1、第一章 流体流动精心整理化工原理化工原理概概 述述三传三传动量传递动量传递热量传递热量传递质量传递质量传递物质的三种常规聚集状态：物质的三种常规聚集状态：固体、液体和气体固体、液体和气体。流流体体v流体质点：流体质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备尺寸，但却远大于分子自由程。尺寸，但却远大于分子自由程。v连续介质：连续介质：质点在流体内部紧紧相连，彼此间没有间隙，质点在流体内部紧紧相连，彼此间没有间隙，即流体充满所占空间。即流体充满所占空间。v在研究流体流动时，常摆脱复杂的分子运动和分子间相在研究流体流动时，常摆脱复杂的分子运动和分子间相互作用，从
2、互作用，从宏观宏观角度出发，将流体视为由无数流体质点角度出发，将流体视为由无数流体质点（或微团）组成的（或微团）组成的连续连续介质。介质。2023-1-7化工原理化工原理不可压缩流体：不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变流体的体积不随压力变化而变 化，如液体。化，如液体。可压缩性流体：可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化，流体的体积随压力发生变化，如气体。如气体。流体的特征流体的特征具有流动性；具有流动性；无固定形状，随容器形状而变化；无固定形状，随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动。受外力作用时内部产生相对运动。一般一般液体液体的体积随压强和温度变化很小，可视为的体积随压强和
3、温度变化很小，可视为不可压缩不可压缩性流体；而对于性流体；而对于气体气体，当压强和温度变化时，体积会有较，当压强和温度变化时，体积会有较大的变化，常视为可压缩性流体，但如果压强和温度的变大的变化，常视为可压缩性流体，但如果压强和温度的变化率不大时，该气体也可近似地按不可压缩性流体处理。化率不大时，该气体也可近似地按不可压缩性流体处理。2023-1-7化工原理化工原理单组分与多组分单组分与多组分单相流与多相流单相流与多相流单组分体系单组分体系只含有一种物质，组成均匀且无化学反应只含有一种物质，组成均匀且无化学反应。例：纯水、氧气、氮气等，空气有时也被视作单组分体系。例：纯水、氧气、氮气等，空气有
4、时也被视作单组分体系。多组分体系多组分体系中各物质有浓度变化及由此引起的体系性质改变。中各物质有浓度变化及由此引起的体系性质改变。单相流体系：单相流体系：体系所含的物质只有一种相态，其主要特征是体系所含的物质只有一种相态，其主要特征是体系内部不存在相界面及相间传递，体系的各种性质在空间体系内部不存在相界面及相间传递，体系的各种性质在空间连续分布。连续分布。多相流体系：多相流体系：体系内含两种或两种以上相态的物质，其主要体系内含两种或两种以上相态的物质，其主要特征是体系内存在气特征是体系内存在气(汽汽)-液、气液、气-固或液固或液-固、液固、液-液相界面，液相界面，且界面上的传递速率对体系的性质
5、具有重要影响。且界面上的传递速率对体系的性质具有重要影响。2023-1-7化工原理化工原理掌握掌握内容内容1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因素及数据的求取；素及数据的求取；2、压强的定义、表示法及单位换算；、压强的定义、表示法及单位换算；3、流体静力学基本方程、连续性方程、柏努、流体静力学基本方程、连续性方程、柏努利方程及应用；利方程及应用；4、流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义、流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义及计算；及计算；5、流体在管内流动时流动阻力计算；、流体在管内流动时流动阻力计算；6、简单管路的设计计算；、简单管路的设计计算；7、因
