压力管道输送介质的一般性质

压力管道输送介质的一般性质什么是气体的临界状态？答：当某种气体在一定的温度范围内进行压缩，压力升高到一定时气体将开始液化，在气体液化时压力不变而容积不断减小，直至气体全部转化为液态。如果气体温度超过某一定值时，无论气体如何加压，均不能使气态转变为液态，这一温度称为临界温度。超过监界温度，气体不能依压力升高的方法转变为液体。因为此时紊乱运动分子的动能超过了分子之间的相互吸引的位能，使分子不能聚合在一起，因而不能转换为液体。当在临界温度下，使气体转变为液体所需的压力称为临界压力。这样即可在气体状态图上找出临界温度与临界压力点，气体在此状态下称为临界状态。临界状态下的参数称为临界参数。什么叫理想气体？什么叫实际气体？气体状态方程如何表示？答：假定有一种气体严格符合波义耳-马略特定律、给·吕萨克定律和查理定律，称为理想气体。理想气体必须符合：（1）分子具有质量而没有体积：（2）分子之间除了在碰撞时有相互作用力以外，在任何其他情况下，都没有相互作用力。实际气体只能近似地遵守上述三个定律，因此，只有在一定条件下气体的状态可按理想气体状态进行计算。实际气体在计算时是将理想气体状态方程式乘以压缩系数，以对理想气体方程式进行校正。在压缩机工作循环中，表示气体状态的三个物理量（压力ρ、温度T、容积Ｖ）的变化，都遵循气体的状态方程。对于理想气体，其状态方程为：P=RT（2.1.2-1)或PV=nRT(2.1.2-2)对于临界温度较高的气体或气体压力较高，使用理想气体状态方程，将产生误差。为此状态方程中要考虑气体分子的何种和其相互之间的作用力的影响。这时需用实际气体状态方程：P=ZRT(2.1.2-3)或PV=ZnRT(2.1.2-4)式中：P--绝对压力，N／ｍ２；--气体千摩尔容积，ｍ３／ｋｍｏl；T--温度，K；R--通用气体常数，8314J/kmol·K；V--气体容积,m3；n--气体千摩尔数；Z--压缩气体系数（根据已知气体的温度、压力而查得。）何谓气体与液体的粘度？有几种粘度？答：气体与液体介质的粘度表示由于介质内部作用力而引起的介质质量相互位移产生阻力的介质特性。从分子理论的观点来看，粘度可以用分子运动或存在分子内力来解释。在气体中由于各个分子之间的距离比液体中大，所以气体粘度主要是由分子运动来决定。当相邻的气体层彼此相对移动时，则气体分子在紊乱热运动过程中不断地由这一层渗入到另一层，由于动量转移而产生的摩擦，这样就阻碍着它们相互移动。因此，气体的粘度随着温度升高而增加，而液体的粘度则随温度的升高而显著地下降。这是因为液体的粘度一方面是由分子间的吸引力所引起，同时也因分子不规则的热运动而改变动量的结果。粘度是液体抗剪切能力的量度。当流动的液体上任一微分体积单元上的剪切应力与垂直于流动方向的速度梯度梯度成正比时，该液体被称为牛顿型液体。几乎所有的气体和极大多数的烃类液体都是牛顿型液体。而聚合物、浆状物、糊状物、含蜡油（waxyoil)及硅基酯等为一般的非牛顿型流体。粘度是温度、压力和分子形状的函数，对非牛顿型流体，还是局部速度梯度的函数，它有三类表示方法：1.绝对粘度（又称物理粘度或动力粘度）绝对粘度是流体在某一点的剪切应力除以该点的速度梯度得到的商，单位是帕[斯卡]秒（Pa·s)，非法定计量单位为泊（P）；IP=10-1Pa·s。2.运动粘度运动粘度是液体绝对粘度与其密度之比(均在同一条件下)，其单位是二次方米每秒（m2/s），非法定计量单位为斯[托克斯]（St）;1St=10-4c2/s。3.条件粘度常用的条件粘度有恩氏、赛式、福式、雷式等，均为在各种不同的特定条件下所测得的粘度。