各點上的壓強也有同樣的改變 。 因此 ， 在靜止的同一種連續(xù)液體內 ，處于同一水平面上各點的壓強都相等 。 由此引申出壓強的大小也可用一定高度的液柱表示 ， 這是前面介紹的壓強可以用 mmHg、 mmH2O等單位來計量的依據 。 ④ 氣體的密度除隨溫度變化外還隨壓強發(fā)生變化 ， 因此會隨它在容器內的位置的高低不同而變化 。 所以說式 （ 111） 和式 （ 111a)也適用于氣體 。 圖 13 U型管壓差計 第 1章 流體流動 15 將 U型管兩端與管道上兩截面 1— 1’與 2— 2’相連 ， 如果作用于兩截面上的靜壓強不等 ， 則對于等壓面 e— f應用式（ 111） 得 把 z1=z2+R代入上式 ， 并整理得 （ 112） 若被測流體是氣體 ， 則因為氣體的密度遠小于指示液的密度 ， 所以 （ 113） 式 （ 112） 為測量液體壓強差的計算公式 ， 式 （ 113）為測量氣體壓強差的計算公式 。如圖 14為測量管道某截面上的靜壓強的示意圖 ，（ a） 測量的是流體的壓強大于大氣壓時的情況 。 圖 14 測量管道某截面上的靜壓強 第 1章 流體流動 17 (2)液位的測量 化工生產中，經常要測量和控制各種設備和容器內的液位。如圖 15所示為基于