6、次分析法的原理、依据、结果及应用。、因次分析法的原理、依据、结果及应用。流体流动是最普遍的化工单元操作之一，研究流体流动问流体流动是最普遍的化工单元操作之一，研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的重要基础。题也是研究其它化工单元操作的重要基础。2023-1-7化工原理化工原理1、流体的连续性和压缩性、定态流、流体的连续性和压缩性、定态流动与非定态流动；动与非定态流动；2、层流与湍流的特征；、层流与湍流的特征；3、管内流体速度分布公式及应用；、管内流体速度分布公式及应用；4、哈根、哈根-泊谡叶方程式的推导；泊谡叶方程式的推导；5、复杂管路计算要点；、复杂管路计算要点；6、正确使用各种数据图表
7、；、正确使用各种数据图表；7、边界层的概念。、边界层的概念。熟悉熟悉内容内容1、牛顿型流体与非牛顿型流体；、牛顿型流体与非牛顿型流体；2、层流内层与边界层，边界层的分离。、层流内层与边界层，边界层的分离。了解了解内容内容2023-1-7化工原理化工原理流体静力学基本方程流体静力学基本方程1.1流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.2流体流动现象流体流动现象1.3流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力1.4管路计算管路计算1.5流速和流量测量流速和流量测量1.6本章本章内容内容2023-1-7化工原理化工原理第一节第一节 流体静力学基本方程流体静力学基本方程3 3流体静力学方程流体静力学方程
8、2 2流体的压强流体的压强1 1流体的密度流体的密度4 4流体静力学方程的应用流体静力学方程的应用2023-1-7化工原理化工原理重点：重点：静力学基本方静力学基本方程式及其应用程式及其应用本节的重本节的重点及难点点及难点难点：难点：U形压差计的形压差计的测量测量 第一节第一节 流体静力学基本方程流体静力学基本方程2023-1-7化工原理化工原理1、流体密度的定义、流体密度的定义 单位体积流体的质量，称为流体的密度。单位体积流体的质量，称为流体的密度。一、流体的密度一、流体的密度VmSI单位：单位：kg/m3),(TPf流体的密度，流体的密度，kg/m3；m流体的质量，流体的质量，kg；V流体
9、的体积，流体的体积，m3。对一定的流体，其密度是压强和温度的函数，即对一定的流体，其密度是压强和温度的函数，即2、影响、影响的主要因素的主要因素液体：液体：tf不可压缩性流体不可压缩性流体（体积不随压力变化）（体积不随压力变化）气体：气体：ptf,可压缩性流体可压缩性流体流流体体2023-1-7化工原理化工原理取取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:,wnwBwAxxx、总其中mmxiwiiwimxkgm 1时，时，当当总总wAwBwnABnmmxxxV总总假设混合后总体积不变：假设混合后总体积不变：3、液体密度的计算、液体密度的计算（1
10、）纯组分液体）纯组分液体的密度其变化关系可从手册中查得。的密度其变化关系可从手册中查得。（2）混合液体的密度）混合液体的密度通常液体可视为不可压缩流体，其密度仅随温度略有变化通常液体可视为不可压缩流体，其密度仅随温度略有变化（极高压强除外）。（极高压强除外）。2023-1-7化工原理化工原理液体混合物密度计算式液体混合物密度计算式式中式中 液体混合物中各组分质量分率；液体混合物中各组分质量分率；液体混合物中各纯组分密度，液体混合物中各纯组分密度，kg/m3。wnwBwAxxx,nBA,4、气体密度的计算气体密度的计算（1）单组分气体的密度）单组分气体的密度理想气体在标况下的密度为：理想气体在标
