【正文】 圖 15表示用 U管壓差計測量容器負(fù)壓的情況，此時 U管壓差計指示液的液面與測壓口相連的一端液面高，與大氣相通的一端液面低。第二節(jié) 流體靜力學(xué) 其特點是：壓差計內(nèi)裝有兩種密度相近、且互不相溶的指示液 A和 B， 而指示液 B與被測流體亦應(yīng)不互溶；為了讀數(shù)方便，在 U管的兩側(cè)臂頂端各裝有擴(kuò)大室。 流體動力學(xué) 一、流量方程式 1．流量 單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任一截面的流體量，稱為流體的流量。用符號 表示，單位是 kg/s或 kg/h。生產(chǎn)中常說的流速指的是平均流速，以符號表示，單位為 m/s。 表達(dá)式為 （ 118） 第三節(jié) 流體動力學(xué) 二、穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動 1．穩(wěn)定流動 流體在流動時，任一截面處流體的流速、壓力、密度等有關(guān)物理量僅隨位置而改變，不隨時間而變，這種流動稱為穩(wěn)定流動。則物料衡算式為 （ 120） 上式即 為流體流動的連續(xù)性方程式。 流體動力學(xué) 對于圓形截面的管子 式（ 121）可改寫為 （ 122） 即流速與管徑的平方成反比。 由柏努利方程可知，流動的流體在不同截面間各種機(jī)械能的形式 可以互相轉(zhuǎn)化。 在實際輸送流體的系統(tǒng)中，為了補(bǔ)充消耗掉的損失能量，需要使用外加設(shè)備（泵）來供應(yīng)能量。 在式（ 125）的各種實際應(yīng)用中，為了計算方便，?？刹捎貌煌暮馑慊鶞?zhǔn)，得到如下不同形式的衡算方程。第三節(jié) 5．不同基準(zhǔn)柏努利方程式的選用：通常依據(jù)習(xí)題中損失能量或損失壓頭的單位，選用相同基準(zhǔn)的柏努利方程。第四節(jié) 流體阻力 一、流體的黏度 1．流體阻力的表現(xiàn)和來源 可以做一個簡單的實驗來觀測流體阻力的表現(xiàn)。流體流經(jīng)固體壁面時，由于流體對壁面有附著力作用，因此在壁面上粘附著一層靜止的流體，同時在流體內(nèi)部分子間是有吸引力的，所以，當(dāng)流體流過壁面時，壁面上靜止的流體層對與其相鄰的流體層的流動有約束作用，使該層流體流速變慢，離開壁面越遠(yuǎn)其約束作用越弱，這種流速的差異造成了流體內(nèi)部各層之間的相對運動。 所以，流體具有內(nèi)摩擦力是產(chǎn)生流體阻力的內(nèi)因，流體流動時受流動條件的影響是流體阻力產(chǎn)生的外因。s/cm 2），專用名稱為（泊）用符號 P表示。s 第四節(jié) 流體阻力 流體的黏度隨溫度而變化。s； —— 混合氣體中組分的黏度， Pa隨著逐漸增大水的流速，作直線流動的紅色細(xì)線開始抖動、彎曲、呈波浪形，如圖 116（ b） 所示。雷諾將這些因素組合成一個數(shù)群，用以判斷流體的流動類型。這種組合一般都是在大量實踐的基礎(chǔ)上，對影響某一現(xiàn)象或過程的各種因素有了一定認(rèn)識之后，利用物理分析或數(shù)學(xué)推導(dǎo)或兩者相結(jié)合的方法產(chǎn)生的。 按下式計算 按下式計算 （ 131） 對于邊長為 a和 b的長方形管路，則 （ 132） 對于套管環(huán)隙的當(dāng)量直徑，若外管的內(nèi)徑為 ，內(nèi)管的外徑為 ，如圖 117所示，則第四節(jié) 流體阻力 （ 133） 當(dāng)量直徑的計算方法，完全是經(jīng)驗性的。層流邊界層的厚度與 Re有關(guān)， Re值越大，厚度越??；反之越大。 （ 1）層流時的摩擦系數(shù) 流體作層流流動時，摩擦系數(shù) 只與雷諾數(shù) Re有關(guān)，而與管壁的粗糙程度無關(guān)。第四節(jié) 流體阻力圖 119 摩擦系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系第四節(jié) 流體阻力 （ 3）非圓形管的直管阻力 當(dāng)流體流經(jīng)非圓形管道時，仍可用式（ 136）計算直管阻力。 第四節(jié) 流體阻力表 12 各種管件、閥門及流量計等以管徑計的當(dāng)量長度 第四節(jié) 流體阻力 3．管路總阻力的計算　　 管路系統(tǒng)的總阻力包括了所取兩截面間的全部直管阻力和所有局部阻力之和，即柏努利方程中的項。