文档介绍：石油化工工程基础知识
——系列清洗技术培训课程
任皞
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2006年11月
化工原理
一、流体力学基本理论
(1)基本概念
①流体的密度ρ=m/v ﹙kg/m³﹚
②流体的压力р=F/A ﹙N/m²﹚
压力对流体的密度影响很小,可忽略不计,故液体可视为不可压缩流体;温度对液体的密度有一定影响,在查阅密度时要注明温度条件。
③流量:单位时间内流过管道任意界面的流体量。
流量常以体积流量Q和质量流量G表示。
④流速:单位时间内流过的距离。
⑤平均流速:在管截面中心处最大,越靠近管壁流速越小,在管壁处的流速为零。
(2)流体静力学基本方程
静止液体内任意两点满足静力学方程:
H1 + P1/ρg= + P2/ρg
P2 = P0 + ρg H
H1
H2
H
(3)管径的确定
对于圆形管道,管径可以由下式
d= 4Q
πν
通常,由于流速的大小体现了操作费用的高低,而管径d的大小则体现了设备投资费用的多少,所以,对于较长的管道,两者要权衡考虑,以总费用最低为目标。
(4)管子壁厚的选择
管径确定后,管壁厚度应根据以下因素确定:
◇承受的压力
◇材质
◇操作温度
◇输送介质
◇使用周期
◇工作压力
(5)稳态流动和不稳态流动
任一截面处的流速、流量和压力等物理参数是否随时间变化,确定流动状态。
对于圆形管道:
v1 / v2 = (d2/d1)²
(6)伯努利方程式
mU1+mgH1+mv²2+P1Q1+wm+qm
=MU2+mgH2+mv²/2+P2Q2
H1+v²/2g+P1/ρg + He= H2+v²/2g+P2/ρg + Hf
He-外加功 Hf-压头损失
H1-位压头
(总能量守恒)
(机械能守恒)
注意:
总能量衡算中,动能、位能、压力能、外加功属于机械能;内能和热是非机械能。机械能和非机械能的区别是前者在流动过程中可以相互转化,既可以用于流体输送,也可以转变成热和内能;而后者不能直接转化为机械能用于流体的输送。
(7)圆管内流体压力损失的计算
雷诺数
测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。
流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。
1883年,,首先提出:由层流向湍流的过渡取决于比值dup/μ(d为管子内径)。这个比值即雷诺数 Re。