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2021年考研化工原理考点知识点归纳总结

[] [] [] 发布人:精勤学习网   发布日期:2020-08-24 11:11   共 206 人浏览过

下载完整资料:2021年化工原理考点归纳与典型题(含考研真题)详解

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  试看部分内容

第1章 流体流动

1.1 考点归纳

一、流体的物理性质

1.连续介质假定

(1)将流体视为由无数微团或质点组成的密集而无间隙的连续介质;

(2)连续性假设并不是在任何情况下都适用,如高真空下的气体就不能视为连续介质。

2.流体的密度和比容

(1)密度的定义与性质

流体的密度是指单位体积流体所具有的质量,以ρ表示。

比体积是指密度的倒数,以符号υ表示,它是指单位质量流体所占有的体积,即

液体的密度随着压力和温度的变化很小,一般可忽略不计,因此ρ=常数。气体的密度随温度、压力改变较大。低压气体的密度可近似按理想气体状态方程计算

高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。

(2)流体混合物的密度

液体混合物的组成常用质量分数表示。以1kg液体混合物为基准,设各个组分在混合前后体积不变(理想溶液),则1kg混合物的体积等于各组分单独存在时体积之和,即

ρA,ρB,…,ρn——各纯组分的密度,kg/m3

ωA,ωB,…,ωn——混合物中各组分的质量分数,kg/kg。

气体混合物的组成常用体积分数φ表示。以1m3气体混合物为基准,各组分的质量分别为φAρA,φBρB,φnρn,则1m3气体混合物的质量等于各组分质量之和,即

ρm=ρAφA+ρBφB+ρnφn

φA,φB,φn——气体混合物中各组分的体积分数,m3/m3

3.流体的膨胀性和压缩性

(1)膨胀性 

流体的膨胀性是指流体温度升高时其体积会增大的性质。膨胀性的大小用体积膨胀系数α表示。

dT——流体温度的增量,K;

dv/v——流体体积的相对变化量。

液体的膨胀性通常可忽略不计,而气体的膨胀性相对很大。

(2)可压缩性 

可压缩性是指流体受压力作用其体积会减小的性质。流体可压缩性的大小用体积压缩系数β来表征。

负号表示dv与dp的变化方向相反。

由于ρv=1,故上式又可以写成

由β的表达式知,β值越大,流体越容易被压缩;反之,不易被压缩。

4.流体的黏性

(1)牛顿黏性定律

流体在运动时,任意相邻流体层之间存在着抵抗流体变形的作用力,称为剪切力(内摩擦力)。流体的黏性是指流体所具有的在其内部产生阻碍自身运动的特性。

黏性的产生原因

a.流体分子之间的引力(内聚力)产生内摩擦力;

b.流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。

牛顿黏性定律

τ——剪应力或内摩擦力,N/m2

μ——流体的动力黏度,简称黏度,Pa·s;

dux/dy——速度梯度,1/s。

负号表示τ与速度梯度的方向相反。

(2)流体的黏度

μ表示单位速度梯度下流体的内摩擦力,它直接反映了流体内摩擦力的大小。在SI制中,μ的单位为N·s/m2或Pa·s。以前单位有泊(P)或厘泊(cP),换算关系为:1Pa·s=10P=1000cP。

运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值,以ν表示

在SI制中,ν的单位为m2/s,其非法定单位为cm2/s(St),它们的关系为

1St=100cSt=104m2/s

当温度升高或压力降低时,液体黏度降低;温度降低、压力升高时,液体黏度增大。当温度升高时,气体黏性增大;当压力提高时,气体黏度减小。

(3)理想流体与黏性流体

黏性流体或实际流体是指具有黏性的流体。理想流体是指假想的、完全无黏性(μ=0)的流体。

二、流体静力学

1.静止流体的压力特性

(1)静压力的定义

静止流体内部没有剪应力,只有法向应力。静压力是指法向应力,以p表示。

(2)静压力的特性

流体静压力垂直于其作用面,其方向为该作用面的内法线方向;

静止流体中任意一点处的静压力的大小与作用面的方位无关,即同一点上各方向作用的静压力值相等。

(3)静压力的单位

在SI单位中,压力的单位是N/m2或Pa。

一些常用压力单位之间的换算关系如下:


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