化工基礎(chǔ)概論第一章流體流動(dòng)與輸送(已修改)
2025-01-06 10:49 本頁面
【正文】 第一章 流體流動(dòng)與輸送 、流量和流速 ? 流體是液體和氣體的總稱，其基本特征是具有流動(dòng)性。所謂流動(dòng)性就是在靜止時(shí)不能承受剪切力的作用，當(dāng)有剪切力作用于流體時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)間就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。氣體和液體既具有共性，也具有各自的特性，即氣體是可壓縮的，而液體則由于其壓縮性很小，工程上近似認(rèn)為是不可壓縮的。所以在討論共性的同時(shí)，也要討論它們各自的特性及處理方法。 ? 化工生產(chǎn)中所處理的物料，不論是原料、中間產(chǎn)品或者是產(chǎn)品，大部分是流體。在生產(chǎn)過程中，無論是化學(xué)處理或是物理處理過程，流體總是需要從一個(gè)設(shè)備流到另一個(gè)設(shè)備，從一個(gè)車間送到另一個(gè)車間，為了完成流體輸送任務(wù)，必須解決管路的配置，流量、壓強(qiáng)的測(cè)定，輸送流體所需要的能量的確定和輸送設(shè)備選用等技術(shù)問題。此外，設(shè)備中的傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)都是在流動(dòng)的流體中進(jìn)行，它們與流體流動(dòng)形態(tài)密切相關(guān)。研究流體的流動(dòng)形態(tài)和條件，可作為強(qiáng)化化工設(shè)備的依據(jù)。因此，流體流動(dòng)與輸送是化工生產(chǎn)中必不可少的單元操作。 （ 1）體積流量 （ 2）質(zhì)量流量 （ 1）體積流量 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道任一截面上的流體體積量，稱為體積流量，用符號(hào) VS或Vh表示，單位為 m3/s 或 m3/h 。 （ 2）質(zhì)量流量 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道任一截面上的流體質(zhì)量，稱為質(zhì)量流量，用符號(hào) GS或 Gh表示，單位為 Kg/s 或 Kg/h 。 體積流量和質(zhì)量流量之間的關(guān)系為：SSGV ?? （ 1 1 ） ?— 流體的密度 由于氣體的體積隨壓強(qiáng)和溫度的變化而變化，當(dāng)氣體以體積流量表示時(shí)，應(yīng)注明其壓強(qiáng)和溫度。 （ 1 ）平均流速 流體的體積流量 VS除以管道的流通截面積 A ，用符號(hào) u 表示，單位為 m/s 。 體積流量與平均流速的關(guān)系：SVuA? （ 1 2 ） 質(zhì)量流量與平均流速的關(guān)系：SSG V u A???? （ 1 3 ） （ 2 ）質(zhì)量流速 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位面積的流體質(zhì)量，稱為質(zhì)量流速，用符號(hào) w 表示，其單位為Kg/(m2 s) 。 質(zhì)量流速與質(zhì)量流量及平均流速之間的關(guān)系：SGwuA??? （ 1 4 ） 氣體的體積流量是隨壓強(qiáng)和溫度變化而變化，其流速將隨之變化；但流體的質(zhì)量流量是不變的，當(dāng)管道截面積不發(fā)生變化時(shí)，質(zhì)量流速不會(huì)變化。對(duì)氣體，采用質(zhì)量流速計(jì)算較為方便。 層流和湍流 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力分為兩大類，即直管阻力和局部阻力。直管阻力是流體在一定的管道中流動(dòng)時(shí)，為克服流體粘性阻力而消耗的機(jī)械能，亦可稱為沿程阻力。局部阻力是流體流過彎頭、閥門等管件時(shí)，因流體的流速和方向發(fā)生改變而損失的機(jī)械能。柏努利方程式中的fh?為單位質(zhì)量流體在所研究管路系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)的總能量損失，它為直管阻力fh與局部阻力39。fh之和。即： 39。f f fh h
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