(1)密度和比容
单位体积内所含有的流体质量称为流体密度,以ρ表示。对于均质流体,若在流体内任取一微元体积ΔV内所含有的质量为ΔM,则密度ρ表示为
对于非均质流体,根据连续介质的假设密度ρ表示为
该密度称为点密度。
一般而言,流体密度随空间位置和时间发生变化。密度的单位为kg/m3。
比容是流体单位质量所占有的体积,它与密度的关系为
(2)重度和相对密度
流体单位体积内具有的重量称为重度,以γ表示。对于均质流体,如果微元体积ΔV中含有重力为ΔG,则
在SI制中,γ的单位为N/m3。
对于非均质流体,点的重度为
根据重力与质量的关系,可得到γ、ρ及v的换算关系式,即
在γ、ρ及v中任知其一,即可求得其余两个数值。
此外,物理学上还有相对密度的概念,它是物体的密度与4℃蒸馏水的密度之比,是一个量纲一的纯量。如果用下标W代表4℃蒸馏水的相应物理量,则流体的相对密度S为
在SI制中:
4℃蒸馏水的密度ρW=1000kg/m3
4℃蒸馏水的重度γW=9810N/m3
4℃蒸馏水的比容vW=0.001m3/kg
由式(1.7)可知,若已知某流体的相对密度S,便可求得该流体的密度、重度和比容,即(www.daowen.com)
流体的密度、重度、比容均与流体的温度和压强有关,表1.1列出了常见流体在标准大气压下(p=1.01325bar)的密度及相对密度。表1.2列出了水在标准大气压下不同温度时的相对密度值。
表1.1 流体的平均密度与相对密度
表1.2 水的密度与温度的关系
石油及其产品的相对密度与温度的关系可用下式作近似计算,即
St=S20-β(t-20) (1.9)
式中 St——油品在油温为t℃时的相对密度;
S20——该油品在油温为20℃时的相对密度;
β——油品的温度校正系数,1/℃,其值随油温为20℃的相对密度S20的不同而不同,见表1.3;
t——油品的温度,℃。
表1.3 油品的温度校正系数
在油料的收发计量过程中,密度的温度特性对计量精度有着非常大的影响,式(1.9)给出的相对密度与温度关系近似计算式是一种线性关系式,其计算误差较大,精度不高,因此,用此式作为计量计算式是不合适的。因此,给出一较为精确的回归方程式,即
St=S20-(2.854-3.93S20+1.6S)×10-3(t-20) (1.10)
式中,St为温度t℃时的相对密度;S20为温度20℃时的标准相对密度;t为温度,℃。
式(1.10)的适用范围如下:
S20:0.6~0.766时,温度范围为-25~75℃;
S20:0.8~1.009时,温度范围为0~100℃。
利用上式得出的计算结果与标准值的相对误差小于0.01%。因此,对于油品的计算计量可以获得相当高的精度,且计算简便、实用。
表1.4给出了式(1.10)计算结果与标准值的对比。
表1.4 式 (1.10)计算结果与标准值的对比
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