化工基础课第三章 流体流动及流体输送设备课件.ppt

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1、流体流动及流体输送设备Chapter3FlowTransfer化工基础第三章一．研究流体规律的意义1、化工生产产品工艺中所涉及的物料大都是流体大部分在流动条件下进行。设备之间、工序之间均采用管道联接，都和流体的流动与输送有关。流体的输送为“三传一反”中的“动量传递”过程三传：动量、热量、质量传递一反：化学反应器因此，化工生产需要进行准确的流体流动、输送的工程计算某化工厂生产场地2、化工生产所涉及的过程：某化工厂生产场地二．研究流体的流动、输送主要解决的问题⑴输送流体相关参数的确定。⑵了解流体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。3.1流体的基本性质3.2流体流动的基本规律

2、3.4管内流体的阻力3.3流体压力和流量的测量3.5流体输送机械3.1流体的基本性质1．密度（density）2．比体积(specificvolume)3．压力(pressure)4．流量和流速（flowandflowrate）5．粘度(viscosity)⑴密度的物理意义：单位体积的流体所具有的质量。V：流体的体积，m3表达式：ρ：流体的密度，kg·m-3m：流体的质量，kg1．密度（density）⑵密度计算：提示：PV=nRT①气体密度用理想气体状态方程进行计算：思考：如何推导②混合流体密度的计算：各纯组分流体的密度，kg·m-3各组分流体的质量分数③混合气体密度的计算各组分的体积

3、分数各纯组分液体的密度，kg·m-3例题X3-1已知硫酸与水的密度分别为1830kg.m-3与998kg.m-3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度。解：根据式（3-3）例题X3-2已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%（均为体积%）。试求干空气在压力为9.81×104Pa及温度为100℃时的密度。解：首先将摄氏度换算为开尔文温度：100℃=273+100=373KMm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01=28.96再求空气的平均分子量：根据式（3-2）：2．比体积(specificvolume)物理意义：单位质量流体所具有的体积。表达式：流体的比

4、体积，m3·kg-1流体的密度，kg·m-33．压力(pressure)⑴物理意义：流体垂直作用于单位面积上的力（压力、压强）⑵表达式：P：流体的压力,PaF：流体垂直作用于面积A上的力，NA：作用面积，m21atm=760mmHg=1.01325×105Pa=10.33mH2O=1.033kgf.cm-2⑶表压(gaugepressure)、真空度（degreeofvacuum）绝对真空：绝对压力（为零）绝对压力表压大气压压绝对压力测定压力＞大气压测定压力＜大气压测定压力测定压力大气压压真空度表压=绝对压力－大气压力真空度=大气压力－绝对压力例题X3-3某台离心泵进、出口压力表读数分别

5、为220mmHg（真空度）及1.7kgf/cm2，若当地大气压力为760mmHg，试求它们的绝对压力各为若干。离心泵进口处压力表读数为真空度、出口压力压力表读数为表压解：∴进口绝对压力P1=760-220=440mmHg=7.2×104Pa真空度=大气压力-绝对压力∴绝对压力=大气压力-真空度表压=绝对压力-大气压力∴绝对压力=大气压力+表压出口绝对压力P2=1.033+1.7=2.733kgf=2.68×105Pa4．流量和流速⑴流量：①体积流量qv单位时间内流体流经管道任一截面的体积，m3·s-1②质量流量qv单位时间内流体流经管道任一截面的质量③摩尔流量：单位时间内流体流经管道任一

6、截面的物质的量⑵流速①流速单位时间内，流体在管道内沿流动方向所流过的距离，m·s-1②质量流速(massvelocityofflow)：kg·s-1例题X3-4以内径为105mm的钢管输送压力为2atm、温度为120℃的空气。已知空气在标准状态下的体积流量为630m3·h-1，试求此空气在管内的流速和质量流程。解：依题意将空气在标准状态下的流量换算为操作状态下的流量。因压力不高，可应用理想气体状态方程计算如下：取空气在标准状况下的平均分子量为Mm=28.9实际操作状态下空气的密度为：5．粘度(viscosity)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。粘度↑，流动性↓

7、以圆形管为例：可将流动的流体看成分割成无数极薄的圆和筒层，相邻两层之间的相互作用力便是流体的内摩擦力。⑴粘度μ的物理意义：设有上、下两块平行放置、面积很大、相距很近的夹板，板间充满流体，下板固定，以一推动力F推动上平板以u恒速运动。引入比例系数μ，有：经实验证明，此时：⑵粘度:单位：Pa·s，泊P：g·cm-1·s-1⑶运动粘度：单位：m2·s-1，沲st：g·cm-1·s-1⑷内摩擦应力或剪应力：单位面积上的内摩擦力。即：3.2流