石油化工工程基础知识课件.ppt

《石油化工工程基础知识课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、石油化工工程基础知识梁江朋化工原理一、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=

2、+P2/ρgP2=P0+ρgHH1H2H（3）管径的确定对于圆形管道，管径可以由下式d=4Qπν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◇工作压力材质压力温度介质（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

3、努利方程式mU1+mgH1+mv²2+P1Q1+wm+qm=MU2+mgH2+mv²/2+P2Q2H1+v²/2g+P1/ρg+He=H2+v²/2g+P2/ρg+HfHe-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

4、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，英国物理学家O.雷诺观察了圆管内的流动状态,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。式中的动力粘度η用运动粘度υ来代替，因η＝ρυ，则式中：υ——流体的平均速度；l——流束的定型尺寸；ρ、η一一在工作状态；流体的运动粘度和动力粘度ρ——被测流体密度；由上式可知，雷诺数Re的大小取决于三个参数

5、，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺寸一般取管道直径(D)，则当量直径等于水力半径的四倍。对于任意截面形状的管道，其水力半径等于管道戳面积与周长之比．所以长和宽分别为A和B，的矩形管道，其当量直径：用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径(Dd)。对于任意截面形状管道用当量直径，都可按截面积的四倍和截面周长之比计算，因此，雷诺数的计算公式为：数学模型为：Re=d·v·ρ/μ或Re=d·v/λ流速：v，管径d、密度ρ、黏度μ或λ雷诺采用不同的流体和不同的管径精心

6、了多次试验，发现：对于圆管内的流动，当Re〈2000时，流动总是层流；Re〉4000时，流动一般为湍流；其间为过渡区，流动可能是层流，也可能是湍流，取决于外界条件。对于平行流体流过光滑平板的情况，边界层由层流转变为湍流的临界雷诺数约在105～3×106之间。雷诺数Re的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。实验表明：对于流体在管内的流动:（1）当Re<2000时，流动形态为层流；（2）当20004000时，为湍流状态。雷诺数小，意味着流

7、体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态在不同的流动状态下，流速的分布等都是不同的因而管道内流体的平均流速υ与最大流速υmax的比值也是不同的。因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。在不同的流动状态下，流体的运动规律：光滑管道的雷诺数ReD与速度比V/Vmax的关系试验表明，外部条件几何相似时(几何相似的管子，流体流过几何相似的物体等)，若它们的雷诺数相等，则流体流动状态也是几何相似的(流体动力学相似)。这

8、一相似规律正是流量测量节流装置标准化的基础。可见，雷诺数确切地反映了流体的流动特性是流量测量中常用的参数．1）沿程流动阻力损失产生原因：流体流经一定管径的直管时，由于摩擦力的作用而产生的阻力，造成沿程流动损失：Σhf=λ·ι/d·v²/2g式中：Σhf——沿程流动损失(m)λ——摩阻系数，与雷诺数、管壁粗糙度有关，可通过实验测定，也可以计算求得，当流体处于层流时，λ=64/Reι——直