【正文】 將 λ值代入式 a計算 u， 即 Vq由 ε/d及 Re值，再查圖 125，得到 λ＝ ， 與原取 ，進(jìn)行第二次試差，解得 u=， Re= 104， λ＝ 。 概述 3．按計算目的有三種命題： (1）對于已有管路系統(tǒng)，規(guī)定流量，求能量損失或 W； （ 2） 對于已有管路系統(tǒng)，規(guī)定允許的能量損失或推動力，求流體的輸送量； （ 3）規(guī)定輸送任務(wù)和推動力，選擇適宜的管徑。 uhf??管出口 彎管 閥門 管入口 2 2 u2 2 2 u2 0222 ?u22面取在出口內(nèi)側(cè)時， hf中應(yīng)不包括出口阻力損失，但 222u22面取在出口外側(cè)時， hf中應(yīng)包括出口阻力損失，其大小為 ， 但 22面的動能為零。 流體在非圓形管內(nèi)作湍流流動時 .在計算 hf及 Re的有關(guān)表達(dá)式中，均可用 de代替 d 。 解決方法 :須通過實(shí)驗(yàn)建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 ——因次分析方法。 ? ? 212 2 rdup p r rl dr? ? ?? ? ?則有 2rpd u rd rl????rruu?0ru ?2 2 2 212 ( ) ( )44rpp pu R r R rll??? ?? ? ? ?積分上式的邊界條件為 : r= R時 2rpd u rd rl????積分得： 當(dāng) r=r 時， II最大流速 (r=0) 2212m a x 44pp pu R Rll??? ???III流量 2V r rdq u dS u r dr?? ? ? ? ?4002 8VqRV V r Rpq d q u r d r l?? ? ?? ? ? ? ? ???IV平均流速 422 2 23288VRpq p l ulu R pR R l d???? ? ???? ? ? ? ? ? ?HagenPoiseuille 哈根－泊稷葉方程 Rrdr層流阻力損失（△ p）與流體流速的一次方成正比 . 2dR?(二 )流體在圓管中湍流時的速度分布 . 湍流時的速度分布 式中 n 與 Re 有關(guān) 當(dāng) n=1/7時，推導(dǎo)可得流體的平均速度約為管中心最大速度的 倍 1/7次方定律 m a x 1nrruuR???????? 流體在直管內(nèi)的流動阻力 一 . 概述 1．流動阻力產(chǎn)生的原因 第四節(jié) 管內(nèi)流動的阻力 （主要為 ?,?） ,壁面形狀及 流動狀況等因素有關(guān)。 ② 管道直徑 。s 物理制 :P、 cP(泊、厘泊 ) 物理制 :斯托克斯（ St） ,cSt v ???dydu?? ? 注意 : 粘度總是與速度梯度相聯(lián)系，只有在運(yùn)動時才顯現(xiàn)出來。 emP W q??軸功率 ePP??221 1 2 21 2 1 2fu p u pg z W g z h?? ?? ? ? ? ? ? ? ?非靜止?fàn)顟B(tài)。 ③ 各項(xiàng)能量表示意義 : ?PugZ ,2,2 —— 指截面上流體具有的能量 12fh ??—— 指兩截面間沿程能量消耗 ,具有不可逆性 輸送設(shè)備的有效功率 emP W q??軸功率 ePP??12221 1 2 212 fu p u pg z W g z h?? ?? ? ? ? ? ? ? ?W⑤ 對于可壓縮流體，若 %20121 ??PPP上式仍可用于計算。 ?????能量守恒動量守恒質(zhì)量守恒三大守恒定律一、機(jī)械能衡算式 流體入 流體出 z1 z2 1 1 2 2 ??2211pgzpgz ??? 靜力學(xué)方程 流體靜止時： 理想流體流動時： ??22221211 22pugzpugz ??????＝ 0的流體 221 1 2 21 2 1 2fu p u pg z W g z h?? ?? ? ? ? ? ? ? ?