气体与液体介质的粘度常用的有动力粘度与运动粘度。其相互关系如下式：V=·g（2.1.3）式中V—运动粘度，m2/s；—动力粘度，Pa·s；—气体或液体的密度，kg/m3；g—重力加速度，取9.8m/s2。2.1.4如何计算液体体积膨胀量？答：液体何种膨胀量的计算如下：（1）单一液体体积，当温度由t1变化至t2的体积，按下式计算：Vt2=Vt1[1+β（t2-t1）]（2.1.4-1）式中Vt1、vt2—单一液体在温度为t1和t2时的体积；β—单一液体温度由t1至t2的平均体积膨胀系数。（2）混合液体体积，当温度由t1变化至t2的体积，按下式计算：Vt2m=0.01X｛Vt1mV1[1+β1（t2-t1）]+Vt1mV2[1+β2（t2-t1）]+……+Vt1mVn[1+βn（t2-t1）]｝（2.1.4-2）式中Vt1m、Vt2m—混合液体在温度为t1和t2时的体积；β1β2、……β3—温度由t1至t2时混合液体各组分的平均体积膨胀系数；V1、V2、……Vn—温度为t1时混合液体各体积分数，%。例如：由于液化石油气来源组分不稳定，从安全出发,宜按体积变化百分数大的C3类(并考虑部分C2类量)来计算.t1与t2的温差也宜选大一些,即t1选低值,t2选高值。（3）体积肿胀量液体由t1至t2的体积膨胀量为：△Vm=Vt2m-Vt1m（2.1.4-3）此外，液体的体积膨胀量△Vm还可用液体质量体积进行计算：△Vm=（υt2m-υt1m）Mm（2.1.4-4）式中△Vm—温度由t1至t2液体体积膨胀量，m3；υt2m、υt1m—温度为t1和t2时液体的质量体积，m3/kg；Mm—液体的质量，kg。盛装液态液化石油气的容器内留出的最小蒸气层体积必须大于由温度变化而产生的体积膨胀量。2.1.5.什么叫液体的饱和蒸气压？答：在一定温度下，物质的气相与其液相处于平衡状态时的气相压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。纯物质的蒸气压只与温度有关，可用式2.1.5表示。Iog=12PP=RH3.2（21T-11T）（2.1.5）式中P1、P2——纯物质的温度T1、T2时的蒸气压，kPa（A）；△H——纯物质在温度T1、T2间的平均蒸发潜热，kcal/mol；R——气体常数（1．987kcal/mol·K）。液体的饱和蒸气压力随温度而变化，温度升高则饱和蒸气压力增大。什么叫露点？什么叫沸点？答：露点是指饱和蒸气经冷却或加压后，遇到接触面或凝结核便液化成露。这时在该压力下的温度称为露点。烃类混合气体的露点与其组分、压力有关。当压力升高时，露点将随之稀少升高。沸点是指液体的饱和蒸气压与外界压力相等时的温度称为液体在该压力下的沸点。沸点与外界压力有关。压力增高，沸点上升。如下列物质在101325Pa（A）时，丙烷的沸点温度为-42.17℃；乙烷的沸点温度为-88.6℃；甲烷的沸点温度为-161.5℃。2.1.7什么叫不可压缩流体？什么叫可压缩流体？答：在一般的压力下,压力对液体密度的影响很小,即使在高达35MPa的压力下,密度的减少值仍然很小。因此，液体可视为不可压缩液体。气体密度随压力的变化而变化，属于可压缩液体范畴。但当气体管道进出口端的压差小于进口端压力的20%时，仍可近似地按不可压缩流体计算管径，其误差在工程允许范围之内，此时，气体密度可按以下不同情况取值：当管道进出口端的压差小于进口压力10%时，可取进口或出口端的密度；当管道进出口端的压差为10%～20%时，应取进出口平均压力下的密度。当气体管道进出口端的压差大于进口端压力20%时，应按可压缩流体计算管径。