流体流动及输送.ppt

第一章 流体流动和输送（fluid flowing and transferring） 1.1 概述 液体和气体统称为流体(fluid)，液体具有流动性，无固定形状。 在化工生产中处理的原料和产品大多数都是流体。按照生产工艺 的要求，常常要将流体物料依次送入各设备中进行化学或物理的变化。因此，在现代化工厂中，一般大量的流体需要输送管道纵横密布，流体流动及输送的设备到处可见 。 而且，化工生产中的许多单元操作也都与流体的流动有关，很多过程进行的好坏，动力的消耗及设备的投资都与流体的流动有密切的关系 流体流动过程是化工生产中最基本、最重要的一个过程和单元操作。 通过研究流体流动过程 的基本原理和规律，可以解决化工生产中下列问题 ： 流体的输送及所需的设备（流速、外界输入能量、管径、泵等） 流体流动参数的测量（压强、流量、流速等） 为强化设备和操作效率提供依据。流体对传热过程、传质过程及反应过程都有很大的影响。掌握这些规律对化工设备中发生的过程的理解非常重要。 本章重点讨论的是流体流动过程的基本原理及流体在管内的流动。 本章讲解内容： 基本概念――静止流体――实际流体流动(物料衡算和能量衡算)――管路计算――输送设备 1.2 基本概念 一、 理想流体和实际流体 理想流体(the ideal fluid) 是指不具有粘度，流动时不产生摩擦的流体，理想液体具有不可压缩、受热不膨胀的流体（气体和液体）。 实际液体: (the non-ideal fluid) 可压缩性很小，如水及水溶液，实际液体多数性质比较接近理想液体，但实际液体在流动时有较大的摩擦阻力。 实际气体；在压力较低、温度较高时可近似看作理想气体 。 理想气体的行为可用理想气体方程来描述 PV＝nRT＝（G/M）RT （1－1） 实际气体的行为可用实际气体方程来描述（范得华方程、维里方程、RK方程、SRK方程等）。也就是说实际流体的行为要用流体的P－V－T关系来描述，但在一定条件下可看作理想流体来处理，可使过程在处理时计算简化。 (P+ )(V－b)=RT 校正的项: 体积校正项b（质点占据空间） 压力校正项 （分子间吸引力） 二、流体的密度、比重、重度、比容 1、密度：（density） 单位体积物料所具有的质量。 ρ＝ 单位 kg/m3 （1－2） 数据来源 纯物质的密度数据可在物理化学手册和化工设计手册中查到，密度是与温度、压强有关的物理量，在使用时要注意条件。 混合物 混合液体 （1—2a） 混合气体 (1-2b) ?m= (1-2c) 其中 2、比重：(specific gravity） 比重是批物料密度与277K（4℃）时纯水的密度之比，用S表示，无因次物理量。工程制单位国际标准单位中不采用。 （1-3） 注意工程中的比重与物理学中比重是不一样的物理学 d=W/V，工程中比重相当相对密度。 用比重数据时要注意温度条件，通过比重可求密度： 例子 （纯苯） 3、重度（ gravity） 指单位体积物料所具有的重量。重度是工程单位制中的一个专用物理量。 （1-4） 它的单位是 公斤（力）/米3 ，kgf/m3 重度是属于力的范畴，在工程单位制中力是作为基本度量单位，计算比较简化。 在工程单位制中质量是导出单位，重度与密度的换算关系如下： （1－5） 工程单位制中密度的单位为：公斤 (力) ·秒2/米4 4、比容(specific volume) 单位质量的物料所具有的体积，用 ? 表示 （1-6）