一、流量方程式

　　流體流動的規(guī)律是通過一些參數(shù)描述的，流量與流速就是最基本的參數(shù)，而珂者間的關(guān)系就是流量方程式。

　　二、? 流量

　　流體在流動時(shí)，每單位時(shí)間內(nèi)通過管道任一截面的流體量，稱為流體的流量。如果流體量用流體的質(zhì)量來度量，則稱為質(zhì)量流量，用Qm表示，單位是kg／s或kg／h；如果流體量用流體的體積來度量，則稱為體積流量，用Qv表示，單位是m3／s或m3／h。兩者的關(guān)系

　　qm＝Pqv??????????????????????????????????????????????????????????????? 式中ρ—相同條件下流體的密度，kg／m3。

　　需要注意的是，由于在不同的狀態(tài)(T、P)下，相同質(zhì)量氣體的體積是不同的，因此，在用體積流量來表示氣體的流量時(shí)，必須注明氣體的狀態(tài)。

　　三、??流速

單位時(shí)間內(nèi)，流體在流動方向上經(jīng)過的距離叫流體的流速。由于流體具有黏性，流體管內(nèi)流動時(shí)，同一流通截面上各點(diǎn)的流速是不同的，越靠近管壁，流速越小，中心的流速最大。在流體輸送中所說的流速，通常指整個(gè)流通截面上流速的平均值，用u表示，單位是m／s。平均流速可以用下式計(jì)算：

　　u＝Qv／A??? (5—12)

　　式中? A——垂直于流向的管道截面積，稱為流通截面積，m2。對于圓形管路，A就是截面圓的面積，即：

?

　　式中? d--管道的內(nèi)徑，m。

　　由于氣體的體積是隨著狀態(tài)的變化而變化的，工業(yè)生產(chǎn)中也有用質(zhì)量流速來表示氣體的流速的。在化工生產(chǎn)中，流體流速不僅關(guān)系著流體流動的動量、揚(yáng)程等與安全有關(guān)的問題，而且關(guān)系著流體靜電的產(chǎn)生和靜電火花問題。

　　四、? 流量方程式

　　描述流體流量、流速和流通截面積三者之間的關(guān)系式稱為流量方程式，主要有方程(5—12)。它告訴我們，在流量一定的情況下，流通截面積越小，流速越大。在工程上，流量方程式主要用來指導(dǎo)選擇管子規(guī)格和確定塔設(shè)備的直徑。將方程式(5—13)代入式(5—12)得

?

　　通常，流量是由輸送任務(wù)決定的，因此，管子的規(guī)格取決于流速的大小。由式可以看出，流速越大，管徑越小，管路投入(設(shè)備費(fèi)用)越小，但同時(shí)，流速越大，流體輸送的動力消耗(操作費(fèi)用)也越大(流體阻力)；反之，結(jié)果相反。通常，水及低黏度液體的適宜流速為1．5～3．Om／s，常壓氣體的適宜流速為10—20m／s，飽和蒸汽的適宜流速為20～40m／s等。確定流速時(shí)還應(yīng)考慮流體流動過程中的靜電積累問題保持在安全流速范圍。

　　[例5—5]? 需要將密度為960kg／m3的料液送人某精餾塔精餾分離。已知進(jìn)料量是10000kg／h，進(jìn)料速度是1．42m／s。問進(jìn)料管的直徑應(yīng)該是多少?

　　解? 進(jìn)料管的直徑為

?

　　五、? 穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動

　　根據(jù)流體流動過程中流動參數(shù)的變化情況，可以將流體的流動分為穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動。

　　如圖5—4(a)所示，由于進(jìn)入恒位槽的流體的流量大于流出的流體的流量，多余的流體就會從溢流管流出，從而保證了恒位槽內(nèi)液位的恒定。在液體流動過程中，流體的壓力、流量、流速等流動參數(shù)只與位置有關(guān)，而不隨時(shí)間的延續(xù)而變化，像這種流動參數(shù)只與空間位置有關(guān)而與時(shí)間無關(guān)的流動，叫穩(wěn)定流動。

　　圖5—4(b)由于沒有流體的補(bǔ)充，貯槽內(nèi)的液位將隨著流動的進(jìn)行而不斷下降，從而導(dǎo)致流體的壓力、流量、流速等流動參數(shù)不僅與位置有關(guān)，而且與時(shí)間有關(guān)，像這種流動參數(shù)既與空間位置有關(guān)又與時(shí)間有關(guān)的流動，叫不穩(wěn)定流動。

?

　　化工生產(chǎn)中的連續(xù)操作過程，多屬于穩(wěn)定流動，連續(xù)操作的開車、停車過程及間歇操作過程屬于不穩(wěn)定流動。