《理学流体流动》ppt课件

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1、硫酸生产工艺流程以炉气净化方法来命名，有水洗、酸洗和干洗三种制酸流程。5．接触法生产硫酸的全流程第三章流体流动过程及流体输送设备①选择输送流体所需管径尺寸。②确定输送流体所需能量和设备。③流体性能参数的测量,控制。④研究流体的流动形态，为强化设备和操作提供理论依据。⑤了解输送设备的工作原理和操作性能，正确地使用流体输送设备。研究流体的流动和输送主要是解决以下问题。3.1流体的基本性质3.2流体流动的基本规律3.3流体压力和流量的测量3.5流体输送设备3.4管内流体流动的阻力3.1流体的基本性质1．密度单位体积流

2、体所具有的质量称为流体的密度，其表达式为：ρ—流体密度，kɡ·m-3;m—流体质量，kg；V—流体体积，m3。ρ=m／V除极高压力外，压力对液体的密度影响很小，常将液体称为不可压缩流体。(3-1)气体具有可压缩性及热膨胀性，其密度随压力和温度有较大的变化。气体密度可近似地用理想气体状态方程进行计算：ρ=pM/RTp—气体压力kN·m-2或kPa；T—气体温度K；M—气体摩尔质量g·mol-1；R—气体常数8.314Jmo1-1·K-1。(3-2)化工生产中所遇到的流体，往往是含有多个组分的混合物。对于液体混合物

3、，各组分的浓度常用质量分数表示。若以1kg混合物为基准，设各组分在混合前后其体积不变，则1kg混合物的体积等于各组分单独存在时的体积和：ρi—液体混合物中各纯组分液体的密度，kg·m-3；wi—液体混合物中各组分液体的质量分数。(3-3)对于气体混合物，各组分的浓度常用体积分数表示。若以1m3混合气体为基准，设各组分在混合前后的质量不变，则1m3混合气体的质量等于各组分的质量之和:ρI—气体混合物各纯组分的密度，kg·m-3；φI—气体ρ混合物中各组分的体积分数。(3-4)2．比体积单位质量流体所具有的体积称为

4、流体的比体积，以υ表示，它与流体的密度互为倒数:υ一流体的比体积，m3·kg-1；ρ—流体的密度，kg·m-3。υ=1/ρ(3-5)3．压力流体垂直作用于单位面积上的力称为压力：p—流体的压力，Pa；F—流体垂直作用于面积A上的力，N；A—作用面积，m2。压力的单位Pa（Pascal，帕），即N·m-2。latm＝760mmHg＝1.01325×105Pa＝10.33mH2O＝1.033kgf·㎝-2常用压力单位与Pa之间的换算关系如下：p=F／A(3-6)压力有两种表达方式:①绝对压力;②大气压力.当被测容器

5、的压力高于大气压时，所测压力称为表压，当被测容器的压力低于大气压时，所测压力称为真空度。大气压力随温度、湿度及所在地区的海拔高度而变化。4．流量和流速单位时间内流体流经管道任一截面的流体量，称为流体的流量。体积流量，以符号qv表示，单位为m3·s-1；质量流量，以符号qm表示，其单位为kg·s-1。摩尔流量，以符号qn表示，其单位为mol·s-1。qm=ρqV质量流量与摩尔流量的关系为qm＝Mqn体积流量和质量流量的关系为：(3-7)(3-8)流体的流速：单位时间内，流体在管道内沿流动方向所流过的距离，以u表示

6、，单位为m·s-1。u=qV/SS—与流体流动方向相垂直的管道截面积，m2通常所说的流速是指流道整个截面上的平均流速，以流体的体积流量除以管路的截面积所得的值来表示：气体的体积流速随温度、压力而变化。管道中心的流速最大，离管中心距离越远，流速越小，而在紧靠管壁处，流速为零。(3-9)质量流速的定义是单位时间内流体流经管路单位截面积的质量，以w表示，单位为kg·s-1·m-2，表达式为：w=qm／S体积流速和质量流速两者之间的关系：液体1.5~3.0m·s-1，高粘度液体0.5～1.0m·s-1；气体10～20m

7、·s-1，高压气体15～25m·s-1；饱和水蒸汽20~40m·s-1，过热水蒸汽30~50m·s-1。w=ρu工业上用的流速范围大致为：(3-10)(3-11)5．粘度粘性是流体内部摩擦力的表现，粘度是衡量流体粘性大小的物理量，是流体的重要参数之一。流体的粘度越大，其流动性就越小。流体在圆管内的流动，可以看成分割成无数极薄的圆筒层，其中一层套着一层，各层以不同的速度向前流动，形成流速分布。图3一3所示，将下板固定，而对上板施加一个恒定的外力，上板就以某一恒定速度u沿着x方向运动。对于一定的液体，内摩擦力F与两

8、流体层间的速度差△u呈正比，与两层间的接触面积A呈正比，而与两层间的垂直距离△y呈反比。F∝(Δu/Δy)A引入比例系数μ，则：F＝μ（Δu/Δy）A单位面积上的内摩擦力称为内摩擦应力或剪应力，以τ表示，则有：τ＝F／A＝μ（Δu/Δy）当流体在管内流动时，径向速度的变化并不是直线关系，而是曲线关系，则有：τ＝μ（du/dy）du/dy——速度梯度，即在与流动方向相垂直的y方向上流体速