1、1化工單元操作1 流體流動(dòng)1.1預(yù)備知識(shí) 1.2流體在管內(nèi)流動(dòng)形態(tài)的判斷及測(cè)定 1.3流體內(nèi)部機(jī)械能變化的觀察及測(cè)定 1.4流體流動(dòng)阻力（直管、局部）的認(rèn)知及測(cè)定 1.5化工管路簡(jiǎn)介 21.1 預(yù)備知識(shí)1.1.1 概述1.1.2 流體物理性質(zhì)1.1.3 流體靜力學(xué)基礎(chǔ)1.1.4 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)-流動(dòng)的物體，包括可壓縮的氣體和難以壓縮的液體。 1.1.1 概述（1）流體主要特征具有流動(dòng)性；無固定形狀，隨容器形狀而變化；受外力作用時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 （2）流體種類 如果流體的體積不隨壓力變化而變化，該流體稱為不可壓縮性流體；若隨壓力發(fā)生變化，則稱為可壓縮性流體。 1.液體 液體所受壓力增大, 其

2、體積幾乎不變,故稱之為不可壓縮流體 液體壓力增大 液體溫度升高時(shí)，其體積略有增加, 液體具有熱膨脹性 溫度升高 氣體所受壓力增大, 其體積變小,故氣體是可壓縮流體。 氣體壓力增大 但如果壓力的變化率不大時(shí)，該氣體也可當(dāng)作不可壓縮性流體處理。2.氣體 氣體溫度升高時(shí)，其體積明顯增加, 氣體具有明顯熱膨脹性。 氣體溫度升高 1.1.2流體的物理性質(zhì)引入：觀察水和油混合物為什么浮有厚油的熱湯無一絲白氣，入口卻很燙？2010年5月18日，美國(guó)墨西哥灣石油鉆井平臺(tái)發(fā)生爆炸 2010年7月18日，大連新港輸油管線爆炸起火事故造成海面污染水域達(dá)50平方公里 3）表達(dá)式： 式中，m流體的質(zhì)量（kg）； V流體

3、的體積（m3） 4）單位：kg/m3 1.流體的密度1）定義：流體的密度是指單位體積流體在t時(shí)的質(zhì)量。2）符號(hào)：t，簡(jiǎn)記為 液體的密度1）溫度和壓力對(duì)液體密度的影響（2）對(duì)大多數(shù)液體，溫度升高，其密度下降。水例外（水在277K時(shí)具有最大密度，為1000kg/m3）2）如何獲取液體的密度？（1）液體純凈物的密度可查閱相關(guān)手冊(cè)（注意溫度條件） （2）液體混合物的可實(shí)驗(yàn)測(cè)定：如比重瓶法、韋氏天平法、波美度比重計(jì)法(相對(duì)密度)（1）壓強(qiáng)對(duì)液體密度的影響很小，常常忽略。比重瓶波美度比重計(jì)韋氏天平相對(duì)密度 1）定義：將某種液體在t的密度與4時(shí)純水的密度（w）之比，稱為該液體相對(duì)密度。2）符號(hào)：d3）表達(dá)式

4、：無量綱的量氣體的密度2）表達(dá)式： 式中，氣體的密度，kg/m3p氣體的壓力，kPa；M氣體的摩爾質(zhì)量，g/mol；T氣體的溫度，K； R通用氣體常數(shù)，8.314kJ/（kmolK ）。（1）溫度升高，氣體的密度降低； （2）壓力增大，氣體的密度增大。 1）氣體為可壓縮流體，氣體的密度是溫度和壓強(qiáng)函數(shù)3）氣體混合物的密度 式中Mm為氣體混合物的平均摩爾質(zhì)量，可按下式求得 式中，MA，MB，Mn氣體混合物中各組分的摩爾質(zhì)量；yA，yB，yn氣體混合物中各組分的摩爾分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。 2.流體的黏度1.定義：2.符號(hào)：黏性流體質(zhì)點(diǎn)在發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到來自自身的阻力，流體的這種屬性稱為黏性。洪水過

5、后，垃圾堆積河岸固有屬性黏度流體對(duì)流動(dòng)的阻抗能力。衡量流體黏性大小的物理量，反映流體內(nèi)摩擦力的大小。4.溫度、壓力對(duì)黏度的影響液體的黏度隨溫度升高而減小，壓強(qiáng)影響可忽略；氣體的黏度隨溫度升高而增大 ，壓強(qiáng)若變化不大可忽略。工程單位：泊（P）、厘泊（cP） 1 Pas = 10P = 1000 cP 3.單位：Pas夏天倒洗發(fā)水更容易 1.壓力定義：流體垂直作用于單位面積上的流體靜壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱壓強(qiáng)（化工生產(chǎn)上習(xí)慣稱為壓力）。3. 單位：Pa（帕） 1Pa=1N/m21.1.3 流體靜力學(xué)基礎(chǔ)2. 符號(hào)： pp流體的壓力，PaF垂直作用在面積A上的力，NA流體的作用面積，m2絕對(duì)壓力（絕壓） 以絕對(duì)