11、况下的密度为：4.220M1wAwBwnmABnxxx 例如：标况下的空气，例如：标况下的空气，4.220M4.22293/29.1mkg2023-1-7化工原理化工原理TTppMTppT000004.22 或或 由理想气体方程求得操作条件（由理想气体方程求得操作条件（T,P）下的密度）下的密度操作条件下（操作条件下（T,P）下的密度：）下的密度：TTpp000RTpM即即RTPMnRTPV VmVnMRTVPVM2023-1-7化工原理化工原理取取1m3 的气体为基准，令各组分的体积分数为：的气体为基准，令各组分的体积分数为：xVA,xVB,xVn,其中其中:总VVxiVii =1,2,.,
12、n混合物中各组分的质量为：混合物中各组分的质量为：iViVx知，由Vm,.,AVABVBnVnxxx当当V总总=1m3时，时，若混合前后，气体的质量不变：若混合前后，气体的质量不变：A VAB VBn nmmxxxV总总当当V总总=1m3时时,mA VABVBnnxxx气体混合物密度计算式气体混合物密度计算式（2）混合气体的密度）混合气体的密度2023-1-7化工原理化工原理RTPMmm气体混合物的平均密度也可用理想气体密度计算式来计算气体混合物的平均密度也可用理想气体密度计算式来计算 其中其中nnBBAAmyMyMyMM气体混合物中各组分的摩尔质量气体混合物中各组分的摩尔质量nBAMMM,气
13、体混合物中各组分的摩尔分数气体混合物中各组分的摩尔分数nBAyyy,2023-1-7化工原理化工原理5、与密度相关的几个物理量与密度相关的几个物理量（2）比重（相对密度）：）比重（相对密度）：某物质的密度与某物质的密度与4下的水的密下的水的密度的比值，用度的比值，用 d 表示。表示。1,4水Cd34/1000mkgC 水在数值上在数值上:（1）比容：）比容：单位质量的流体所具有的体积，用单位质量的流体所具有的体积，用表示，单表示，单位为位为m3/kg。（3）重度：）重度：单位体积的流体所具有的重量，用单位体积的流体所具有的重量，用 表示，单位表示，单位为为kgf/m3。g2023-1-7化工原
14、理化工原理二、流体的静压强二、流体的静压强1、压强的定义、压强的定义 流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的静压强静压强，习惯上又称为压力。习惯上又称为压力。APp SI制单位：制单位：N/m2，即，即Pa。其它常用单位有：其它常用单位有：atm（标准大气压）、工程大气压（标准大气压）、工程大气压at、kgf/cm2、bar，流体流体柱高度（柱高度（mmH2O，mmHg等）。等）。25211.033/760 10.331.01331.013310atmkgfcmmmHgmH ObarPa换算关系为：换算关系为：24211/735.6 100.98079
15、.807 10kgf cmmmHgmH ObarPa工程大气压2023-1-7化工原理化工原理2、压力的特性、压力的特性流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反；任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反；作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。3、压力的表示方法、压力的表示方法 绝对压力：绝对压力：以绝对零压为基准测得的压力以绝对零压为基准测得的压力 （体系的真实压力体系的真实压力）。）。表压强表压强=绝对压强大气压强绝对压强大气压强 真空度：真空度：真空表的读数，等于大
