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)，而珂者間的關系就是流量方程式。

　　二、? 流量

　　流體在流動時，每單位時間內(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，必須注明氣體的狀態(tài)。

　　三、??流速

單位時間內(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，同一流通截面上各點的流速是不同的，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，流體流速不僅關系著流體流動的動量、揚程等與安全有關的問題，而且關系著流體靜電的產(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選擇管子規(guī)格和確定塔設備的直徑。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(設備費用)越小，但同時，流速越大，流體輸送的動力消耗(操作費用)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。確定流速時還應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。已知進料量是10000kg／h，進料速度是1．42m／s。問進料管的直徑應該是多少?

　　解? 進料管的直徑為

?

　　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，而不隨時間的延續(xù)而變化，像這種流動參數(shù)只與空間位置有關而與時間無關的流動，叫穩(wěn)定流動。

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