比容

流体的密度和比容的计算方法及意义

冶金网

冶金网单位体积流体的质量称为密度。对于均质流体，密度可表示为：

p=Jm(1-2-1)

式中p——流体的密度，kg*m-3;m——流体的质量，kg;

V——流体的体积，m3。

不同的流体密度是不相同的，对一定的流体，其密度是压力

P

和温度T的函数，可用下

式表示：

P

=f(

P

,T)(1-2-2)

液体的密度随压力和温度的变化甚小，可忽略不计。气体的密度随压力和温度的变化较

大，当压力不太高，温度不太低时，气体的密度可近似地按理想气体状态方程式计算，由

PV=0RT

得P=f=R0(1-2-3)

式p——气体的绝对压力，Pa;

T——气体的绝对温度，K;

M——气体的摩尔质量，kg^mor1;

R——通用气体常数，R=8.314J"moruK-1。

当压力恒定时，式(1-2-3)变成

P

T=Jp=常数

P；=!t"=!°Z(1=")(1-2-4)

式中"=T"=273，K-1;

t——气体的摄氏温度，°c。

但当气体压力较高，温度较低时，其密度需采用真实气体状态方程计算。

生产中遇到的流体往往不是单一组分，而是若干组分所构成的混合物。对于气体混合物，

当其温度和压力接近理想气体时，仍可用式(1-2-4)计算密度，但式中的M应以混合气体

的平均摩尔质量M

m

代替，即

M

m

=!(M

iXi

)(1-2-5)

式中M

(

——混合气体中某组分的摩尔质量，kg*mol"1;x

(

——混合气体中某组分的摩尔分

数。

对于液体混合物，若混合前后体积不变，则混合液的体积等于各组分单独存在时的体积

之和，以1kg混合液体为基准，则混合液体平均密度p

m

为：

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

!m

式中！m

——混合液体的密度，kg*m-3;

a

(

——混合液体中某组分的质量分数；

P

——混合液体中某组分的密度，kg*m-2。

单位质量流体的体积称为流体的比容，用符号

V

，表示，单位为m^kg-1，则

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

mp

亦即流体的比容是密度的倒数。

动量传递的角度研究流体的运动规律及其在冶金中的应用，重点介绍流体静力学基本方

程、连续性方程、动量传递方程和柏努利方程，在此基础上，讨论有关管路与烟道计算及物

料输送等有关问题。

流体流动及动量传递现象是自然界及工程技术中普遍存在的现象，与大多数金属的提取

和精炼过程有着密切的联系。例如湿法冶金中溶液及矿浆的输送、贮槽中液位高度的确定、

管路的设计计算，火法冶金中高温炉的供风与水冷装置、炉内气体流动规律、烟道中烟气的

流动阻力及烟道设计、流态化反应器床层阻力的计算等等，都与流体的流动有关；冶金中的

化学反应，往往也同时伴随着热量的传递和质量的传递，而这些现象都是在物质的流动过程

中发生的，也就是说，传热与传质过程与流体流动特性密切相关。而流体流动过程中流速的

变化即反映动量的变化，因此，研究流体流动及动量传递，掌握其有关规律性，对冶金设备

的设计与改进以及冶金过程的优化与控制具有重要意义。