16、气压强减去绝对压强真空表的读数，等于大气压强减去绝对压强。表压：表压：以大气压为基准测得的压力，由以大气压为基准测得的压力，由压力表压力表直接读取，直接读取，表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值。真空度真空度=大气压强绝对压强大气压强绝对压强=表压表压绝对零压：绝对零压：体系中流体被全部抽出后的压力。体系中流体被全部抽出后的压力。2023-1-7化工原理化工原理绝对压强、真空度、表压强的关系为绝对压强、真空度、表压强的关系为 绝对零压线绝对零压线大气压强线大气压强线A绝对压强绝对压强表压表压强强B绝对压强绝对压强真空度真空度 当用表压或真空度来表
17、示压强时，应分别注明。当用表压或真空度来表示压强时，应分别注明。如：如：4103Pa（真空度）、（真空度）、200kPa（表压）。（表压）。2023-1-7化工原理化工原理表压真空度动画表压真空度动画2023-1-7化工原理化工原理 流体静力学基本方程式是研究静止流体在重力场中受重力流体静力学基本方程式是研究静止流体在重力场中受重力和压力作用的平衡规律，在工程实际问题中流体的平衡规和压力作用的平衡规律，在工程实际问题中流体的平衡规律应用很广，如流体在设备或管道内压强的变化与测量，律应用很广，如流体在设备或管道内压强的变化与测量，液体在储罐内液位的测量，设备的液封等。液体在储罐内液位的测量，设备
18、的液封等。三、流体静力学方程三、流体静力学方程1、流体静压力、流体静压力静止流体内部任意一点的压力。静止流体内部任意一点的压力。特点：特点：流体压力与作用面垂直，并指向作用面。流体压力与作用面垂直，并指向作用面。质点不动，各方向对它作用力相等，这一质点不动，各方向对它作用力相等，这一 点压力和与它同一水平面上的点的压力是点压力和与它同一水平面上的点的压力是 相同的，不同时流体就会发生流动。相同的，不同时流体就会发生流动。2023-1-7化工原理化工原理 p2p1z1z2G1122p0 xzy2、静力学基本方程、静力学基本方程 重力场中对液柱进行受力分析：重力场中对液柱进行受力分析：（1）上端面
19、所受总压力）上端面所受总压力 （2）下端面所受总压力）下端面所受总压力 （3）液柱的重力）液柱的重力设流体不可压缩，设流体不可压缩，.ConstApF11方向向下方向向下ApF22方向向上方向向上)(21zzgAgVG方向向下方向向下 描述静止流体内部的压力与所处位置之间的关系描述静止流体内部的压力与所处位置之间的关系P=f（h）2023-1-7化工原理化工原理液体柱处于静止时，上述三项力的合力为零液体柱处于静止时，上述三项力的合力为零:0)(2112zzgAApAp)(2112zzgppgzpgzp2211压力形式压力形式能量形式能量形式令令 hzz21若取液柱的上底面在液面上，并设液面上方
20、的压强为若取液柱的上底面在液面上，并设液面上方的压强为p0，取下底面在距离液面取下底面在距离液面h处，作用在它上面的压强为处，作用在它上面的压强为p pp 201pp ghpp12则则0F 2023-1-7化工原理化工原理流体的静力学方程流体的静力学方程 表明在重力作用下，静止液体内部压强的变化规律。表明在重力作用下，静止液体内部压强的变化规律。（1）液体内部压强液体内部压强P是随是随P0和和h的改变而改变的，即：的改变而改变的，即：hPfP,0 （2）当容器液面上方压强当容器液面上方压强P0一定时，静止液体内部的一定时，静止液体内部的 压强压强P仅与垂直距离仅与垂直距离h有关，即：有关，即：
21、hP ghpp03、方程的讨论、方程的讨论 处于同一水平面上各点的压强相等。处于同一水平面上各点的压强相等。2023-1-7化工原理化工原理 （3）当液面上方的压强改变时，液体内部的压强也随之当液面上方的压强改变时，液体内部的压强也随之 改变，改变，即：液面上所受的压强能以同样大小传递到即：液面上所受的压强能以同样大小传递到 液体内部的任一点。液体内部的任一点。（4）从流体静力学的推导可以看出，它们只能用于从流体静力学的推导可以看出，它们只能用于静止的静止的 连通着的同一种流体的内部连通着的同一种流体的内部，对于，对于间断的并非单一间断的并非单一 流体的内部流体的内部则不满足这一关系。则不满足
