單元操作(流量控制)0703課件

流量1.體積流量:單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體體積.用Vs表示,單位m3/s.2.質(zhì)量流量:單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體質(zhì)量.用ws表示,單位kg/s.質(zhì)量流量與體積流量的關(guān)系為:流速流速:單位時間內(nèi)流體在流動方向上流過的距離.1.平均流速:單位面積上的體積流量.常用u表示,單位m/s。A-與流動方向相垂直的管道截面積,m2.2.質(zhì)量流速:單位面積上的質(zhì)量流量.常用G表示,單位kg/m2·s.上式是確定輸送流體的管道直徑的最基本公式.流體的體積流量一般由生產(chǎn)任務(wù)所決定，平均流速則需要綜合考慮各種因素后進行合理地選擇。流速選擇的過高,管徑可以減小,但流體流經(jīng)管道的阻力增大,動力消耗大,操作費用隨之增加.反之,流速選擇的過低,操作費用可相應(yīng)的減少,但管徑增大,管路的投資費用隨之增加.因此,適宜的流速需根據(jù)經(jīng)濟權(quán)衡決定.化工管道以圓形截面居多,若以d表示管道內(nèi)徑,則:質(zhì)量流速與平均流速的關(guān)系為或.備注:連續(xù)流體中,密度相等,流速與截面積成反比.連續(xù)性方程當(dāng)流體在密閉管路中作穩(wěn)定流動時,既不向管中添加流體,也不發(fā)生漏損,則根據(jù)質(zhì)量守恒定律,通過管路任一截面的流體質(zhì)量流量應(yīng)相等.對于圓形截面的管子:即流速與管徑的平方成反比.若管路中有支管存在,則流體仍有連續(xù)性現(xiàn)象,總管內(nèi)流體的質(zhì)量流量應(yīng)該是各支管內(nèi)質(zhì)量流量之和.流動類型分類流體流動的類型雷諾實驗雷諾實驗的結(jié)果表明:1.當(dāng)玻璃管內(nèi)水的流速較小時,紅墨水在管中心呈明顯的細直線,沿玻璃管的軸線通過全管,如圖（a）所示.2.隨著逐漸增大水的流速,作直線流動的紅色細線開始抖動、彎曲,呈波浪形,如圖（b）所示.3.速度再增大,紅色細線斷裂,沖散,全管內(nèi)水的顏色均勻一致,如圖（c）所示.流體流動時,流體質(zhì)點之間和流體與管壁之間都有摩擦阻力,靠近管壁附近處的流層流速較小,附在管壁上的流層流速為零,離管壁越遠流速越大,在管中心線上流速最大.湍流時的速度分布層流時的速度分布圓管內(nèi)流體的速度分布柏努利方程流體穩(wěn)定流動時的能量衡算當(dāng)理想流體在一密閉管路中作穩(wěn)定流動時,由能量守恒定律可知,進入管路系統(tǒng)的總能量應(yīng)等于從管路系統(tǒng)帶出的總能量.

按照能量守恒及轉(zhuǎn)化定律,輸入系統(tǒng)的總機械能必須等于由系統(tǒng)中輸出的總能量.如圖所示，中央開有銳角圓孔的一薄圓片（孔板）插入水平直管中，當(dāng)管內(nèi)流動的流體通過孔口時，因流通截面積突然減小，流速驟增，隨著流體動能的增加，勢必造成靜壓能的下降，由于靜壓能下降的程度隨流量的大小而變化，所以測定壓力差則可以知道流量.流量的測量與調(diào)節(jié)當(dāng)流體自下而上流入錐管時,被轉(zhuǎn)子截流,這樣在轉(zhuǎn)子上、下游之間產(chǎn)生壓力差,轉(zhuǎn)子在壓力差的作用下上升,這時作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個:流體對轉(zhuǎn)子的動壓力（向上）,轉(zhuǎn)子在流體中的浮力（向上）和轉(zhuǎn)子自身的重力（向下）.流量計垂直安裝時,轉(zhuǎn)子重心與錐管管軸會相重合,作用在轉(zhuǎn)子上的三個力都平行于管軸.當(dāng)這三個力達到平衡時,轉(zhuǎn)子就平穩(wěn)地浮在錐管內(nèi)某一位置上.來流流速變大或變小時,轉(zhuǎn)子將作向上或向下的移動,相應(yīng)位置的流動截面積也發(fā)生變化,直到流