化工基础之流体流动过程及流体输送设备.ppt

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1、第二章流体流动过程及输送机械2.1流体的静力学基本方程式2.2流体流动的基本规律化工生产中处理的原料、中间产物，产品，大多数是流体，涉及的过程大部分在流动条件下进行。流体的流动和输送是必不可少的过程操作。①选择输送流体所需管径尺寸，确定输送流体所需能量和设备。②流体性能参数的测量,控制。③研究流体的流动形态，为强化设备和操作提供理论依据。④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。2.1流体静力学基本方程式1．密度（p10)单位体积流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·

2、m-3;m——流体质量，kg；V——流体体积，m3。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—气体绝对压强kN·m-2或kPa；T—气体温度K；M—气体摩尔质量kg·mol-1；R—气体常数，8.314J·mo1-1·K-1。ρ=m／V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，各组分的浓度常用质量分数表示。ρn—液体混合物中各纯组分液体的密度，kg·m-3；xmn—液体混合物中各组分液体的质量分数。ρm—气体混合物平均密度，kg·m-3；Mm—气体

3、混合物的平均摩尔质量对于气体混合物:比体积单位质量流体所具有的体积称为流体的比体积，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/ρ2．压强流体垂直作用于单位面积上的力称为压强：p—流体的压力，Pa；P—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。1atm=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=P／A压强有两种表达方式。一是以绝对真空为起点而计量

4、的压强；另一是以大气压强为基准而计量的压强，当被测容器的压强高于大气压时，所测压强称为表压，当测容器的压强低于大气压时，所测压强称为真空度。两种表达压强间的换算关系为表压=绝对压强-大气压强真空度＝大气压强-绝对压强流体压强的重要特性:流体压强处处与它的作用面垂直,并且总是指向流体的作用面流体中任一点压强的大小与所选定的作用面在空间的方位无关3．流体静力学基本方程式流体处于静止状态下所受的压力和重力的平衡关系受力分析（图2-2）或1132244535p1p2p①等压面定义:静止、连续的均质流体，处于同一水平面上的各点压强相等关于静力学方程的讨论实例：等

5、压面概念③p0变化某一数值，则p改变同样大小数值—压力的可传递性或pozoh112p1p2z2z1重力场中的压力分布④静止流体内部，各不同截面上的压力能和势能两者之和为常数。⑤静力学方程的几种不同形式测压管php0测压管:绝压:气压计:气压计p=0p0h①　测压管和气压计表压:4.流体静力学基本方程式的应用4.1压强的测定②U形管压差计选基准面列静力学方程1122p1p2z1z2RU形管压差计0011p1paz1R00若U形管压差计一端与大气相通，则可测得表压（或绝压）。③倾斜液柱压差计R1Rp1p2倾斜液柱压差计α④微差压差计p2RρcρA微差压差计

6、p1⑤倒U形管压差计倒U形管压差计1122p1p2z1z2R00目的：①恒定设备内的压力，防止超压；(2)液封高度安全液封h0p溢流水00气液气液封高度计算：p00水气体h0.煤气柜②防止气体外泄；水封练习习题p54,1,22.2流体流动的基本规律物料衡算式：连续性方程能量衡算式：伯努利方程1．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。若流体量用体积来计量，称为体积流量，以符号qv表示，单位为m3·s-1或m3·h-1；若流体量用质量来计量，则称为质量流量，以符号qm表示，其单位为kg·s-1或kg·h-1。若流体量用物质的量表

7、示，称为摩尔流量，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：单位时间内，流体在管道内沿流动方向所流过的距离，称为流体的流速，以u表示，单位为m·s-1。u=qV/AA——与流体流动方向相垂直的管道截面积，m2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。通常所说的流速是指管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：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G表示，单位为kg·s-1·m-2，表达式为：G=

8、qm／A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