22、这一关系。在在静止静止的、的、连续连续的的同种流体同种流体内，处于内，处于同一水平面同一水平面上各点的上各点的压力处处相等。压力相等的面称为压力处处相等。压力相等的面称为等压面等压面。2023-1-7化工原理化工原理（5）ghPP0可以改写成可以改写成 hgPP0表明：表明：压强差的大小可利用一定高度的液体柱来表示，压强差的大小可利用一定高度的液体柱来表示，这就是这就是液体压强计的根据液体压强计的根据，在使用液柱高度来表示压强，在使用液柱高度来表示压强或压强差时，需指明何种液体。或压强差时，需指明何种液体。zg单位质量流体所具有的位能，单位质量流体所具有的位能，J/kg；p单位质量流体所具有的
23、静压能，单位质量流体所具有的静压能，J/kg。（7）方程是以方程是以不可压缩流体不可压缩流体推导出来的，对于可压缩性的推导出来的，对于可压缩性的 气体，只适用于压强变化不大的情况。气体，只适用于压强变化不大的情况。（6）物理意义物理意义表明：表明：在同一静止流体中，处在不同位置流体的位能和静在同一静止流体中，处在不同位置流体的位能和静压能各不相同，但二者可以转换，其总和保持不变。压能各不相同，但二者可以转换，其总和保持不变。2023-1-7化工原理化工原理 例：例：图中开口的容器内盛有油和水，油层高度图中开口的容器内盛有油和水，油层高度 h1=0.7m,密度密度 31/800mkg，水层高度，
24、水层高度 h2=0.6m，密度为，密度为 32/1000mkg 1）判断下列两关系是否成立：）判断下列两关系是否成立：PAPA，PBPB。2）计算玻璃管内水的高度）计算玻璃管内水的高度h。2023-1-7化工原理化工原理解：解：（1）判断题给两关系是否成立：）判断题给两关系是否成立：A，A在在静止的连通着的同一种液体的同一水平面上静止的连通着的同一种液体的同一水平面上 AAPP因因B，B虽在同一水平面上，但虽在同一水平面上，但不是连通着的同一种液体不是连通着的同一种液体，即截面即截面B-B不是等压面，故不是等压面，故BBPP（2）计算水在玻璃管内的高度）计算水在玻璃管内的高度hAAPPPA和和
25、PA又分别可用流体静力学方程表示。又分别可用流体静力学方程表示。2023-1-7化工原理化工原理21ghghPPaA水油AaPghP水ghPghghPaa水水油21 设大气压为设大气压为Pa，则有：，则有：AAPPh10006.010007.0800mh16.12023-1-7化工原理化工原理四、静力学方程的应用四、静力学方程的应用1、压强与压强差的测量、压强与压强差的测量（1）U型管压差计型管压差计abpp根据流体静力学方程，有：根据流体静力学方程，有：1aBppg mR2()bBAppg zmgR12()BBApg mRpg zmgR2023-1-7化工原理化工原理12 gz ABAppg
26、R当被测的流体为当被测的流体为气体气体时，时，可忽略可忽略,则则 BBA，两点间压差计算公式两点间压差计算公式12AppgR若若U型管的一端与被测流体相连接，另一端与大气相通，那型管的一端与被测流体相连接，另一端与大气相通，那么读数么读数R就反映了被测流体的绝对压强与大气压之差，也就就反映了被测流体的绝对压强与大气压之差，也就是被测流体的是被测流体的表压表压或或真空度真空度。当管子平放时：当管子平放时：12ABppgR2023-1-7化工原理化工原理表压表压真空度真空度p1pap1pa当当p1p2值较小时，值较小时，R值也较小，若希望读数值也较小，若希望读数R清晰，可采取清晰，可采取三种措施：
