任务目标
知识目标
1.了解流体流动流量的表示方法。
2.掌握流量与流速之间的关系及其换算。
3.了解流体流动压力的表示方法。
4.掌握压力单位间的换算。
技能目标
1.弄清流量与流速之间的关系及学会它们之间的换算。
2.会压力单位间的换算。
3.会压力值的表示方法。
任务描述
通过对流体流动的流量与压力两个重要工艺参数的讲解,掌握操作是如何影响工艺参数的。
知识学习
一、流量与流速
1.流量
(1)体积流量 体积流量是指单位时间内流过管道任一截面的液体体积,用qV表示,其单位为m3/s(或m3/h),体积流量习惯上简称流量。
(2)质量流量 质量流量用qm表示,其单位为kg/s(或kg/h)。
体积流量 qV与质量流量qm的关系式为
qm=ρqV (4-9)
由于气体的体积随压力和温度变化,因此应用气体体积流量时,必须注明其状态。流量既是输送任务的指标,又是过程控制的重要参数,因此,掌握流量正确的表示及其测量方法十分重要。
2.流速
流速是指单位时间内流体在流动方向上所流过的距离,用u表示,其单位为m/s。实验证明,当流体在管道内流动时,在管道的任一截面上各点的流速随管径而变化——在管壁处为零,管道中心处为最大。因此在工程上为计算方便,流体的流速通常采用管道截面上各点的平均流速u来表示,平均流速一般简称流速。流体在圆形管道中流速的表达式为
式中 A——垂直于流动方向的管道截面积(m2)。
d——圆形管道的内径(m)。
由于气体的体积流量随温度和压力而变化,这样气体的流速也将随之发生变化,为计算方便,引入质量流速,即单位时间流体流过的管道截面积的质量,以G表示,其单位为kg/(m2·s),其表达式为
注意:由于气体流速随温度及压力而变化,因此气体流速要标明状态,而用质量流速表示则不随温度及压力变化。
对内径为d的圆形管道,当qV与u已知时,式(4-10)可写为
二、流体的压力(www.xing528.com)
1.压力
流体垂直作用于单位面积上的压力称为流体的静压强,简称为压强。工程上常把压强称为压力,其表达式为:
式中 p——流体的压力(N/m2或Pa);
F——垂直作用于流体表面的压力(N);
A——作用面的面积(m2)。
2.压力的单位及其换算
流体压力的单位除采用法定计量单位外,有时也采用atm(标准大气压)、at(工程大气压)、kgf/cm2等非法定计量单位,它们的换算关系为:
1atm=760mmHg=10.33mH2O=1.013×105Pa;1at=1kgf/cm2=735.6mmHg=10mH2O=9.807×104Pa。
3.压力的表示方法
流体的压强除了用不同的单位来计量外,还可以用不同的基准来表示。
(1)绝对压力 以绝对真空为基准的压力,称为绝对压力。
图4-3 绝对压力、表压、真空度之间的关系
A—该测压点压力小于当地环境大气压力 B—该测压点压力大于当地环境大气压力
(2)相对压力 一般以环境压力为基准的压力,称为相对压力。常用的相对压力是表压或真空度基准。流体的压强可用测压仪来测量,当被测流体的压力大于外界环境压力时,所用的测压仪表读出的值称为表压。当被测流体的压力小于外界环境压力时,所用的测压仪表读出的值称为真空度。压强基准及绝对压力、表压、真空度三者关系可用图4-3表示。
特别需要指出的是,外界的大气压随大气温度、湿度及所在地区的海拔而变,应以当地大气压计读数为准来对表压(或真空度)和绝对压力进行换算。当压力值用表压或真空度表示时,必须分别加以标明,以免混淆,例如3×103Pa(表压)或2×103Pa(真空度)。
【例4-3】 某设备塔顶真空表的读数为80kPa,该设备内的绝对压力为多少?如果分别用汞柱和水柱来表示该绝对压力,绝对压力各为多少?当时当地大气压为1atm。
解:p大=1atm=101.3kPa
绝对压力为 p=p大-p真=101.3kPa-80kPa=21.3kPa
任务实施
2)用“实训教学法”让学生读取压力与流量的读数并记录。
3)用“滚珠教学法”让学生进行交流与考核。
任务评价
任务评价见表4-3。
表4-3 任务评价
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