實(shí)際流體流動時： w 機(jī)械能衡算方程（柏努利方程） 動能J/kg 位能J/kg 靜壓能J/kg 有效軸功率 J/kg 摩擦損失 J/kg 永遠(yuǎn)為正 123 Bernoulli方程 —— 管內(nèi)流體流動的機(jī)械能衡算式 特殊情況討論： ① 當(dāng)流體為理想流體 (μ = 0, ∑hf = 0)且無外加功加入系統(tǒng) (W=0) 常數(shù)?????? ?? 2222121122PugZPugZ② 對于無外加功（ W = 0） 的靜止流體（ ∑hf = 0 及 u = 0） gPZgPZ??2211 ??? ? ?2112 ZZgPP ??? ?可見流體的靜止平衡只是流體運(yùn)動的一種特殊情況。 表 1 . 4 1 某些流體的適宜的經(jīng)濟(jì)流速范圍 流體類別 常用流速范圍， m/s 流體類別 常用流速范圍， m/s 水及一般液體 粘度較大的液體 低壓氣體 易燃、易爆的低壓氣體 1 ? 3 0. 5 ? 1 8 ? 15 8 壓強(qiáng)較高的氣體 飽和水蒸汽： 8 大氣壓以下 3 大氣壓以下 過熱水蒸氣 15 ? 25 40 ? 60 20 ? 40 30 ? 50 總費(fèi)用 操作費(fèi) 設(shè)備費(fèi) uo p t 平均流速 u 例 :精餾塔進(jìn)料量為 qm=50000kg/h， ρ=960kg/m3， 其它性質(zhì)與水接近。大多數(shù)液位計的作用原理均遵循靜止液體內(nèi)部壓強(qiáng)變化的規(guī)律 H P ρf )()( RHgPgRhHgP fAf ?????? ???測量原理的推導(dǎo) : ffAffA RggRh?????? )()( ????求得 : 遠(yuǎn)距離液位測量 1調(diào)節(jié)閥 ,2鼓泡觀察器 ,3U管壓差計 ,4吹氣管 ,5貯罐 a b pa=? gh。位置愈深，所受的壓強(qiáng)（壓力）越大； 20P P g h??? (3)壓力或壓力差可用流體柱的高度表示 —— 壓差計設(shè)計原理 (4) 同一靜止連續(xù)流體處于同一水平面時，壓強(qiáng)（壓力）相等。s2/m4 kg/m3 g — KOHd 2 7 72???KOHtCd 27742????或 34277 /1 0 0 022 mkgC OHKOH ?? ???無因次 三 . 比容 :ν = 1/ρ 即 :單位質(zhì)量流體所占有的體積， m3/kg 四 . 重度 :r = ρ (三 )傳遞速率 (rate of transfer process) ）阻力（）推動力（傳遞速率cer e s i sced r i v i n g f o rt a n?決定化工設(shè)備的重要因素，傳遞速率越大，設(shè)備尺寸越小 任何一個不處于平衡狀態(tài)的物系，必然發(fā)生使物系趨向平衡的過程，但過程以什么速率趨向平衡，這不決定于平衡關(guān)系，而是由多方面的因素影響的 (四 )經(jīng)濟(jì)核算 質(zhì)量傳遞 :伴隨流體流動引起的質(zhì)量變化 四 .如何學(xué)好該課程 ? 如經(jīng)驗(yàn)（逐步）放大法、因次分析法、相似性理論 動量傳遞 :流體流動過程所引起的動量變化 能量傳遞 :隨流體流動過程引起的能（熱）量變化 : ：屬于半經(jīng)驗(yàn)、半理論方法， c. 純理論模型法 : 第一章 流體流動 ② 揭示和研究流體流動的基本規(guī)律 (柏努利方程和連續(xù)性方程 ) 任務(wù) : ① 揭示和研究流體靜態(tài)平衡規(guī)律 (靜力學(xué)基本方程式 ) ④ 理論應(yīng)用：管道設(shè)計與計算、阻力計算、壓強(qiáng)和流量測定等 ③ 研究流體阻力及產(chǎn)生原因 ?????質(zhì)量傳遞熱量傳遞動量傳遞三傳通常認(rèn)為液體為不可壓縮流體，當(dāng)壓力或溫度變化率較小時氣體亦即。 常用方框標(biāo)示 ,然后以方框?yàn)檫吔?,對所討論的過程進(jìn)行定量分析。 課程性質(zhì)： 介于基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的橋梁課程－即 技術(shù)基礎(chǔ)課 二 .常用的單位制與單位換算 任何物理量都是數(shù)字和單位聯(lián)合表達(dá)的 : 單位數(shù)字物理量 ??單位 :描述某物理因素或物理量大小的度量衡。 