化工基础之流体流动过程及流体输送设备.pptVIP

第二章 流体流动过程及输送机械; 化工生产中处理的原料、中间产物，产品，大多数是流体，涉及的过程大部分在流动条件下进行。流体的流动和输送是必不可少的过程操作。 ;2.1 流体静力学基本方程式 ; 化工生产中所遇到的流体，往往是含有多个组分的混合物。对于液体混合物，各组分的浓度常用质量分数表示。;比体积 ;2．压强 ; 压强有两种表达方式。一是以绝对真空为起点而计量的压强；另一是以大气压强为基准而计量的压强，当被测容器的压强高于大气压时，所测压强称为表压，当测容器的压强低于大气压时，所测压强称为真空度。 ;流体压强的重要特性: 流体压强处处与它的作用面垂直,并且总是指向流体的作用面 流体中任一点压强的大小与所选定的作用面在空间的方位无关 ;3．流体静力学基本方程式 ;;等压面概念;③ p0变化某一数值，则 p改变同样大小数值—压力的可传递性;⑤ 静力学方程的几种不同形式 ;; ② U形管压差计 选基准面列静力学方程;;③ 倾斜液柱压差计;④ 微差压差计;⑤ 倒U形管压差计;目的： ① 恒定设备内的压力， 防止超压；;练习;2.2 流体流动的基本规律;1．流量和流速 ; 单位时间内，流体在管道内沿流动方向所流过的距离，称为流体的流速，以u表示，单位为 m·s-1。; 质量流速的定义是单位时间内流体流经管路单位截面积的质量，以G表示，单位为 kg·s-1·m-2，表达式为： ;2．定态流动和非定态流动;3．定态流动过程物料衡算——连续性方程 ;又因为qm=ρuA，所以：;4．流体定态流动过程的能量衡算——伯努利方程 ; ①动能 流体以一定的流速流动时，便具有一定的动能。动能为mu2/2，单位为kJ。 ; ④内能 内能（又称热力学能）是流体内部大量分子运动所具有的内动能和分子间相互作用力而形成的内能的总和。以U表示单位质量的流体所具有的内能，则质量为m（kg）的流体的内能为mU，单位kJ。;（1）理想流体流动过程的能量衡算 ; 如上图，设在单位时间内有质量为m(kg)、密度为ρ的理想流体在导管中做定态流动，在与流体流动的垂直方向上选取截面1-l’和截面2-2’，在两截面之间进行能量衡算。 ; 即 mgz1+m u12/2+p1m/ρ=mgz2+m u22/2+p2m/ρ ; 以上各式都是理想流体在定态流动时的能量衡算方程式，又称为伯努利方程（Bernoulli equation）;④ 注意Bernoulli 方程的适用条件； 重力场中，连续稳定流动的不可压缩流体。 对可压缩流体，若开始和终了的压力变化不超过20%，密度取平均压力下的数值，也可应用上式。;应用 ① 单位统一； ② 基准统一； ③ 选择界面，条件充分，垂直流动方向； ④ 原则上沿流动方向上任意两截面均可。; b) 文氏管和喷射泵; 为克服流动阻力使流体流动，往往需要安装流体输送机械（如泵或风机）。设单位重力的流体从流体输送机械所获得的外加压头为We，单位J·kg-1。 ;压力头损失 ; 连续性方程和柏努利方程可用来计算化工生产中流体的流速或流量、流体输送所需的压头和功率等流体流动方面的实际问题。 ; ① 依题意画出流程示意图，标明流动方向； ② 选取适当截面，与流向垂直； 截面的选取应包含待求的未 知量和尽可能多的已知量，如大截面、敞开截面； ③ 式中各项的单位相同； ④ 基准一致，压力基准，位头基准； ⑤ 流速使用所选截面上平均速度； ⑥ 有效功率 Pe：;伯努利方程的应用