气体在管道内的流动过程，因速度高而导致压力降较大时，气体的密度将产生显著的变化，当管道末端的压力小于始端压力的80%时，应按可压缩流体的计算方法选择管径和计算压力降。理想气体在温度不变的情况下流动时,称之为等温流动,当管内气体和管壁间的热交换可以略去不计时,称之为绝热流动。实际上，气体在管内的流动既非等温、又非绝热，而是一种多变过程。在工程设计中，一般可按理想气体进行计算，长度大于管内径1000倍的不隔热管道，可按等温流动计算；隔热管道和长度小于1000倍管内径且不隔热的管道，可按绝热流动计算。在同一管道内，气体按等温或绝热流动计算所得到的流通能力是不同的。绝热流动的能力比等温流动的能力大20%左右，但等温流动计算方法较简单，在工程设计时，如如果用等温流动计算绝热流动管道，其结果偏于安全，也是允许的。什么是气液两相流动？答：气液两相混合物在管道中的流动是工艺装置中常见的液体流动过程之一，具有单相流动中所不存在的许多复杂因素。其流动状态不能仅由滞流和湍流确定，而是取决于不同的流动形态（分层流、泡状流、雾状流、波状流、环状流、块状流、塞状流）和两相间的自由界面等因素，这些因素使问题变得很复杂，因而迄今尚没有一种完善的方法普遍地适用于各种不同的两相流动计算，往往需要根据工程经验采用不同方法并根据不同的情况加以修正。由于气液两相流动的复杂性，根据以往的设计经验，提出以下几项设计原则：（1）垂直管内介质向上流动的稳定性。在气液两相流中，气相流速增加，静压头损失随之减少，而摩擦损失却随气相流速增加而增加。此时，越来越多的液相被吹走而为气相所取代。因此，在给定气液相质量流率比值时，如果管径固定，则垂直管道总压力降在某一气相流速下有一最小值；如果气相流速不变，则总压力降在某管径下有一最小值。（2）利用稳定性原则确定两相流垂直管道的管径。对有机液体和石油馏分，可按下式近似地计算管径。'id=18．4420gmgq16701·xg(2.1.2-4)式中mgq——两相中气相质量流量，kg/h；g、1——两相中气相或液相的密度，kg/m3；x——两相中气相的质量分率；'id——管内径，mm。上式适用于下列特性的介质和类似性质的介质。（3）避免雾状流的最大流速。雾状流是不可逆流区，在正常操作条件下，一般不能将雾状流返回到其他的两相流区。因此，设计时对进入分馏塔、气液分离器和其他相分离设备内的两相流管道，应避免雾状流区，以利于两相分离。（4）两相流管道冲蚀。两相流管道经常发生冲蚀现象，特别是在高流速的环状流或雾状流区域，更易形成冲蚀现象。由于两相流的特性、工作对象和管道材质都是影响冲蚀的重要因素，很难将三者作用以数学式关联。因此用经验判断式靘〈19550.5计算避免发生冲蚀的流速。什么叫表面张力？表面张力与流体的哪些性质有关？答：位于气--液表面的液体分子所受到的吸引力是不平衡的，因而形成了使液体表面积倾向于缩减至最小的内向力。使液体表面增大1cm2所需的功称为表面自由能，而与液体表面平行的反抗液体表面增大的力称为表面张力。液体的表面张力受温度、压力、液体性质及其接触相性质的影响。对大多数液体来说，在临界温度时，表面张力等于零。压力对表面张力的影响一般与溶解度有关，压力升高，溶解度增大，表面张力下降。液体的沸点或临界温度越高，表面张力随压力升高而下降的趋势越显著。但至今尚未得出一个压力对表面张力的普遍化关联式，以描述其定量关系。液体表面张力还与接触的气相性质有关，不同的气相分子对液体表面层分子作用力不同,因此表面张力也不同。通常所指液体表面张力数据是指该液体与其本身饱和蒸气或空气接触时的数据。液体表面张力数据可由实验测定。