文档介绍：Foundations of Chemical Engineering chapter 2 Fluid Flow Process
流体的流动属性-流量
体积流量qV ,单位:m3/s
质量流量qm,单位:㎏/s
单位时间内流经某一规定表面(管路横截面)的流体量(体积、质量)称为经过该表面的流量
单位时间内流体在流动方向上所流经的距离称为流速,用u表示,单位:m/s
流体的流动属性-平均流速
流体流经管道任一截面上各点的速度并不相等,在管壁处为零,距管壁越远,流速越大,在管中心处流速最大;在工程计算上流体的流速通常指整个管截面上的平均流速,也就是单位时间内流过单位截面积的流体体积。
A为与流动方向垂直的管道截面积㎡
流体的流动属性-质量流速
单位时间内流体流经管道截面积的质量,即质量流量除以流通截面积称为质量速度,用W表示,单位:㎏/㎡s
流体的类别及情况
流速范围/ -1
流体的类别及情况
流速范围/ -1
自来水(3atm左右)
1-
过热蒸汽
30-50
水及低粘度液体(1-10atm)
-
蛇管,螺旋管内的冷却水
<
高粘度液体
-
低压空气
12-15
工业供水(8atm以下)
-
高压空气
15-25
锅炉供水(8atm以下)
>
一般气体(常压)
10-20
饱和蒸汽
20-40
真空操作下气体流速
<10
表2-1 某些流体在管道内常用流速范围
管径的估算
流体的运动状态-定态流动与非定态流动
流体流动时,空间任一点上的流速、压力、密度等与流动有关的物理参数都不随时间而改变,就称这种流动为定态流动,亦称稳定流动。
只要流体流动过程中任一点有一个物理参数(如流速的大小或方向)随时间变化。就称为非定态流动,亦称非稳定流动。
质量衡算-
(the equation of continuity)
质量衡算,确定衡算的范围,整个管路或其中的某一部分,该范围称为划定体积或控制体积。流体流过导管的简单控制体积如图
根据质量守恒定律,单位时间内流进和流出控制体积的质量之差应等于单位时间控制体积内物质的累积量。流体做定态流动时,累积量为零
管内(或设备内)
A1
A2
u1′
u2′
对于不可压缩流体
:
流速与导管截面积成反比
对于圆管
P62习题8、9
伯努利方程式(Bernonlli’equation,B’E) -流体流动过程的能量衡算
定态流动系统中,能量的主要表现形式为热力学能和机械能,其它形式的能量或不存在或可忽略不计。热力学能随温度和比容的改变而变化,液体受热几乎不膨胀,不能转化为机械能而用于流体输送,故对不可压缩流体进行能量衡算时,只考虑各种形式的机械能的转换。在流体流动的过程中,如无能量损耗,则
输入能量=输出能量
伯努利方程式(Bernonlli’equation,B’E) -流体流动过程的能量衡算
流体流经控制体积的机械能有如下几项。
(1)位能
流体受重力作用所具有的能量称为位能。计算位能时应先规定一个基准水平面,如0-0′面。位能等于将流体自基准水平面0-0′升举到z处所做的功。mkg流体的位能为mgz,单位为J。
z2
2
u1
u2
z1
1
1’
2’
0
0′
mgz1
mgz2