【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)壓頭 、 靜壓頭和壓頭損失 ，He 則是輸送設(shè)備對(duì)流體所提供的能量稱(chēng)為外加壓頭 。 ghgpugzgWgpugzfe ??????????222212112121gWH ee ? ghH ff??fe HgpugzHgpugz ??????? ??22221211 2121第 1章 流體流動(dòng) 32 4． 柏努利方程的討論 （ 1） 理想流體無(wú)外功加入 理想流體其粘度等于零 ， 所以 =0 ；無(wú)外功加入 ， 所以 We=0, 于是柏努利方程 （ 123） 變?yōu)? （ 127） 或 （ 128） 上式說(shuō)明不可壓縮的理想流體在流動(dòng)過(guò)程中 ， 在管道的任一截面上流體的位能 、 動(dòng)能及靜壓能之和是不變的 ， 但三者之間可以相互轉(zhuǎn)化 。 ?fh??22221211 pu21gzpu21gz ?????常數(shù)??? ?pu21gz 2第 1章 流體流動(dòng) 33 （ 2）靜止流體其流速為零，柏努利方程（ 127）變?yōu)? （ 129） 上式就是流體靜力學(xué)基本方程，也就是說(shuō)流體靜力學(xué)方程是柏努利方程的一個(gè)特例。 ??2211pgzpgz ???第 1章 流體流動(dòng) 34 （ 3） gz、 、 與 We、 的區(qū)別 gz、 、 這三項(xiàng)指的是在某截面上流體本身所具有的能量 ， 即位能 、 動(dòng)能 、 靜壓能 。 We、 指的是流體在 1— 1’與 2— 2’截面間流動(dòng)時(shí)從外界獲得的能量以及消耗的能量 。 We是輸送機(jī)械對(duì)單位質(zhì)量流體所作的有效功 ， 是選用流體輸送機(jī)械的重要依據(jù) 。 單位時(shí)間內(nèi)輸送機(jī)械所作的有效功稱(chēng)為有效功率 。 以 Ne表示 。 或 （ 130） 其單位為 J/s或 W。 若泵的效率為 η， 則泵的軸功率為 （ 131） 221u?p221u?p?fh?fhsee wWN ? gwHN see ??eNN ?第 1章 流體流動(dòng) 35 5．柏努利方程的應(yīng)用 （ 1）靜壓能與位能的轉(zhuǎn)化 （ 2）位能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化 （ 3）靜壓能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化 （ 4）流體輸送機(jī)械外加能量及功率的計(jì)算 第 1章 流體流動(dòng) 36 （ 1） 截面的選取 兩截面均應(yīng)與流動(dòng)方向垂直；兩截面間的流體須作連續(xù)流動(dòng) ，且 1— 1截面與 2— 2截面必須是上 、 下游的關(guān)系；所求取的未知量必須在某一截面上或兩截面之間 ， 且截面上的 Z、 u、 p等有關(guān)物理量 ， 除所求取的未知量外 ， 都應(yīng)已知或可求 。 （ 2） 水平基準(zhǔn)面的選取 水平基準(zhǔn)面的選擇可以是任意的 ， 但必須與地面平行 。 通常取水平基準(zhǔn)面通過(guò)兩截面中較低的一個(gè)截面 。 （ 3） 單位的選取 柏努利方程中各物理量應(yīng)采用同一單位制中的單位 ， 兩種單位制不能同時(shí)并用 。 第 1章 流體流動(dòng) 37 速度快的“流筒”對(duì)慢的起帶動(dòng)作用，而速度慢的“流筒”對(duì)快的又起拉曳作用，因此“流筒”間的相互作用形成了流動(dòng)阻力，因?yàn)樗l(fā)生在流體內(nèi)部，故稱(chēng)為內(nèi)摩擦力。內(nèi)摩擦力是流體粘性的表現(xiàn)，所以又稱(chēng)為粘滯力或粘性摩擦力。 圖 19 流體在管道內(nèi)分層流動(dòng)示意圖 流體阻力 流體阻力產(chǎn)生的原因 —— 內(nèi)摩擦 流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí) ， 實(shí)際上被分割成無(wú)數(shù)極薄的一層套著一層的 “ 流筒 ” ， 各層以不同速度向前流動(dòng) ， 如圖 19所示 。 第 1章 流體流動(dòng) 38 （ 1） 牛頓粘性定律 設(shè)想在兩塊面積很大 、 相距很近的平板中間夾著某種液體 ， 如圖110所示 。 1．