化工流体流动常识

化工流体流动常识第一节流体的密度1、定义：单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，其表达式为：2、某状态下理想气体的密度：M—气体的分子量R—气体常数，其值为8.315J/（mol·K）如为混合气体则M为混合气体的平均分子量MmM---气体混合物中各组分的分子量Miyi---气体混合物中各组分的摩尔分率对于一定质量的理想气体。其体积、压强和温度之间的变化关系为：pV p'V'T T'p—气体的绝对压强，Pa；T—气体的绝对温度，K；V—气体的体积，m3；第二节流体的静压强1、定义：在静止的流体内，单位面积上所受的压力，称为静压强，简称压强，定态流动的流体在管路中同一位置的压强也可视为静压强，其表达式为：p=ΔP/ΔA(Pa或N/㎡)p—流体的静压强，Pa；P—垂直作用于流体表面上的压力，N；A。2、常用压强单位之间的换算关系：1atm （标准大气压）=10.33mH2O=760mmHg=1.0133bar （巴）=1.033kgf/cm2=1.0133×105Pa工程上为了使用和换算方便，常将1kgf/cm2近似地作为1个大气压，称为1工程大气压。于是1at=1kgf/cm2=735.6mmHg=10mH2O=0.9807bar=9.807×104Pa压强的不同表示方法称为绝对压强，是流体的真实压强。表压强：流体的压强可用测压仪表来测量。当被测流体的绝对压强大于外界大气压出的数值，称为表压强，即：表压强=绝对压强－大气压强(压力表的度量)真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压强的数值，称为真空度，即：真空大气压强－绝对压强 （真空表的度量）绝对压强，表压强，真空度之间的关系可用下图表示。注：外界大气压强随大气的温度、湿度和所在地区的海拔高度而变。第三节流体的流量与流速一、流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。若流量用体积来计量，则称为体积流量，以Vs表示，单位为m3/s。若流量用质量来计量，则称为质量流量，以ωs表示，单位为㎏/s。体积流量与质量流量的关系为：ωs=Vs·ρ二、流速：单位时间内流体在流动方向上所流过的距离，称为流速，以u表示，单位为m/s。流体在管道任一截面上各点的流速沿管径而变化，所以在工程计算上通常用整个管截面上的V平均流速来表示流体的流速，其表达式为：u SA三、流体输送管路直径的选择：4Vsu4Vsud某些流体在管道中的常用流速范围流体的类别及情况自来水（3×105Pa左右）水及低粘度液体（1×105～1×106Pa）高粘度液体工业供水（8×105Pa以下锅炉供水（8×105Pa以下饱和蒸汽过热蒸汽低压空气高压空气一般气体（常压鼓风机吸入管鼓风机排出管离心泵吸入管（水一类液体离心泵排出管（水一类液体往复泵吸入管（水一类液体往复泵排出管（水一类液体液体自流速度（冷凝水等）真空操作下气体流速

流速范围，m/s1～1.51.5～3.00.5～1.01.5～3.0＞3.020～4030～50＜1.012～1515～2510～2010～1515～201.5～2.02.5～3.00.75～1.01.0～2.00.5＜10第四节流体基本方程式一、静力学基本方程式：pp'gh较典型的有U管压差计和微差压差计；也可用来测量静止液体的液位高度；还可以用来计算液封的高度。二、流体流动连续性方程式： uA

uA

uA

....常数1、对于定态流动系统：s

1 1

2 2

3 3 312、对于不可压缩流体：Vsu1

AuA1 2

常数三、柏努利方程柏努利方程反映了流体在流动过程中，各种形式机械能的相互转换关系。2p,u,2p,u,222',u,111z2z1'We1p10 0'1、不可压缩实际流体的柏努利方程式些能量是“损失”掉了。将流体损失的能量用表示。则柏努利方程式可表示为1 p 1 pzg u2 1W zg u2 2W 1 2 1 e 2 2 2 f2、理想流体的机械能衡算理想流体是没有粘度的不可压缩流体（即流动中没有摩擦阻力。这种流体实际上并不理想流体，伯努利方程可以简化为1 p 1 pzz2221g2u1zz222

1

2g2u2 1z u2

1z

1p u2 2pp1 2g 1 2 2g 2 p3、柏努利方程的应用伯努利方程和连续性方程是求解流体流动问题的基础几个问题：截面的选取：①与流体的流动方向相垂直；②两截面间流体应是定态连续流动；③截面宜选在已知量多、计算方便处。基准水平面的选取：平面。若截面不是水平面，而是垂直于地面，则基准面应选管中心线的水平面。p2示方法也应一致，即同为绝压或同为表压。第五节流体在管路内的流动阻力流动阻力