【正文】 32 luhd???能量損失 層流時(shí)阻力與速度的一次方成正比 。 m a x 1nrruuR????????湍流速度分布的經(jīng)驗(yàn)式： 2022/4/13 60 10171,61,66554?????????????nRenRenRen與 Re有關(guān) ， 取值如下： 1/7次方定律 71?n當(dāng) 時(shí) ， 流體的平均速度 : Vm 2quuA??2022/4/13 61 湍流流動(dòng)時(shí)： ?2022/4/13 62 湍流流動(dòng)時(shí)沿徑向分為三層： ? 湍流主體 ? 過渡層 ? 層流內(nèi)層 2022/4/13 63 第四節(jié) 管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦阻力損失 直管阻力：流體流經(jīng)一定直徑的直管時(shí)由于內(nèi)摩擦而 產(chǎn)生的阻力； 局部阻力：流體流經(jīng)管件 、 閥門等局部地方由于流速 大小及方向的改變而引起的阻力 。 Re反映了流體流動(dòng)中 慣性力與粘性力的對比關(guān)系 ， 標(biāo)志著流體流動(dòng)的湍動(dòng)程度 。 ??? AdmuddduAmAmaAF )(????smsmkgmsmkgmN2222//][ ??????動(dòng)量通量：單位時(shí)間 、 通過單位面積傳遞的動(dòng)量 。s 或 kg/(ms 。 利用伯努利方程與連續(xù)性方程 ， 可以確定： 2022/4/13 45 （ 1） 根據(jù)題意畫出流動(dòng)系統(tǒng)的示意圖 ， 標(biāo)明流體的流動(dòng)方向 ， 定出上 、 下游截面 ， 明確流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍 ； （ 2） 位能基準(zhǔn)面的選取 必須與地面平行； 宜于選取兩截面中位置較低的截面； 若截面不是水平面 ， 而是垂直于地面 ， 則基準(zhǔn)面應(yīng)選過管中心線的水平面 。 ??2211pgzpgz ???2022/4/13 42 W、 Σ hf —— 在兩截面間單位質(zhì)量流體獲得或消耗的能量 。 （ 1） 能量損失 （ 壓頭損失 ） 設(shè) 1kg流體損失的能量為 Σ hf（ J/kg） 。 2022/4/13 38 gu 221gu 222gp ?1gp ?2H z2 2 1 0 2022/4/13 39 五 、 實(shí)際流體的機(jī)械能衡算式 Wp2, u2, ?2p1, u1, ?1239。 流速選擇： 3. 管徑的估算 ↑→ d ↓ →設(shè)備費(fèi)用 ↓ u 流動(dòng)阻力 ↑ →動(dòng)力消耗 ↑ →操作費(fèi) ↑ 均衡考慮 u u適宜 費(fèi) 用 總費(fèi)用 設(shè)備費(fèi) 操作費(fèi) 2022/4/13 30 二 、 穩(wěn)態(tài)流動(dòng)與非 穩(wěn) 態(tài)流動(dòng) 穩(wěn)態(tài)流動(dòng)：各截面上的溫度 、 壓力 、 流速等物理量僅隨位置變化 ， 而不隨時(shí)間變化； 非 穩(wěn) 態(tài)流動(dòng)：流體在各截面上的有關(guān)物理量既隨位置變化 ， 也隨時(shí)間變化 。 ?Vm qq ?二者關(guān)系： （ 一 ） 流量 一 、 流量與流速 2022/4/13 28 （ 二 ） 流速 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量 。 2022/4/13 25 BA pp ? 管道中充滿氮?dú)?，其密度較小 ， 近似認(rèn)為 ghpp ??? aAgRpp 0aB ???Rh ?? 0?而 所以 A B 2022/4/13 26 （ 三 ） 液封高度的計(jì)算 液封作用： 確保設(shè)備安全：當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過規(guī)定值時(shí) ， 氣體從液封管排出； 防止氣柜內(nèi)氣體泄漏 。 