牛頓粘性定律與流體的粘度 圖 110 平板間液體速度變化圖 第 1章 流體流動(dòng) 39 若令上面平板固定 ， 以恒定的力 F推動(dòng)下板 ， 使它以速度 u向 x方向運(yùn)動(dòng) 。 此時(shí)兩板間的液體也分為無(wú)數(shù)薄層向 x方向運(yùn)動(dòng) ， 附在下層板表面的一薄層液體也以同樣速度 u 隨下板運(yùn)動(dòng) ， 其上各層液體的速度依次減慢 ， 到上層板底面時(shí)速度降為零 。 實(shí)驗(yàn)證明 ， 作用力 F與兩層板間的速度差及表面積 S成正比 ， 與兩板間的垂直距離成反比 ， 即 （ 132） 式中 F—— 剪力 ， N； u ——速度 ， m/s； y ——距離 ， m； S——接觸面積 ， m2。 SyuF ???第 1章 流體流動(dòng) 40 寫(xiě)成等式則 （ 133） 或 （ 134） 式中 τ —— 剪應(yīng)力 ， Pa； μ—— 比例系數(shù) 。 比例系數(shù) μ隨流體性質(zhì)而異 ， 流體粘性越大 ， μ值就越大 ，所以 μ又稱(chēng)為流體的絕對(duì)粘度或動(dòng)力粘度 ， 簡(jiǎn)稱(chēng)粘度 。 SyuF ??? ?yuSF???? ??第 1章 流體流動(dòng) 41 式 （ 133） 或式 （ 134） 只適用于 u與 y成直線(xiàn)關(guān)系的場(chǎng)合 ， 當(dāng)流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的速度分布如圖 111所示的曲線(xiàn)關(guān)系時(shí) ， 則式 （ 134） 應(yīng)改寫(xiě)成： （ 135） 式中 稱(chēng)為速度梯度 ， 即與流動(dòng)方向垂直的 y方向上流體速度的變化率 。 式 （ 134） 和式 （ 135） 均稱(chēng)為牛頓粘性定律 ， 說(shuō)明流體的粘度越大 ， 流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一定速度梯度的剪應(yīng)力就越大 。凡是服從牛頓粘性定律的流體均稱(chēng)為牛頓型流體 ， 所有的氣體和大多數(shù)液體都屬于牛頓型流體 。 dydu?? ?dydu第 1章 流體流動(dòng) 42 （ 2） 絕對(duì)粘度與運(yùn)動(dòng)粘度 ① 絕對(duì)粘度 (動(dòng)力粘度 μ) 從公式 （ 135） 可得絕對(duì)粘度 （ 136） 由此可知 ， 絕對(duì)粘度 μ的物理意義是：當(dāng)速度梯度為 1單位時(shí) ，單位面積上流體的內(nèi)摩擦力的大小就是 μ的數(shù)值 。 μ越大表明流體的粘性越大 ， 內(nèi)摩擦作用越強(qiáng) ， 對(duì)流體的影響越大 。 μ的國(guó)際單位制單位是 Ns/m2 或 Pas， 物理單位制單位是dyne/cm2或泊 （ P） ， 工程單位制單位是 kgfs/m2， 它們之間的換算關(guān)系見(jiàn)本書(shū)附錄一 。 dydu?? ?第 1章 流體流動(dòng) 43 ② 運(yùn)動(dòng)粘度 在工程計(jì)算中，常采用動(dòng)力粘度 μ與密度 ρ的比值來(lái)表示，這個(gè)比值稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)粘度。以 υ表示，即 （ 137） 在國(guó)際單位制和工程單位制中的單位均為米 2/秒，物理單位制單位為 厘米 2/秒稱(chēng)為沲。因?yàn)檫@個(gè)單位太大，應(yīng)用不便，故常用厘沲， 1厘沲 =1/100沲。 ??? ?第 1章 流體流動(dòng) 44 （ 3）流體混合物的黏度 工業(yè)上遇到的流體大多是混合流體，對(duì)于互溶的液體混合物，其黏度的計(jì)算常采用下面的公式 （ 138） 式中 μm —— 液體混合物的黏度， Pa?s； xi —— 組分 i的摩爾分率； μi—— 在液體混合物的溫度下，純組分 i的黏度， Pa?s。 31131iniim x ?? ???第 1章 流體流動(dòng) 45 對(duì)于常壓下氣體混合物 ， 其黏度的計(jì)算公式如下 （ 139） 式中 μm—— 常溫下混合氣體的黏度 ， Pas； yi—— 純組分 i的體積分?jǐn)?shù)； μi—— 在混合氣體的溫度下 ， 純組分 i的黏度 ， Pas； Mi—— 組分 i的千摩爾質(zhì)量 ， kg/