流体流动及输送.ppt

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1、第一章流体流动和输送（fluidflowingandtransferring）1.1概述液体和气体统称为流体(fluid)，液体具有流动性，无固定形状。在化工生产中处理的原料和产品大多数都是流体。按照生产工艺的要求，常常要将流体物料依次送入各设备中进行化学或物理的变化。因此，在现代化工厂中，一般大量的流体需要输送管道纵横密布，流体流动及输送的设备到处可见。而且，化工生产中的许多单元操作也都与流体的流动有关，很多过程进行的好坏，动力的消耗及设备的投资都与流体的流动有密切的关系流体流动过程是化工生产中最基本、最重要的

2、一个过程和单元操作。通过研究流体流动过程的基本原理和规律，可以解决化工生产中下列问题：流体的输送及所需的设备（流速、外界输入能量、管径、泵等）流体流动参数的测量（压强、流量、流速等）为强化设备和操作效率提供依据。流体对传热过程、传质过程及反应过程都有很大的影响。掌握这些规律对化工设备中发生的过程的理解非常重要。本章重点讨论的是流体流动过程的基本原理及流体在管内的流动。本章讲解内容：基本概念――静止流体――实际流体流动(物料衡算和能量衡算)――管路计算――输送设备1.2基本概念一、理想流体和实际流体理想流体(the

3、idealfluid)是指不具有粘度，流动时不产生摩擦的流体，理想液体具有不可压缩、受热不膨胀的流体（气体和液体）。实际液体:(thenon-idealfluid)可压缩性很小，如水及水溶液，实际液体多数性质比较接近理想液体，但实际液体在流动时有较大的摩擦阻力。实际气体；在压力较低、温度较高时可近似看作理想气体。理想气体的行为可用理想气体方程来描述PV＝nRT＝（G/M）RT（1－1）实际气体的行为可用实际气体方程来描述（范得华方程、维里方程、RK方程、SRK方程等）。也就是说实际流体的行为要用流体的P－V－T关

4、系来描述，但在一定条件下可看作理想流体来处理，可使过程在处理时计算简化。(P+)(V－b)=RT校正的项:体积校正项b（质点占据空间）压力校正项（分子间吸引力）二、流体的密度、比重、重度、比容1、密度：（density）单位体积物料所具有的质量。ρ＝单位kg/m3（1－2）数据来源纯物质的密度数据可在物理化学手册和化工设计手册中查到，密度是与温度、压强有关的物理量，在使用时要注意条件。混合物混合液体（1—2a）混合气体(1-2b)m=(1-2c)其中2、比重：(specificgravity）比重是批物料密度与

5、277K（4℃）时纯水的密度之比，用S表示，无因次物理量。工程制单位国际标准单位中不采用。（1-3）注意工程中的比重与物理学中比重是不一样的物理学d=W/V，工程中比重相当相对密度。用比重数据时要注意温度条件，通过比重可求密度：例子（纯苯）3、重度（gravity）指单位体积物料所具有的重量。重度是工程单位制中的一个专用物理量。（1-4）它的单位是公斤（力）/米3，kgf/m3重度是属于力的范畴，在工程单位制中力是作为基本度量单位，计算比较简化。在工程单位制中质量是导出单位，重度与密度的换算关系如下：（1－5）工

6、程单位制中密度的单位为：公斤(力)·秒2/米44、比容(specificvolume)单位质量的物料所具有的体积，用表示（1-6）单位m3/kg三、流体流动中的作用力：1、体积力（volumeforce)体积力是指作用于流体的每一个质点上，并与流体的质量有关，也称为质量力，对于均质的流体也与流体的体积成正比。表达式：重力：G＝mg离心力在重力场中运动时为重力，在离心力场为离心力2、表面力(surfaceforce)表面力作用于流体的任一表面上，表面力与表面积成正比。表面力有两种：A、压强（pressure）作用

7、于流体中任一微小平面，并垂直于表面的力称为压力，流体表面所受的压力通常用压强来表示。一般都是指流体而言。定义：流体中任一表面单位面积上所受到垂直该面的作用力称为静压强，简称压强，俗称为压力，压强是导出物理量，用p表示单位：压强在工程上是一个很重要的物理量，在各种单位制中压强的单位是不同的，SI制Pa（N.M-2）MpaCGS制标准大气压（atm），mmHg，mH2O等工程单位制公斤(力)/厘米2简称公斤，8公斤蒸汽。还有一些其他的单位，如barF目前生产实际所使用的仪表都是采用SI制，MPa压强各单位之间的换算关

8、系如下：1atm(标准大气压)=101325Pa=101.3kPa=760mmHg=10.33mH2O=1.033公斤(力)/厘米2＝1公斤/厘米2表示方法压强除用不同的单位表示外，还有不同的表示方法，常用的有两种，绝对压和表压。绝对压：指绝对零压（真空）作起点计算的压强表压：以当时当地的大气压作起点计算的压强，即测量仪表读出的压强。真空度：当被测流体的压强小于外界的大气