【正文】 局部阻力：流體流經(jīng)管路中的管件、閥門或突然擴(kuò)大與縮小等局部障礙所引起的阻力。因此，靠近管壁附近處的流層流速較小，附在管壁上的流層流速為零，離管壁越遠(yuǎn)流速越大，在管中心線上流速 最大。　　 實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng) Re＜ 2023時，流體的流動類型屬于層流，稱為層流區(qū)；當(dāng) Re＞ 4000時，流體的流動類型屬于湍流，稱為湍流區(qū)；當(dāng) Re數(shù)值在 2023與 4000之間時，流動狀態(tài)是不穩(wěn)定的，稱為過渡區(qū)。這種組合一般都是在大量實(shí)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。當(dāng)流速較小時，流體質(zhì)點(diǎn)沿管軸做規(guī)則的平行直線運(yùn)動，與其周圍的流體質(zhì)點(diǎn)間互不干擾及相混，即分層流動。下面討論流動類型和如何判定流動類型。 混合物的黏度在缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時，可選用經(jīng)驗(yàn)公式估算。s/m 2） 或（ Pa黏性大的流體不易流動，從桶底把一桶油放完比一桶水放完要慢得多。因此，流體流動時，流體內(nèi)部相鄰兩層之間必然有上述相互作用的剪應(yīng)力存在，這種力稱為內(nèi)摩擦力。由兩截面間的柏努利方程式可得第四節(jié) 流體阻力 由上式可見，存在流體阻力致使靜壓能下降。 流體動力學(xué) 2．基準(zhǔn)面：基準(zhǔn)面必須是水平面，原則上可以任意選定。當(dāng) 時， 由式（ 126）可看出，在無外加壓頭的情況下，流體在管路中流動時，只能從高壓頭處自動流向低壓頭處，反之就必須外加能量。第三節(jié) 即 （ 123） 如圖 112所示，也就是將流體由截面 11輸送到截面22時，兩截面處流體的總機(jī)械能相等。 2．理想流體的柏努利方程 無黏性、流動時不產(chǎn)生摩擦阻力的流體，稱為理想流體。如圖 110所示?？蓞⒖锤戒?。所以在管路設(shè)計(jì)中，選擇適宜的流速是十分重要的，適宜流速由輸送設(shè)備的操作費(fèi)和管路的設(shè)備費(fèi)經(jīng)濟(jì)權(quán)衡及優(yōu)化來決定。 流體動力學(xué) 質(zhì)量流速的物理意義是：單位時間內(nèi)流過管道單位截面積的流體質(zhì)量。測定流量的簡便方法是，在管道出口處測出時間內(nèi)流出的流體總體積 V， 由下式求出流量第三節(jié) U管壓差計(jì)主要用于測量氣體的微小壓力差。其特點(diǎn)是：構(gòu)造簡單，測壓準(zhǔn)確，價格便宜。即： 根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式分別對 U管左側(cè)和 U管右側(cè)進(jìn)行計(jì)算、整理得 （ 110） 由式 110可知，壓差（ ）只與指示液的位差讀數(shù) R及指示液同被測流體的密度差有關(guān)。值得注意的是，靜力學(xué)基本方程式只能用于靜止的連通著的同一種流體內(nèi)部，因?yàn)樗麄兪歉鶕?jù)靜止的同一種連續(xù)的液柱導(dǎo)出的。 靜力學(xué)基本方程的討論 （ 1）在靜止的液體中，液體任一點(diǎn)的壓力與液體密度和其深度有關(guān)。由于重力就是地心引力，可以看作是不變的，起變化的是壓力。更準(zhǔn)確地說，它是以絕對真空為基準(zhǔn)測得的流體壓強(qiáng)。 在工程單位制中，壓力的單位是 at(工程大氣壓 )或kgf/cm2。顯然，比體積就是密度的倒數(shù)，其單位為 m3/㎏。本書附錄中列有某些液體的密度，供練習(xí)查用。 任何氣體的 R值均相同。 第二節(jié) 流體靜力學(xué) ① 氣體的密度 氣體是可壓縮性流體，其密度隨壓強(qiáng)和溫度而變化。 實(shí)際流體都是可壓縮性流體。 第二節(jié) 流體靜力學(xué) 一、流體的壓縮性 流體的特征是分子之間的內(nèi)聚力極小，幾乎有無限的流動性，而且可以幾乎毫無阻力地將其形狀改變。按生產(chǎn)工藝要求，制造產(chǎn)品時往往把它們依次輸送到各設(shè)備內(nèi)，進(jìn)行藥物反應(yīng)或物理變化，制成的產(chǎn)品又常需要輸送到貯罐內(nèi)貯存。 化工生產(chǎn)中所處理的原料、中間體和產(chǎn)品，大多數(shù)是流體。而這些測量儀表的工作原理又多以流體的靜止或流動規(guī)律為依據(jù)。流體的體積隨壓強(qiáng)和溫度而變的這個性質(zhì)，稱為流體的壓縮性。其表達(dá)式為 （ 11） —— 流體的密度，㎏ /m3 ； —— 流體的質(zhì)量，㎏ ； —— 流體的體積， m3 。K）； 下標(biāo) 0表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，即 273 K、 kPa。各種液體的密度數(shù)據(jù)，可從有關(guān)手冊中查到。第二節(jié) 流體靜力學(xué) （ 3）比體積 單位質(zhì)量流體所具有的體積稱為流體的比體積，用符號 表示，習(xí)慣稱為比容。 第二節(jié) 流體靜力學(xué) （ 2）壓強(qiáng)的單位及其換算 在 SI中，壓力的法定計(jì)量單位是 Pa(帕 )或 N/m2， 工程上常使用 MPa（ 兆帕）作為壓力的計(jì)量單位。 ① 絕對壓強(qiáng)（簡稱絕壓） 是指流體的真實(shí)壓強(qiáng)。第二節(jié) 流體靜力學(xué)圖 11 絕對壓強(qiáng)、表壓和真空度的關(guān)系 第二節(jié) 流體靜力學(xué) 三、流體靜力學(xué)基本方程式 流體靜力學(xué)基本方程式的形成 靜止的流體是在重力和壓力的作用下達(dá)到靜力平衡，因而處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。 若將液柱上端取在液面，并設(shè)液面上方的壓強(qiáng)為，液柱高度為，則式 (18)可改成為 （ 19） 式 (18)和（ 19）均稱為流體靜力學(xué)基本方程式，它表明了靜止流體內(nèi)部壓力變化的規(guī)律。因在化工容器中，氣體的密度也可認(rèn)為是常數(shù)。 第二節(jié) 流體靜力學(xué) 在圖 13中，水平面 AB以下的管內(nèi)都是指示液，設(shè) AB液面上作用的壓力分別為 和 ，因?yàn)樵谙嗤黧w的同一水平面上，所以與應(yīng)相等。第二節(jié) 流體靜力學(xué)圖 14 測量表壓 圖 15 測量真空度第二節(jié) 流體靜力學(xué) U管壓差計(jì)所測壓差或壓力一般在 1大氣壓的范圍內(nèi)。于是壓力差（ ）便可由下式計(jì)算，即 （ 112） 從式（ 112）可知，適當(dāng)選取 A、 B兩種指示液，使其密度差很小，其讀數(shù)便可比普通 U管壓差計(jì)大若干倍。用符號表示，單位是 m3/s或 m3/h。流速越大，則管徑越小，這樣可節(jié)省設(shè)備費(fèi)，但流體流動時遇到的阻力大，會消耗更多的動力，增加日常操作費(fèi)用；反之，流速小，則設(shè)備費(fèi)大而日常操作費(fèi)少。 流體動力學(xué)表 11某些流體在管道中的適宜流速范圍 由于管徑已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所以經(jīng)計(jì)算得到管徑后，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)選定。 2．不穩(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)物理量不僅隨位置而變，又隨時間而變，這種流動稱為不穩(wěn)定流動。若管路中有支管存在，則流體仍有連續(xù)性現(xiàn)象，總管內(nèi)流體的質(zhì)量流量應(yīng)該是各支管內(nèi)質(zhì)量流量之和。在無其它形式的能量輸入和輸出的情況下，理想流體進(jìn)行穩(wěn)定流動時，在管路任一截面的流體總機(jī)械能是一個常數(shù)。第三節(jié) 用表示，單位為 J/kg。 流體動力學(xué) 柏努力方程是流體動力學(xué)中最主要的方程式，可以用來確定各項(xiàng)壓頭的轉(zhuǎn)換關(guān)系；計(jì)算流體的流速；以及管路輸送系統(tǒng)中所需的外加壓頭等問題。 若把水平管的出口閥打開，水以流速 流動時，兩直立玻璃管內(nèi)的液柱高度將出現(xiàn)圖示現(xiàn)象。上述這兩種力是大小相等而方向相反的。 2．流體的黏度 流體流動時流層之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的這種特性，稱為黏性。 1P＝ 100cP 在 SI制中黏度的單位為（ N 壓力對液體黏度的影響可忽略不計(jì)；氣體的黏度只有在極高或極低的壓力下才有變化，一般情況下可以忽略。 第四節(jié) 流體阻力 二、流體流動的類型 在流體阻力產(chǎn)生的原因及其影響因素的討論中，我們知道，流體的阻力與流體流動的狀況有關(guān)。圖 116 雷諾實(shí)驗(yàn)中染色線的變化情況第四節(jié) 流體阻力 2．流動類型及其判定 雷諾實(shí)驗(yàn)揭示了重要的流體流動機(jī)理，即流體有兩種截然不同的流動類型。由幾個物理量按照沒有單位的條件組合的數(shù)群，稱為特征數(shù)或準(zhǔn)數(shù)。雷諾數(shù)即是反映了上述四個因素對流體流動類型的影響，因此 Re數(shù)值的大小，可以作為判別流體流動類型的標(biāo)準(zhǔn)。三、圓管內(nèi)流體的速度分布 由于流體流動時，流體質(zhì)點(diǎn)之間和流體與管壁之間都有摩擦阻力。 直管阻力：流體流經(jīng)一定管徑的直管時，由于流體的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力。 （ 137） 第四節(jié) 流體阻力 （ 2）湍流時的摩擦系數(shù) 當(dāng)流體呈湍流時，摩擦系數(shù)與雷諾數(shù) Re及管壁粗糙程度都有關(guān)。 2．局部阻力的計(jì)算 局部阻力的計(jì)算，通常采用兩種方法：當(dāng)量長度法和阻力系數(shù)法。對于不同直徑的管段組成的管路，需分段進(jìn)行計(jì)算。設(shè) U型管液柱壓差計(jì)的讀數(shù)為 R， 指示液的密度為 ，管中流體的密度為 ，則孔口前后的壓差為 。 圖 122 文丘里流量計(jì) 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié) 二、文氏管流量計(jì) 孔板流量計(jì)由于銳孔結(jié)構(gòu)將引起過多的能量消耗。轉(zhuǎn)子流量計(jì)是流體流經(jīng)節(jié)流部分的前后壓力差保持恒定，通過變動節(jié)流部分的截面積來測定流量的流