RR ??值越小 ， 讀數(shù)放大倍數(shù)越大 。 ?? ???而 p1 p2 m R A A’ 2022/4/13 19 所以 gRgmpRmgp021 )( ??? ?????整理得 gRpp )( 021 ?? ???若被測流體是氣體 ， ， 則有 0?? ??021 ?Rgpp ??2022/4/13 20 討論： ① U形管壓差計(jì)可測系統(tǒng)內(nèi)兩點(diǎn)的壓力差 ， 當(dāng)將 U形管一端與被測點(diǎn)連接 、 另一端與大氣相通時(shí) ， 也可測得流體的表壓或真空度； ② 指示液的選?。? 指示液與被測流體不互溶 ， 不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 其密度要大于被測流體密度 。 （ 4） 壓力具有傳遞性：液面上方壓力變化時(shí) ， 液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓力也將發(fā)生相應(yīng)的變化 。 1Vvm ???m3/kg 2022/4/13 14 重力場中對液柱進(jìn)行受力分析： ApP 11 ?（ 1） 上端面所受總壓力 ApP 22 ?（ 2） 下端面所受總壓力 （ 3） 液柱的重力 )( 21 zzgAG ?? ?設(shè)流體不可壓縮 ， .Co n s t??p0 p2 p1 z1 z2 G 方向向下 方向向上 方向向下 三 、 流體靜力學(xué)基本方程式 2022/4/13 15 液柱處于靜止時(shí) ， 上述三力的合力為零 : 0)( 2112 ???? zzgAApAp ?)( 2112 zzgpp ??? ?gzpgzp 2211 ??? ??—— 靜力學(xué)基本方程 式 壓力形式 能量形式 2022/4/13 16 討論： （ 1） 適用于 重力場中靜止 、 連續(xù)的同種不可壓縮性流體 ； （ 2） 物理意義： zg —— 單位質(zhì)量流體所具有的位能 ， J/kg； ?p —— 單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能 ， J/kg。 2022/4/13 12 混合氣體 各組分在混合前后質(zhì)量不變，則有 nn2111m ??????? ???? ?—— 氣體混合物中各組分的體積分?jǐn)?shù) 。 2022/4/13 8 表 壓 = 絕對壓力 － 大氣壓力 真空度 = 大氣壓力 － 絕對壓力 絕對壓力 絕對壓力 絕對真空 表壓 真空度 1p2p大氣壓 2022/4/13 9 流體壓力與作用面垂直 ， 并指向該作用面； 任意界面兩側(cè)所受壓力 ， 大小相等 、 方向相反； 作用于任意點(diǎn)不同方向上的壓力在數(shù)值上均相同 。 2022/4/13 5 ③ 流體的可壓縮性 不可壓縮性流體：流體的體積不隨壓力變化而變 化 ， 如液體； 可壓縮性流體：流體的體積隨壓力發(fā)生變化 ， 如氣體 。2022/4/13 1 第一章 流體流動(dòng) ① 研究流體流動(dòng)問題的重要性 流體流動(dòng)與輸送是最普遍的化工單元操作之一； 研究流體流動(dòng)問題也是研究其它化工單元操作的重要基礎(chǔ) 。 工程意義：利用連續(xù)函數(shù)的數(shù)學(xué)工具 ， 從宏觀研究 流體 。 表壓或真空度 以大氣壓為基準(zhǔn)測得的壓力 。 2022/4/13 11 氣體 當(dāng)壓力不太高 、 溫度不太低時(shí) ， 可按理想 氣體狀態(tài)方程計(jì)算： RTpM??注意：手冊中查得的氣體密度均為一定壓力與溫度 下之值 ， 若條件不同 ， 則需進(jìn)行換算 。 （ 二 ） 比體積 單位質(zhì)量流體的體積 。 壓力相等的面稱為 等壓面 。AA pp ?)(1A Rmgpp ??? ?gRgmpp 02A 39。 ?s i n39。 Rh ? ?? ?? 0 液面越高 ， h越小 ， 壓差計(jì)讀數(shù) R越?。划?dāng)液面達(dá)到最高時(shí)