6、真空（絕對(duì)零壓）作為基準(zhǔn)所表示的壓力，用p絕表示，簡(jiǎn)單表示為p。壓力的表示以當(dāng)?shù)卮髿鈮鹤鳛榛鶞?zhǔn)所表示的壓力。1.若系統(tǒng)壓力高于大氣壓，則超出部分稱為表壓，記作p表。2.若系統(tǒng)壓力低于大氣壓，則低于部分稱為真空度，記作p真。相對(duì)壓力 1.表壓強(qiáng)（表壓）：被測(cè)流體的絕對(duì)壓強(qiáng)高出當(dāng)?shù)卮髿鈮旱臄?shù)值 表壓=絕對(duì)壓強(qiáng)-當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?表壓和真空度 2. 真空度：被測(cè)流體的絕對(duì)壓強(qiáng)低于當(dāng)?shù)卮髿?壓力的數(shù)值真空度=當(dāng)?shù)卮髿鈮毫^對(duì)壓強(qiáng)當(dāng)?shù)卮髿鈮?絕對(duì)零壓 表壓絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力 真空度壓力 絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力，表壓和真空度p表= p-p大氣壓,pp大氣壓p真= p大氣壓-p,pP1比較P2、P3：2.流體靜力學(xué)基

7、本方程液封高度的確定 生產(chǎn)中用液柱高度形成的壓強(qiáng)把氣體封閉在設(shè)備中，來防止氣體外泄或是為了防止壓力過高而起泄壓作用，保護(hù)設(shè)備的裝置，稱為液封。3.流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用思考：若水封管插入水中的深度遠(yuǎn)大于h會(huì)產(chǎn)生何種后果？P1P2比較P1與P2的大小指示液 結(jié)論：P1 = P2 P1P2P1 P6P1P2P3P4P5P6等壓面等壓面？RP1P2如何計(jì)算P1與P2之間的壓差？R 壓差計(jì)的讀數(shù)，m 指示液的密度，kg/m3 被測(cè)流體的密度，kg/m3液位計(jì)液位計(jì)玻璃液位計(jì) 磁翻柱液位計(jì) P1P2P1 = P2液位的測(cè)量 壓差式液位計(jì)1、零點(diǎn)遷移的分類（1）無遷移（2）負(fù)遷移實(shí)際應(yīng)用中，正、負(fù)室壓力

8、p正、p負(fù)分別為（3）正遷移p=p正-p負(fù) =1gH+2ghp正=p0+1gH+2ghp負(fù)=p02、判斷正負(fù)遷移和無遷移的依據(jù)H=0時(shí)，p=0 無遷移 H=0時(shí)，p0 正遷移 H=0時(shí)，p0 負(fù)遷移 一般型號(hào)后面加“A”的為正遷移；加“B”的為負(fù)遷移。你家水表讀出的是什么單位？質(zhì)量還是體積？?jī)r(jià)錢有區(qū)別嗎？水的密度：1噸/立方米1.1.4 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過管道任一截面的流體量。質(zhì)量流量 （1）定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道任一截面上的流體質(zhì)量。 （2）符號(hào)：qm（3）單位：kg/s或kg/h體積流量 （1）定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道任一截面上的流體體積 （2）符號(hào)：qV（3）單位：

9、m3/s或m3/h 1.流量與流速體積流量與質(zhì)量流量之間的關(guān)系為： qm=qV 流速流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，流體在流動(dòng)方向上通過的距離。1）平均流速：流體的體積流量qV除以管道的流通截面積A。符號(hào)：u 單位: m/s 2）質(zhì)量流量與流速之間的關(guān)系 3）流量方程式：描述流體流量、流速和流通截面積 三者之間的式子稱為流量方程式。 在流量一定的情況下，流通截面積越小，流速越大。意義：指導(dǎo)選擇管子的規(guī)格和確定塔設(shè)備的直徑。2.穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)穩(wěn)定流動(dòng) 在流體流動(dòng)過程中，流體的壓力、流速等流動(dòng)參數(shù)只與位置有關(guān)，而不隨時(shí)間的延續(xù)而變化。AABB不穩(wěn)定流動(dòng) 在流體流動(dòng)過程中，流體的壓力、流速等流動(dòng)參數(shù)不僅與位置有關(guān)，而且與時(shí)間有關(guān)。 AABB消防水槍河流交匯口流通面積發(fā)生變化，流速也隨之改變！3.連續(xù)性方程穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算根據(jù)質(zhì)量守恒定律 密