当前位置:文档之家› 流体的物理性质

流体的物理性质

编号:SY-AQ-08047
( 安全管理)
单位:_____________________
审批:_____________________
日期:_____________________
WORD文档/ A4打印/ 可编辑
流体的物理性质
Physical properties of fluids
流体的物理性质
导语:进行安全管理的目的是预防、消灭事故,防止或消除事故伤害,保护劳动者的安全与健康。

在安全管
理的四项主要内容中,虽然都是为了达到安全管理的目的,但是对生产因素状态的控制,与安全管理目的关
系更直接,显得更为突出。

流体流动与输送过程中,流体的状态与规律都与流体的物理性质有关。

因此,首先要了解流体的常见物理和化学性质,包括密度、压力、黏度、挥发性、燃烧爆炸极限、闪点、最小引燃能量、燃烧热等。

一、密度与相对密度
密度是用夹比较相同体积不同物质的质量的一个非常重要的物理量,对化工生产的操作、控制、计算等,特别是对质量与体积的换算,具有十分重要的意义。

流体的密度是指单位体积的流体所具有的质量,用符号ρ表示,在国际单位制中,其单位是ke/m3。

式中m——流体的质量,kg;
y——流体的体积,m3。

任何流体的密度都与温度和压力有关,但压力的变化对液体密
度的影响很小(压力极高时除外),故称液体是不可压缩的流体。

工程上,常忽略压力对液体的影响,认为液体的密度只是温度的函数。

例如,纯水在277K时的密度为1000kg/m3,在293K时的密度为998.2kg/m3,在373时的密度为958.4kg/ms。

因此,在检索和使用密度时,需要知道液体的温度。

对大多数液体而言,温度升高,其密度下降。

液体纯净物的密度通常可以从《物理化学手册》或《化学工程手册》等查取。

液体?昆合物的密度通常由实验测定,例如比重瓶法、韦氏天平法及波美度比重计法等。

其中,前两者用于精确测量,多用于实验室中,后者用于快速测量,在工业上广泛使用。

在工程计算中,当混合前后的体积变化不大时,液体混合物的密度也可由下式计算,即:
式中ρ—液体混合物的密度,kg/ms;
ρ1、ρ2、ρi、ρn——构成混合物的各纯组分的密度,ks/m3;
w1、w2、wi、wn——混合物中各组分的质量分数。

气体具有明显的可压缩性及热膨胀性,当温度、压力发生变化
时,其密度将发生较大的变化。

常见气体的密度也可从《物理化学手册》或《化学工程手册》中查取。

在工程计算中,如查压力不太高、温度不太低,均可把气体(或气体混合物)视作理想气体,并由理想气体状态方程计算其密度。

由理想气体状态方程式
式中ρ—气体在温度丁、压力ρ的条件下的密度,kg/m3;
V——气体的体积,ITl3;
户——气体的压力,kPa;
T一—气体的温度,K;
m--气体的质量,kg;
M——气体的摩尔质量,kg/kmol;
R——通用气体常数,在SI制中,R=8.314kJ/(km01.K)。

如果是气体混合物,式中的M用气体混合物的平均摩尔质量Mm代替。

平均摩尔质量由下式计算:
式中M1、M2、Mi、Mn——构成气体混合物的各纯组分的摩尔质量,kg/km0l;
式中的上标“@”表示标准状态,即273K、101.325kPa。

由于lkmol理想气体在标准状态下的体积是22.4m3,所以理想气体在标准状态下的密度为
当混合物中各纯组分的密度已知时,还可以根据混合前后质量不变的原则,用下式计算混合物的密度。

流体的密度是流体的重要物性,涉及许多安全问题,流体密度的计算是生产过程中化学爆炸、物理爆炸计算过程的重要数据。

用圆柱形贮槽贮存8%的NaOH水溶液,已知贮槽的底面直径是6m,现因工艺需要,需将30t该碱液从贮槽打到指定设备内,问贮槽的液位计读数将下降多少?已知在当时条件下,该碱液的密度是1061kg/ms。

