流体流动基础 - 安康学院化学化工学院.doc

《化工原理》 第一章 流体流动基础 流体流动问题是化工厂里最常遇到的一个问题，也是化工单元操作中的一个最基本问题。化工生产中所处理的物料以流体占大多数，流体的输送是在管路中进行的，因此流体输送管路在化工生产中起着重要的作用，可看成与人体里的血管相当。输送管路是由管子、阀门、输送机械（泵、通风机等）流量计等部分机械组成，它四通八大于各处。对于这类大量的输送管路和设备，如能做到正确设计、布置和选用，就会为国家节约许多生产资料、避免浪费。学习这一章主要目的有四个方面：1、讨论粘性流体动量传递的基本原理。 2、掌握流体一些基本规律。 3、了解流体输送设备的基本结构。 4、解决流体输送中的问题 流体输送究竟包括那些内容，可通过以下实例了解概况。 （脱去半水煤气中的） 银川氨肥厂脱硫塔 （脱硫变换工段） 由上图可知，主要任务有二： 选：（合适的流速、合适的管径、阀门、测量仪表、泵、风机）。 研：（为了选合适就得研究流体的性质，流动形态即条件，流体的有关规律。） 第一节 流体的物理性质 1.1.1 连续介质的假定 连续介质假定：流体是有连续分布的流体质点所组成。 理想流体与实际流体 流体：液体与气体的统称。 粘度：流体内部摩擦力的表现，是流体重要的物性参数之一用表示。 注：固体有摩擦力，如粉笔盒（擦）在桌面上移动（摩擦产生于外表面）。液体也有摩擦力，如倒一瓶水与一瓶油相比较，油到出来慢，为什么呢？油液内部有摩擦力。（摩擦力产生于内部）。 理想流体：理想液体与理想气体的统称，即粘度为零的流体。 理想液体：不可压缩，受热不膨胀，粘度为零因而流动时不产生摩擦阻力的液体。 理想气体：粘度为零，流动时没有摩擦阻力的气体，它完全符合理想气体状态方程式。（物化上“理想气体”是指分子间无吸引力，分子体积为零，完全符合理想气体状态方程式 的气体）。 实际流体：粘度不为零的流体。 1.1.2 流体的密度、比容、压强 密度：单位体积流体所具有的质量。即 当趋近于零时 （）表示流体内部某点的密度。 式中：——流体的密度， m——流体的质量， V——流体的体积， 任何流体，其密度随压强和温度而变化。即 压强对流体的密度影响很小，可忽略不计，故常称液体为不可压缩流体。 温度对液体密度则有一定的影响，故在有关书刊中介绍液体密度的实测值时，皆注有温度条件。气体是可压缩流体，其密度随压强和温度而变化，因此气体的密度必须标明其状态，即压强、温度条件。一般当压强不太高、温度不太低（高温低压）时，可按理想气体来处理。 理想气体 (常温常压，压力在5个大气压以下，温度不太严格，可取 或以上。）多数气体的密度可用理想气体状态方程式来计算。 （1） （2） 式中m——气体的质量 V——气体的体积 p—气体的绝对压强 M——气体的摩尔质量，其值等于分子量 R——气体常数，其值为 T——气体的绝对温度 当n=1摩尔（mol）标准状态下(,1atm下任何气体千摩尔体积为22.4) 将 代入 （2）式得 （3） 混合理想气体 甲： 式中——气体混合物中各组分气体体积分率。 乙： 丙： （左右式中省去总摩尔数=1摩尔 即 总质量=各分质量之和 即：混和后的总质量等于混合前的总质量。 式中：——气体混合物的平均密度; ——气体混合物的平均摩尔质量 、、——气体各组分的摩尔分率（也即等于体积分率、分压分率）。 液体混合物 若各组分在混合前后其体积不变，则1混和液体的体积等于各组分单独存在之和。 即：（参阅理想液体特征：不可压缩、受热不膨胀）。 右式各分子省去总质量为1 即 式中： 、……——液体混合物中各组分的密度 、……——液体混合物中各组分的质量分率。 比容：单位质量流体的体积。即 式中： ——流体的比容 三、压强（压力）：流体垂直作用于单位面积上的压力，称为流体的静压强，简称压强，