化工原理 流体流动.ppt

化工原理 流体流动
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第一章 流体流动
① 研究流体流动问题的重要性
流体流动与输送是最普遍的化工单元操作之一；
研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的重要编辑于2022年，星期三
四、静力学基本方程的应用
（一） 压力测量
1. U形管液柱压差计
设指示液的密度为 ，
被测流体的密度为 。
A与A′面 为等压面，即
而
p1
p2
m
R
A
A’
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所以
整理得
若被测流体是气体， ，则有
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讨论：
① U形管压差计可测系统内两点的压力差，当将U形管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测得流体的表压或真空度；
② 指示液的选取：
指示液与被测流体不互溶，不发生化学反应；
其密度要大于被测流体密度。
应根据被测流体的种类及压差的大小选择指示液。
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2. 倒U形管压差计
指示剂密度小于被测流体密度，
如空气作为指示剂
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3. 斜管压差计
适用于压差较小的情况。
值越小，读数放大倍数越大。
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密度接近但不互溶的两种指示
液A和C ；
4. 微差压差计
扩大室内径与U管内径之比应大于10 。
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（二） 液位测量

压差计读数R反映出容器
内的液面高度。
液面越高，h越小，压差计读数R越小；当液面达到最高时，h为零，R亦为零。
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管道中充满氮气，其密度较小，近似认为
而
所以
A
B
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（三） 液封高度的计算
液封作用：
确保设备安全：当设备内压力超过规定值时，气体从液封管排出；
防止气柜内气体泄漏。
液封高度：
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第二节 管内流体流动的基本方程
1. 体积流量
单位时间内流经管道任意截面的流体体积。
qV——m3/s或m3/h

单位时间内流经管道任意截面的流体质量。
qm——kg/s或kg/h。
二者关系：
（一）流量
一、流量与流速
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（二）流速

单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
流速 （平均流速）
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
kg/（m2·s）
流量与流速的关系：
m/s
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对于圆形管道：
流量qV一般由生产任务决定。
流速选择：
3. 管径的估算
↑→ d ↓ →设备费用↓
流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑
均衡考虑
u
u适宜
费
用
总费用
设备费
操作费
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二、稳态流动与非稳态流动
稳态流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化；
非稳态流动：流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，也随时间变化。
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三、连续性方程式
对于稳态流动系统，在管路中流体没有增加和漏失的情况下：
推广至任意截面
——连续性方程式
1
1
2
2
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不可压缩性流体，
圆形管道 ：
即不可压缩流体在管路中任意截面的流速与管内径的平方成反比 。
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四、伯努利方程式
（一）伯努利方程式
dx
pA
(p+dp)A

gdm
dz
在x方向上对微元段受力分析：
（1）两端面所受压力分别为
及
（2）重力的分量
故合力为
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动量变化率
动量原理
——伯努利方程式
不可压缩性流体，
（1）
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