化工单元操作(第二版)第一章 流体流动.ppt

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化工单元操作(第二版)第一章 流体流动

第一章 流体流动 第一节 流体流动的主要任务 1.流体—具有流动性的物体(液体和气体)。 2.流体力学—研究流体平衡和运动规律的科学(静力学、动力学)。 3.学习流体流动目的 (1)根据生产工艺流程的要求,确定管路和设备的直径。 (2)估算输送流体所需要的能量。 (3)压力、流量及流速等参数的测量和控制。 此外,流体流动也是传热、传质过程的重要基础。 第二节 流体静力学 流体的静止是流体运动的一种特殊方式。流体静力学是研究静止流体内部压力变化的规律。 一、流体的压缩性 流体的体积随压强和温度而变的这个性质,称为流体的压缩性。 液体:工程上可按不可压缩性流体考虑。 气体:属于可压缩性流体。 二、流体的主要物理性质 1.密度、相对密度和比体积 (1) 密度——单位体积的流体所具有的质量, 符号:ρ ; 单位 : kg/m3 则: m—流体的质量,㎏ ;V—流体的体积,m3。 ① 气体的密度 气体:具有可压缩性, t ? ; V ?; ρ ? ;p ? V ? ρ ? 当压力不太高、温度不太低时,可按理想气体状态方程计算: 由理想气体方程求得操作条件(T, P)下的密度: 纯气体 所以 混合气体密度的计算: M均= M1y 1+M2y2 +…… + Mnyn y1 、y2.y3…… yn—气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数 【例题1-4】、【例题1-5】 ②液体密度的计算 液体的密度一般用实验方法测定。 纯液体密度,练习查(附录二、三、四、五) 混合液体的密度的准确值要用实验方法求得。 混合液体密度的近似值可由下式计算: 取1kg液体为基准,假设各组分在混合前后体积不变, 则: ——混合液中各纯组分的质量分数 ——混合液中各纯组分的密度;kg/m3 【例题1-1】、【例题1-2】、【例题1-3】 (2)相对密度 定义—流体密度与4℃时水的密度之比 , 习惯称为比重 。 符号: 即: ① 没用单位,仅仅是一个比值。 ②4 ℃时, 1000kg/m3 【例题1-6】 (3)比体积 定义——单位质量流体所具有的体积。习惯称为比容。 符号:?;单位:m3/kg。 则: 与 关系互为倒数。 2.压强(压力) (1)压强的定义 流体垂直作用于单位表面积上的力,称为流体的静压强,简称压强. 用符号 表示压强, 表示面积, 为流体垂直作用与面积上的力。 则压强 强调 法定 单位:N/m2 (Pa ),与实际生产中压力的常用单位kpa,Mpa之间的换算关系。 (2)压强的单位及其换算 其它常用单位有: 标准大气压atm(物理大气压)、工程大气压at、kgf/cm2.流体柱高度(mmH2O,mmHg等)。 各种压力单位的换算关系如下: 1atm=101.3 kPa=1.033 kgf/cm2 =760mmHg =10.33mH2O 1at=98.1kPa=1kgf/cm2=735.6 mmHg=10 mH2O 若用液柱高度表示压强 : 设 为液柱高度, 为液柱的底面积, 为液体的密度 则 结论:当P一定时,可用某流体柱的高度表示压强的大小。 (3)压强的表示方法 ① 绝对压强(简称绝压):流体的真实压强。 它是以绝对真空为基准测得的流体压强。

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