比容

流體的密度和比容的計算方法及意義

冶金網

冶金網單位體積流體的質量稱為密度。對于均質流體，密度可表示為：

p=Jm(1-2-1)

式中p——流體的密度，kg*m-3;m——流體的質量，kg;

V——流體的體積，m3。

不同的流體密度是不相同的，對一定的流體，其密度是壓力

P

和溫度T的函數，可用下

式表示：

P

=f(

P

,T)(1-2-2)

液體的密度隨壓力和溫度的變化甚小，可忽略不計。氣體的密度隨壓力和溫度的變化較

大，當壓力不太高，溫度不太低時，氣體的密度可近似地按理想氣體狀態方程式計算，由

PV=0RT

得P=f=R0(1-2-3)

式p——氣體的絕對壓力，Pa;

T——氣體的絕對溫度，K;

M——氣體的摩爾質量，kg^mor1;

R——通用氣體常數，R=8.314J"moruK-1。

當壓力恒定時，式(1-2-3)變成

P

T=Jp=常數

P；=!t"=!°Z(1=")(1-2-4)

式中"=T"=273，K-1;

t——氣體的攝氏溫度，°c。

但當氣體壓力較高，溫度較低時，其密度需采用真實氣體狀態方程計算。

生產中遇到的流體往往不是單一組分，而是若干組分所構成的混合物。對于氣體混合物，

當其溫度和壓力接近理想氣體時，仍可用式(1-2-4)計算密度，但式中的M應以混合氣體

的平均摩爾質量M

m

代替，即

M

m

=!(M

iXi

)(1-2-5)

式中M

(

——混合氣體中某組分的摩爾質量，kg*mol"1;x

(

——混合氣體中某組分的摩爾分

數。

對于液體混合物，若混合前后體積不變，則混合液的體積等于各組分單獨存在時的體積

之和，以1kg混合液體為基準，則混合液體平均密度p

m

為：

~=Ka/pi)(1-2-6)

!m

式中！m

——混合液體的密度，kg*m-3;

a

(

——混合液體中某組分的質量分數；

P

——混合液體中某組分的密度，kg*m-2。

單位質量流體的體積稱為流體的比容，用符號

V

，表示，單位為m^kg-1，則

"=~=~(1-2-7)

mp

亦即流體的比容是密度的倒數。

動量傳遞的角度研究流體的運動規律及其在冶金中的應用，重點介紹流體靜力學基本方

程、連續性方程、動量傳遞方程和柏努利方程，在此基礎上，討論有關管路與煙道計算及物

料輸送等有關問題。

流體流動及動量傳遞現象是自然界及工程技術中普遍存在的現象，與大多數金屬的提取

和精煉過程有著密切的聯系。例如濕法冶金中溶液及礦漿的輸送、貯槽中液位高度的確定、

管路的設計計算，火法冶金中高溫爐的供風與水冷裝置、爐內氣體流動規律、煙道中煙氣的

流動阻力及煙道設計、流態化反應器床層阻力的計算等等，都與流體的流動有關；冶金中的

化學反應，往往也同時伴隨著熱量的傳遞和質量的傳遞，而這些現象都是在物質的流動過程

中發生的，也就是說，傳熱與傳質過程與流體流動特性密切相關。而流體流動過程中流速的

變化即反映動量的變化，因此，研究流體流動及動量傳遞，掌握其有關規律性，對冶金設備

的設計與改進以及冶金過程的優化與控制具有重要意義。