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流體流動ppt課件(2)-文庫吧資料

2025-01-23 17:49本頁面
  

【正文】 ??? ?第 1章 流體流動 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,對于互溶的液體混合物,其黏度的計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。以 υ表示,即 ( 137) 在國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/秒稱為沲。s/m2, 它們之間的換算關(guān)系見本書附錄一 。s/m2 或 Pa μ越大表明流體的粘性越大 , 內(nèi)摩擦作用越強 , 對流體的影響越大 。凡是服從牛頓粘性定律的流體均稱為牛頓型流體 , 所有的氣體和大多數(shù)液體都屬于牛頓型流體 。 SyuF ??? ?yuSF???? ??第 1章 流體流動 41 式 ( 133) 或式 ( 134) 只適用于 u與 y成直線關(guān)系的場合 , 當流體在管內(nèi)流動時的速度分布如圖 111所示的曲線關(guān)系時 , 則式 ( 134) 應改寫成: ( 135) 式中 稱為速度梯度 , 即與流動方向垂直的 y方向上流體速度的變化率 。 SyuF ???第 1章 流體流動 40 寫成等式則 ( 133) 或 ( 134) 式中 τ —— 剪應力 , Pa; μ—— 比例系數(shù) 。 此時兩板間的液體也分為無數(shù)薄層向 x方向運動 , 附在下層板表面的一薄層液體也以同樣速度 u 隨下板運動 , 其上各層液體的速度依次減慢 , 到上層板底面時速度降為零 。 第 1章 流體流動 38 ( 1) 牛頓粘性定律 設想在兩塊面積很大 、 相距很近的平板中間夾著某種液體 , 如圖110所示 。內(nèi)摩擦力是流體粘性的表現(xiàn),所以又稱為粘滯力或粘性摩擦力。 ( 3) 單位的選取 柏努利方程中各物理量應采用同一單位制中的單位 , 兩種單位制不能同時并用 。 ( 2) 水平基準面的選取 水平基準面的選擇可以是任意的 , 但必須與地面平行 。 或 ( 130) 其單位為 J/s或 W。 單位時間內(nèi)輸送機械所作的有效功稱為有效功率 。 We、 指的是流體在 1— 1’與 2— 2’截面間流動時從外界獲得的能量以及消耗的能量 。 ?fh??22221211 pu21gzpu21gz ?????常數(shù)??? ?pu21gz 2第 1章 流體流動 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基本方程,也就是說流體靜力學方程是柏努利方程的一個特例。 柏努利方程可以有多種表示方法,式( 123)是以單位質(zhì)量流體為衡算基準的一種形式,若以單位體積流體為衡算基準,將式 (123)各項乘以流體的密度,得到 (Pa) ( 124) ???????? fe hpugzWpugz ?? 22221211 2121???????? fe hpugzWpugz ?????? 22221211 22第 1章 流體流動 31 若以單位重量流體為衡算基準 , 將式 (123)各項除以 g得到 (m) ( 125) 令 則 (m) ( 126) 上式中各項的單位都是長度的單位 ( m) , 因此常把 z、u2/2g、 p/ρg與 Hf分別稱為位壓頭 、 動壓頭 、 靜壓頭和壓頭損失 ,He 則是輸送設備對流體所提供的能量稱為外加壓頭 。截面流出,其能量衡算式為: (J/kg) ( 123) 式( 123)稱為柏努利方程。 圖 18 典型化工流動系統(tǒng) 第 1章 流體流動 30 1kg流體從 1— 139。 用 表示 , 其單位為 J/kg。 流體流動時必然要消耗一部分機械能來克服這些阻力 。 用符號We表示 , 其單位為 J/kg。即 (J/kg) ?pugzE ??? 221第 1章 流體流動 28 2. 外加能量和能量損失 (1)外加能量 實際流體在流動過程中 , 經(jīng)常有機械能輸入 , 如安裝水泵或風機 。m/kg=J/kg。 流體穩(wěn)定流動時的能量衡算 —— 柏努利方程 第 1章 流體流動 27 (3)靜壓能 靜止流體內(nèi)部任一處都具有相應的靜壓強 p, 流動著的流體內(nèi)部任一位置上也有靜壓強 。 (2)動能 流動著的流體因為有速度所具有的能量 , 其值等于流體從靜止狀態(tài)加速到流速為 u所做的功 , 1kg流體所具有的動能為 u2 /2 , 其單位為 N假設流體與基準面的距離為 z, 則 1kg流體具有的位能為 gz,相當于將 1kg流體從基準面提升到 z(m)高度所做之功 , 其單位為 N 式 ( 120) ( 122) 稱為流體穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程 。 如果在管道兩截面之間的流體既無積聚也無漏失 , 根據(jù)質(zhì)量守恒定律 , 單位時間內(nèi)通過管道各截面的流體質(zhì)量即質(zhì)量流量應當相同 。 圖 17連續(xù)性的分析 流體穩(wěn)定流動時的物料衡算 —— 連續(xù)性方程 第 1章 流體流動 25 截面積為 A1的截面上流體的密度為 ρ 流速為 u1 , 截面積為 A2的截面上流體的密度為 ρ2 、 流速為 u2。兩截面上流速和壓強隨時間而改變 , 像這種系統(tǒng)的運動參數(shù)( 流速 、 壓強等 ) 不但隨所在空間位置變化而且隨時間而變化的流動過程稱為非穩(wěn)定流動 。圖 16( b) 中水在流動過程中 , 測得排水管 1139。 測得兩截面上流速和壓強始終保持恒定 。 圖 16( a) 中水箱在不斷充水的同時 , 通過溢流使水位保持不變 , 任取兩個不同的截面 1139。因此,適宜的流速需根據(jù)經(jīng)濟權(quán)衡決定。流速選擇的過高,管徑可以減小,但流體流經(jīng)管道的阻力增大,動力消耗大,操作費用隨之增加。 ( 117) AVu s?AwG s?第 1章 流體流動 21 質(zhì)量流速與平均流速的關(guān)系為 ( 118) 化工管道以圓形截面居多,若以 d表示管道內(nèi)徑,則 ( 119) 或 ( 119a) 式( 119 a)是確定輸送流體的管道直徑的最基本公式。 常用 G表示 , 單位 kg/m2 ( 116) 式中 A—— 與流動方向相垂直的管道截面積 , m2。 (1)平均流速:單位面積上的體積流量
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