27、三种措施：两种指示液的密度差尽可能减小、两种指示液的密度差尽可能减小、采用采用倾斜倾斜U型型管压差计、管压差计、采用微差压差计。采用微差压差计。指示液的选取：指示液的选取：指示液与被测流体不互溶，不发生化学反应；指示液与被测流体不互溶，不发生化学反应；其密度要大于被测流体密度。其密度要大于被测流体密度。应根据被测流体的种类及压差的大小选择指示液。应根据被测流体的种类及压差的大小选择指示液。2023-1-7化工原理化工原理2023-1-7化工原理化工原理假设垂直方向上的高假设垂直方向上的高度为度为Rm，读数为，读数为R1，与水平倾斜角度与水平倾斜角度 mRRsin1sin1mRR（2）倾斜）倾斜
28、U型管压差计型管压差计2023-1-7化工原理化工原理根据流体静力学方程可以导出：根据流体静力学方程可以导出：12ACppgR微差压差计两点间压差计算公式微差压差计两点间压差计算公式（3）微差压差计微差压差计U型管两侧管的顶端增设两个小扩大室，型管两侧管的顶端增设两个小扩大室，其内径与其内径与U型管的内径之比型管的内径之比10，装入两，装入两种密度接近且互不相溶的指示液种密度接近且互不相溶的指示液A和和C，且指示液且指示液C与被测流体与被测流体B亦不互溶。亦不互溶。2023-1-7化工原理化工原理2023-1-7化工原理化工原理 例例：用：用3种压差计测量气体的微小压差种压差计测量气体的微小压
29、差 PaP100 试问：试问：1）用普通压差计，以苯为指示液，其读数）用普通压差计，以苯为指示液，其读数R为多少？为多少？2）用倾斜）用倾斜U型管压差计，型管压差计，=30，指示液为苯，其读指示液为苯，其读 数数R为多少？为多少？3）若用微差压差计，其中加入苯和水两种指示液，扩大）若用微差压差计，其中加入苯和水两种指示液，扩大 室截面积远远大于室截面积远远大于U型管截面积，此时读数型管截面积，此时读数R为多少？为多少？R为为R的多少倍？的多少倍？已知：苯的密度已知：苯的密度 3/879mkgc水的密度水的密度 3/998mkgA 计算时可忽略气体密度的影响。计算时可忽略气体密度的影响。2023
30、-1-7化工原理化工原理解：解：1）普通管）普通管U型管压差计型管压差计gPRC807.9879100m0116.02）倾斜）倾斜U型管压差计型管压差计 30singPRC3）微差压差计）微差压差计 gPRCA0116.00857.0RR故：故：5.0807.9879100m0232.0807.9879998100m0857.039.72023-1-7化工原理化工原理（4）倒）倒U形压差计形压差计 v指示剂密度小于被测流体密度，如用空指示剂密度小于被测流体密度，如用空气作为指示剂气作为指示剂；或利用被测量液体本身；或利用被测量液体本身作为指示液。作为指示液。vU 型管内位于同一水平面上的型管内
31、位于同一水平面上的 a、b 两点两点在相连通的同一静止流体内，两点处静在相连通的同一静止流体内，两点处静压强相等压强相等RgRgpp)(0210p1p2aRb1appgR20bppgR2023-1-7化工原理化工原理2、液位的测定、液位的测定 液位计的原理液位计的原理遵循静止液体内部压强变化的规律，是遵循静止液体内部压强变化的规律，是静力学基本方程的一种应用。静力学基本方程的一种应用。液柱压差计测量液位的方法：液柱压差计测量液位的方法：由压差计指示液的读数由压差计指示液的读数R可以计可以计算出容器内液面的高度。算出容器内液面的高度。Rh0当当R0时，容器内的液面高度将达到允许的最大高度，容器时
32、，容器内的液面高度将达到允许的最大高度，容器内液面愈低，压差计读数内液面愈低，压差计读数R越大。越大。2023-1-7化工原理化工原理2023-1-7化工原理化工原理远距离控制液位的方法：远距离控制液位的方法：压差计读数压差计读数R的大小，反映出贮罐内液面的高度的大小，反映出贮罐内液面的高度。bapp 压缩氮气自管口经调节阀通入，调节气体的流量使气流压缩氮气自管口经调节阀通入，调节气体的流量使气流速度速度极小极小，只要在鼓泡观察室内看出有气泡缓慢逸出即可。，只要在鼓泡观察室内看出有气泡缓慢逸出即可。管道中充满氮气，其管道中充满氮气，其密度较小，近似认为密度较小，近似认为 而而ghppaAgRp
