化工原理-化工原理-流体流动.ppt
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第一章流体流动液体和气体统称为流体。
流体的特征是具有流动性,即其抗剪和抗张的能力很小,无固定形状,随容器的形状而变化,在外力作用下其内部发生相对运动。
流体随压强的改变而改变自身体积的性质称为流体的压缩性。
压缩性的大小被看作是气体和液体的主要区别。
由于气体在压强增大时体积缩小,而液体则变化不明显,故气体属于可压缩性流体,液体属于不可压缩性流体。
气体在输送过程中若压强和温度变化不大,因而体积和密度变化也不大时,也可按不可压缩流体来处理。
一般气体在常温常压下仍可按理想气体考虑,以简化计算。
在化工生产中,涉及流体流动的规律,主要有以下几个方面:(1)流体阻力及流量、压强的计算(2)流动对传热与传质及化学反应的影响(3)流体的混合第一节流体静力学基本方程流体静力学是研究流体在外力作用下达到平衡的规律。
也即流体在静止状态下流体内部压力的变化规律。
1-1-1 流体的密度单位体积流体所具有的质量称为流体的密度,其表达式为:(1—1)式中:ρ——流体的密度,kg / m3;m——流体的质量,kg;V——流体的体积,m3。
不同流体的密度是不同的,对一定的流体,密度ρ是压力p和温度T的函数,可用下式表达:ρ = f ( p,T )液体的密度随压力的变化甚小,可忽略不计,故常称液体为不可压缩的流体。
温度对液体的密度有一定影响,但改变不大(极高压力下除外),液体的密度ρ一般可从物理化学手册或有关资料中查到。
气体具有压缩性及膨胀性,其密度随压强,温度的变化很大。
当压强不太高,温度不太低时,其密度可近似地按理想气体状态方程式来计算:ρ= m / V = pM / RT (1—2)式中:p——气体的绝对压强,kN / m2或kPa;T——气体的绝对温度,K;M——气体分子的分子量;R——气体常数,8.314 kJ / kmol·K。
若以知标准状态下气体的密度ρ0、温度T0和压力P0,则某状态下(T、P)理想气体的密度ρ也可按下式计算:ρ = ρ0T 0P / TP0(1—3)式中:ρ0——标准状态下(T0=273K P0=101.33 kPa)气体的密度,kg / m3ρ0 = M / 22.4 kg / m3在化工生产中所遇到的流体,往往是含有几个组分的混合物。