單元操作是保證化工過程能夠經(jīng)濟(jì)有效地進(jìn)行的必要前提?；ぴ?187?；ぴ? 187。 王志魁 171。 的研究內(nèi)容，性質(zhì)和任務(wù) 。 （ Ⅱ ）這些單元在不同化工生產(chǎn)工藝流程中普遍存在 。 (一 )基本概念 :以方便為原則定出的幾個彼此獨(dú)立的物理量。 間歇操作：以一批物料為基準(zhǔn) 連續(xù)操作：以單位時間為基準(zhǔn) 注意 : ? 化工原理中的能量衡算經(jīng)?？珊喕癁闊崃亢馑?，依據(jù)是能量守恒定律。 概念 : — 具有流動性質(zhì)的物體，常指氣、液。g 如常用： atm（ 表） 360 mmHg（ 真） － Mpa（ 表） atm （ 絕） 112. 壓力（壓強(qiáng)） a. 壓力 — 流體 垂直作用于單位面積上的力，即為壓強(qiáng) . 工程制 kgf/cm2 單位 : Pa、 Kgf/m2, atm, at, mH2O、 mmHg、 bar、 torr等。 hZZZg PP ?????? 2112?—— 等壓面 ,解題關(guān)鍵 但必須注明是何種液體 114 靜力方程的應(yīng)用 —— 多用作測壓原理 一 .壓力測量 U型壓差計 (當(dāng) ρ示 ＞ ρf )時 (一 )單指示液的 U型壓差計 :U形玻璃管 ,指示液 指示液密度 ρ 示 大于被測流體密度 ρ f， 且不互溶 ,不發(fā)生化學(xué)反應(yīng) : 常用指示液 :汞 ,四氯化碳 ,水 ,液體石蠟 ρ示 ρf 壓差計 manometer） :根據(jù)靜力學(xué)基本方程式推導(dǎo) 根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式可得 1 ()ap p g m R?? ? ?20ap p g m g R??? ? ? ?于是 1 2 0()p g m R p g m g R? ? ?? ? ? ? ??0?上式化簡，得 1 2 0( ) ( )fp p g R g R? ? ? ?? ? ? ? ?示若被測流體為氣體 ， 由于氣體的密度比指示液的密度小得多 ， 氣體的密度可以忽略 ， 于是 1 2 0p p g R g R??? ? ? 示若 U管的一端與被測流體連接 ， 另一端與大氣相通 ， 此時讀數(shù)反映的是被測流體的表壓力 。 pb= ?A gR 由于管內(nèi)氮?dú)饬魉佥^小， pa= pb 以表壓強(qiáng)表示 故： h= ?AR/ ? ?A 若容器埋在操作室較遠(yuǎn)或地面下 液封在化工生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用：通過液封裝置的液柱高度 ，控制器內(nèi)壓力不變或者防止氣體泄漏 防爆 穩(wěn)壓 (大氣腿 ) 根據(jù)靜力學(xué)基本方程式 : 21 ()HOphg??表為安全考慮 ,實(shí)際插入深度略低于 h h P1 (表 ) 第二節(jié) 管內(nèi)流體運(yùn)動的基本方程及守恒原理 ① 研究流體在什么條件下流動。試選擇適宜管徑。 也稱為柏努利方程 —— 機(jī)械能守恒并相互轉(zhuǎn)化 即對于理想流體，在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，流體在各截面上的機(jī)械能之和為一常數(shù)，即守恒。但此時式中 ρ = ρm = （ ρ1+ ρ2 ） / 2， 由此產(chǎn)生誤差 ≤5% 。 注 :PA外 ≠ PA內(nèi) ≠ PB內(nèi) 原因 : 故 :PA外 PA內(nèi) PB內(nèi) 解 在 1 1 面和 2 2 面間21112222 1222 fupgz Wupgz h?? ?? ? ?? ? ? ? ?2222 .6 87 9 .8 1 1 0 8 2 .2 62ppW??? ? ? ? ? ? ?2 228 5 / 3 6 0 0 2 . 6 8 /4 0 . 1 0 6 4Vqu m sd??? ? ??10642114 ????d例 1 軸功的計算 已知管道尺寸為 ?114?4mm， 流量為 85m3/h， 水在管路中流動時的