在用仪器测量液体的密度时,在很多检索密度数据的过程中,常常会遇到相对密度(过去称比重)和比体积的概念,例如用波美度比重计测出的就是被测液体的相对密度。

相对密度是一种流体的密度相对于另一种标准流体的密度的大小,是一个无因次的量。

对液体来说,常选277K的纯水作为标准液
体(此时水的密度为1000kg/m3),其定义式为
二、压力
力的作用效果不仅取决于力的大小,还取决于力的作用面积。

工程上,常常使用单位面积上的力(应力)来表示力的作用强度,在流体力学中也是如此。

流体垂直作用在单位面积上的压力(压应力),称为流体的压力强度,简称压强,也称静压强,工程上常常称为压力。

式中P——流体的压力,Pa;
F垂直作用在面积A上的力,N;
A——流体的作用面积,mz。

可以证明,在静止流体中,任一点的压力方向都与作用面相垂直,并在各个方面上都具有相同的数值。

在化工生产中,压力是一个非常重要的控制参数,为了知道操作条件下压力的大小,以控制过程的压力,常常在设备或管道上安装测压仪表。

新型的测压仪表通常是自动的并可以由自动控制系统调节;传统的测压仪表主要有两种,一种叫压力表,一种叫真空表,
至今仍在化工生产中广泛应用,但它们的读数都不是系统内的真实压力(绝对压力)。

压力表的读数叫表压,它所反映的是容器设备内的真实压力比大气压高出的数值,即
表压=绝对压力一大气压
真空表的读数叫真空度,它所反映的是容器设备内的真实压力低于大气压的数值,即
真空度二大气压一绝对压力
显然,同一压力,用表压和真空度表示时,其值大小相等而符号相反。

通常,把压力高于大气压的系统叫正压系统,压力低于大气压的系统叫负压系统。

为了使用时不至于混淆,压力用绝对压力表示时可以不加说明,但用表压和真空度表示时必须注明。

例如,500kPa表示绝对压力;5MPa(表压)表示系统的表压,绝对压力等于该值加上大气压;10Pa(真空度)表示系统的真空度,绝对压力等于大气压减去该值。

压力的单位有很多种,在工程上、文献中都会经常出现,因此要能够进行Pa与其他压力单位(非法定计量单位)的换算。

常见换算
关系如下:
latm=101.3kPa=1.033at=760mmHg=10.33mH20 lat=lkgf/cm2=98.07kPa=735.6mmHg=10mHzO
流体或系统压力的大小不仅关系反应速度和流动速度,而且可以标志危险性的大小,事故损失的状况和后果。

要求某精馏塔塔顶压力维持在3.5kPa,若操作条件下,当地大气压为lOOkPa,问:塔顶应该安装压力表还是真空表?其读数是多少?
解由题意可知,塔顶压力比当地大气压低,因此应该安装真空表。

真空表的读数为100—3.5=96.5kPa安装在某生产设备进、出口处的真空表的读数是3.5kPa、压力表的读数为76.5kPa,试求该设备进出口的压力差。

设备进出口的压力差=出口压力一进口压力=(大气压+表压)一(大气压一真空度)=表压+真空度=76.5+3.5=80.OkPa
三、黏度
流体黏度影响流体的流动状况和状态,决定在一定动力或流速
状态下,流体与管壁之间的摩擦,黏度大的流体容易粘壁,结垢而导致管道堵塞或结焦,影响安全生产。

不同流体的黏性是不一样的,从桶里把油倒出来要比把水从桶里倒出来需要更长时间,这说明油的黏性比水大。

表示流体黏性大小的物理量称为动力黏度或绝对黏度,简称黏度,用//表示,在SI制中,其单位是Pa•s。

在工程上或文献中常常使用泊(P)或厘泊(cP)。

它们之间的关系是
1Pa•s=10P=1000cP
黏度是流体的重要物理性质之一,其大小反映了在同样条件下,流体内摩擦力的大小。

显然,在其他条件相同的情况下,黏度越大,流体的内摩擦力越大。

流体的黏度是流体种类及状态(温度、压力)的函数,气体的黏度比液体的黏度小得多。

例如,常温常压下,空气的黏度约为o.0184mPa•s,而水的黏度约为lmpa•s。

液体的黏度随温度的升高而减少,气体的黏度则随温度的升高而增加。

例如,冬天倒洗发精要比夏天倒洗发精难得多。

压力改变对液体黏度的影响很小,可
以忽略;除非压力很高,压力对气体黏度的影响也是可以忽略不计的。

流体的黏度通常是由实验测定的,比如涂四杯法、毛细管法和落球法等。

一些常见的液体纯净物和气体的黏度可以从手册中查取。

在缺少条件时,混合物的黏度也可用经验公式计算,可以参阅有关书籍资料。

在检索黏度资料时,有时会遇到运动黏度,的概念,它与绝对黏度小密度卢的关系是
在SI制中,运动黏度的单位是m2
/s。

这里填写您的公司名字
Fill In Your Business Name Here。

相关主题