33、paB0所以所以 Rh02023-1-7化工原理化工原理2023-1-7化工原理化工原理例：例：利用远距离测量控制装置测定一分相槽内油和水的两利用远距离测量控制装置测定一分相槽内油和水的两相界面位置，已知两吹气管出口的间距为相界面位置，已知两吹气管出口的间距为H1m，压差计中，压差计中指示液为水银。煤油、水、水银的密度分别为指示液为水银。煤油、水、水银的密度分别为800kg/m3、1000kg/m3、13600kg/m3。求当压差计指示。求当压差计指示R67mm时，界时，界面距离上吹气管出口端距离面距离上吹气管出口端距离h。解解：忽略吹气管出口端到：忽略吹气管出口端到U 型管两侧的气体流动阻型
34、管两侧的气体流动阻 力造成的压强差，则：力造成的压强差，则：21 ,ppppba2023-1-7化工原理化工原理hHghHgPa水油1（表）（表）1gHPb油(表）表）gRppHg21gRhHgghHg水油油水水RHhHg8201000067.0136000.11000m493.02023-1-7化工原理化工原理3、液封高度的计算、液封高度的计算 液封需有一定的液位，其高度的液封需有一定的液位，其高度的确定就是根据确定就是根据流体静力学基本方流体静力学基本方程式。程式。液封的作用：液封的作用：gph)(表若设备内要求气体的压力不超过某种限度时，液封的作用就若设备内要求气体的压力不超过某种限度时
35、，液封的作用就是：是：当气体压力超过这个限度时，气体冲破液封流出，又称当气体压力超过这个限度时，气体冲破液封流出，又称为为安全性液封。安全性液封。若设备内为负压操作，其作用是：若设备内为负压操作，其作用是：防止外界空气进入设备内。防止外界空气进入设备内。2023-1-7化工原理化工原理2023-1-7化工原理化工原理例例：如图所示，某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过：如图所示，某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过10.7103Pa（表压），需在炉外装有安全液封，其作用是（表压），需在炉外装有安全液封，其作用是当炉内压强超过规定，气体就从液封管口排出，试求此炉当炉内压强超过规定，气体就从液封管
36、口排出，试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度的安全液封管应插入槽内水面下的深度h。解解：过液封管口作基准水平面：过液封管口作基准水平面0-0，在其上取，在其上取1，2两点。两点。压强炉内 1P3107.10aPghPPa221PP ghPPaa3107.10mh9.102023-1-7化工原理化工原理 例例2：真空蒸发器操作中产生的水蒸气，往往送入本题附图：真空蒸发器操作中产生的水蒸气，往往送入本题附图所示的混合冷凝器中与冷水直接接触而冷凝。为了维持操作所示的混合冷凝器中与冷水直接接触而冷凝。为了维持操作的真空度，冷凝器的上方与真空泵相通，不时将器内的不凝的真空度，冷凝器的上方与真空泵相
37、通，不时将器内的不凝气体（空气）抽走。同时为了防止外界空气由气压管漏入，气体（空气）抽走。同时为了防止外界空气由气压管漏入，致使设备内真空度降低，因此，气压管必须插入液封槽中，致使设备内真空度降低，因此，气压管必须插入液封槽中，水即在管内上升一定高度水即在管内上升一定高度h，这种措施称为，这种措施称为液封液封。若真空表。若真空表读数为读数为 80104Pa，试求气压管内水上升的高度，试求气压管内水上升的高度h。解解：设气压管内水面上方的绝对压强为：设气压管内水面上方的绝对压强为P，作用于液封，作用于液封槽内水面的压强为大气压强槽内水面的压强为大气压强Pa，根据流体静力学基本方程，根据流体静力学基本方程式知：式知：2023-1-7化工原理化工原理ghPPagPPhag真空度81.9100010803m15.82023-1-7
