化工基础 流体流动过程及流体输送设备PPT课件.pptx

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。
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。
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流体的基本性质
1．密度
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·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/RT
p—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J·mo1-1·K-1。
ρ= m／V
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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。
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。
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。
对于气体混合物:
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2．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/ρ
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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=×105Pa==·㎝-2
常用压力单位与Pa之间的换算关系如下：
P = F／A
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压力有两种表达方式。一是以绝对零压为起点而计量的压力；另一是以大气压力为基准而计量的压力，当被测容器的压力高于大气压时，所测压力称为表压，当测容器的压力低于大气压时，所测压力称为真空度。
两种表达压力间的换算关系为
表压=绝对压力-大气压力
真空度＝大气压力-绝对压力
用图3—1来表示其关系
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流体压力的重要特性:
① 流体压力处处与它的作用面垂直,并且总是指向流体的作用面
② 流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关
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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。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；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。若流体量用物质的量表示，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：
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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/S
S —— 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：
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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
流速和质量流速两者之间的关系：
～ ·s-1， ～ m·s-1；气体102 ～ 0 m·s-1，高压气体15 ～ 25 m·s-1；饱和水蒸气204 ～ 0 m·s-1，过热水蒸气30 ～ 50 m·s-1。
w =ρu
工业上用的流速范围大致为：
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