但測壓口并不是開在 11和 22截面處，而一般都在緊靠孔口的前后，所以實際測得的壓差并非 。 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié) 孔板流量計因構(gòu)造簡單，準(zhǔn)確度高，在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用。但文氏管流量計加工精度要求高，造價較高。 轉(zhuǎn)子流量計主要用于低壓下小流量的測定，因其測定方法簡單，測量精度較高，阻力損失較小，廣泛應(yīng)用于制藥、化工生產(chǎn)中。第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié) 圖 123 轉(zhuǎn)子流量計 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)子流量計是在自下而上逐漸擴(kuò)大的垂直玻璃管內(nèi)裝有轉(zhuǎn)子或稱浮子，當(dāng)流體自下而上流過時，轉(zhuǎn)子向上浮動直到作用于轉(zhuǎn)子的重力與浮力之差正好與轉(zhuǎn)子上下的壓力差相等時，轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)，即停留在一定的位置上。其構(gòu)造如圖 122所示。此外，流體流經(jīng)孔板時還產(chǎn)生一定的損失能量。根據(jù)此原理測定流量的裝置稱為孔板流量計。即 （ 138）第四節(jié) 流體阻力 值由實驗測定，列于表 12，圖 120。圖中所指的光滑管一般是玻璃管、有色金屬管、塑料管等；粗糙管是指鑄鐵管、鋼管、水泥管等。 流體阻力除用損失能量 表示外；也經(jīng)常用損失壓 頭 表示；有時還用相當(dāng)?shù)膲毫? 表示。在流量方程式中流體的流速是指平均流速。這種流動受外界條件的影響，易促成湍流的發(fā)生，所以過渡區(qū)的阻力計算，應(yīng)按湍流流動處理。它既反映所包含的各物理量的內(nèi)在關(guān)系，并能說明某一現(xiàn)象或過程的一些本質(zhì)。這種流動型態(tài)稱作層流或滯流。 圖 116 雷諾實驗中染色線的變化情況 1．雷諾實驗 圖 115 雷諾實驗裝置示意圖第四節(jié) 流體阻力 圖 115是雷諾實驗裝置的示意圖。 （ 2）混合液體的黏度（對于分子不締合的液體混合物） （ 128） 第四節(jié) 流體阻力式中 —— 混合液的黏度， Pas ）。其原因是油的黏性比水大，即流動時內(nèi)摩擦力較大，因而流體阻力較大，流速較小。內(nèi)摩擦是產(chǎn)生流體阻力的根本原因。阻力越大，靜壓能下降就越多。 流體動力學(xué) 的， 故只適用于液體。通常把基準(zhǔn)面選在低截面處，使該截面處值為零，另一個值等于兩截面間的垂直距離，使計算簡化。換句話說，兩截面間的總壓頭差就是流體流動的推動力。 流體動力學(xué) 式中各項單位為： ，其物理意義為：每牛頓重量的流體所具有的能量，通常將其稱為壓頭。即 （ 124）第三節(jié) 實際生產(chǎn)中，理想流體是不存在的，它只是實際流體的一種抽象 “模型 ”。 流體動力學(xué)即流速與截面積成反比。 流體動力學(xué) 三、流體穩(wěn)定流動時的物料衡算 —— 連續(xù)性方程 當(dāng)流體在密閉管路中作穩(wěn)定流動時，既不向管中添加流體，也不發(fā)生漏損，則根據(jù)質(zhì)量守恒定律，通過管路任一截面的流體質(zhì)量流量應(yīng)相等。 在化工生產(chǎn)中，流體輸送操作多屬于穩(wěn)定流動。 通常鋼管的規(guī)格以外徑和壁厚來表示，表以 φ外徑 壁厚。通常，液體的流速取 ~3m/s， 氣體則為10~30m/s。 3．流量和流速 —— 流量方程式 描述流體流量、流速和流通截面積相互關(guān)系的公式稱為流量方程式，式（ 115）、（ 116）、（ 118）都是流量方程式。 流體動力學(xué) 流速與流量的關(guān)系為 或者 （ 116） （ 117） 式中 A—— 流通截面積， m2。 流體動力學(xué) 質(zhì)量流量與體積流量的關(guān)系為 （ 115） 2．流速 單位時間內(nèi)流體在流動方向流過的距離，稱為流速。工業(yè)上常用的雙指示液有石蠟油與工業(yè)酒精；苯甲醇與氯化鈣溶液等。但玻璃管易碎，不耐高壓，測量范圍狹小，讀數(shù)不便。 若被測流體是氣體， 氣體的密度比液體的密度小得多，即 ，于是上式可簡化為