化工1流体流动范例.ppt

垂直作用于单位面积上的表面力称为流体的静压强,简称压强。工程上习惯上将压强称之为压力。 在SI中，压强的单位是帕斯卡，以Pa表示。但习惯上还采用其它单位，它们之间的换算关系为：　　　　　　 （2） 压强的基准 压强有不同的计量基准：绝对压强、表压强、真空度。 一、 流体的压强 绝对压强 以绝对零压作起点计算的压强，是流体的真实压强。 表压强　压强表上的读数，表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，即: 　　　　表压强＝绝对压强－大气压强  真空度 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，即:　　　　真空度＝大气压强－绝对压强 绝对压强，表压强， 真空度之间的关系 见图1-2。 例1 某地区大气压力为101.3kPa，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa。若在大气压力为75 kPa的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？ 例2 某烟道气的组成为CO2 13％，N2 76％，H2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa时的密度。 例3 已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m3和867 kg/m3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。 例1 解： 例2 解： 混合气体平均摩尔质量 ∴ 混合密度 例3 解： 例7．如附图所示，水在管道中流动。为测得A-A′、B-B′截面的压力差，在管路上方安装一U形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R＝100mm，试计算A-A′、B-B′截面的压力差。已知水与水银的密度分别为1000kg/m3和13600 kg/m3。 解：图中，1-1′面与2-2′面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即 ， 又 所以 整理得 由此可见， U形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示液的密度、读数R有关，而与U形压差计放置的位置无关。 代入数据 例1－6 以内径105mm的钢管输送压力为202.6kPa（绝对压力）、温度为120℃的空气。已知空气在标准状况（p0＝101.325kPa，T0＝273.15K）下的体积流量为630m3/h，试求此空气在管内的流速和质量流速。 例1-7 某厂要求安装一根输水量为30 m3/h的管路，试选择合适的管径。 解： 例9．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为 （二）流体中的动量传递 二、层流直管阻力的计算 解： 由压力差产生的推力 流体层间内摩擦力 管壁处r＝R时，＝0，可得速度分布方程 即流体在圆形直管内层流流动时， 其速度呈抛物线分布。 管中心流速为最大，即r＝0时， ＝umax 管截面上的平均速度 : 管截面上的最大流度 : 流量 dqV= (2πrdr) 即层流流动时的平均速度为管中心最大速度的1/2。 哈根-泊素叶方程式 2、流体在圆管内紊流时的流速分布 管截面的平均速度约为管中心的最大流速的0.82 流体在光滑管流动， 4000≤ Re≤105 湍流速度分布的经验式(1/7次方定律) 层流底层、过渡层、紊流核心、层流底层厚度： 层流底层厚度： 管、管件及阀门 第四节 流体流动的阻力 直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力； 局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。 W e p 2 , u 2 p 1 , u 1 2 2 1 1 0 0 z 2 z 1 3 4 流体在水平等径直管中作定态流动。 一、 直管阻力的表现形式 若管道为倾斜管，则 流体的流动阻力表现为静压能的减少； 水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。 ——哈根-泊谡叶 （Hagen-Poiseuille）方程 层流时能量损失的计算式 层流时阻力与速度的一次方成正比 。 变形： 比较得 层流阻力系数(摩擦系数) ——直管阻力通式（范宁Fanning公式） 其他形式： ——摩擦系数（摩擦因数） 则 J/kg 压头损失 m 压力损失 Pa 该公式层流与湍流均适用； 注意 与 的区别。 1.管壁粗糙度对摩擦系数的影响 光滑管：玻璃管、铜管、铅管及塑料管等； 粗糙