【正文】 ??? ?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。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。s/m2， 它們之間的換算關(guān)系見(jiàn)本書(shū)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(qiáng) ， 對(duì)流體的影響越大 。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 。 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 。 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) 。 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 。 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 。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。 （ 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 。 （ 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 。 或 （ 130） 其單位為 J/s或 W。 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 。 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 。 ?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。 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(zhǔn)的一種形式，若以單位體積流體為衡算基準(zhǔn)，將式 (123)各項(xiàng)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(dòng) 31 若以單位重量流體為衡算基準(zhǔn) ， 將式 (123)各項(xiàng)除以 g得到 (m) （ 125） 令 則 (m) （ 126） 上式中各項(xiàng)的單位都是長(zhǎng)度的單位 （ m） ， 因此常把 z、u2/2g、 p/ρg與 Hf分別稱(chēng)為位壓頭 、 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 。截面流出，其能量衡算式為： (J/kg) （ 123） 式（ 123）稱(chēng)為柏努利方程。 圖 18 典型化工流動(dòng)系統(tǒng) 第 1章 流體流動(dòng) 30 1kg流體從 1— 139。 用 表示 ， 其單位為 J/kg。 流體流動(dòng)時(shí)必然要消耗一部分機(jī)械能來(lái)克服這些阻力 。 用符號(hào)We表示 ， 其單位為 J/kg。即 (J/kg) ?pugzE ??? 221第 1章 流體流動(dòng) 28 2． 外加能量和能量損失 (1)外加能量 實(shí)際流體在流動(dòng)過(guò)程中 ， 經(jīng)常有機(jī)械能輸入 ， 如安裝水泵或風(fēng)機(jī) 。m/kg=J/kg。 流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的能量衡算 —— 柏努利方程 第 1章 流體流動(dòng) 27 (3)靜壓能 靜止流體內(nèi)部任一處都具有相應(yīng)的靜壓強(qiáng) p， 流動(dòng)著的流體內(nèi)部任一位置上也有靜壓強(qiáng) 。 (2)動(dòng)能 流動(dòng)著的流體因?yàn)橛兴俣人哂械哪芰?， 其值等于流體從靜止?fàn)顟B(tài)加速到流速為 u所做的功 ， 1kg流體所具有的動(dòng)能為 u2 /2 ， 其單位為 N假設(shè)流體與基準(zhǔn)面的距離為 z， 則 1kg流體具有的位能為 gz，相當(dāng)于將 1kg流體從基準(zhǔn)面提升到 z(m)高度所做之功 ， 其單位為 N 式 （ 120） （ 122） 稱(chēng)為流體穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程 。 如果在管道兩截面之間的流體既無(wú)積聚也無(wú)漏失 ， 根據(jù)質(zhì)量守恒定律 ， 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道各截面的流體質(zhì)量即質(zhì)量流量應(yīng)當(dāng)相同 。 圖 17連續(xù)性的分析 流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的物料衡算 —— 連續(xù)性方程 第 1章 流體流動(dòng) 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(qiáng)隨時(shí)間而改變 ， 像這種系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（ 流速 、 壓強(qiáng)等 ） 不但隨所在空間位置變化而且隨時(shí)間而變化的流動(dòng)過(guò)程稱(chēng)為非穩(wěn)定流動(dòng) 。圖 16（ b） 中水在流動(dòng)過(guò)程中 ， 測(cè)得排水管 1139。 測(cè)得兩截面上流速和壓強(qiáng)始終保持恒定 。 圖 16（ a） 中水箱在不斷充水的同時(shí) ， 通過(guò)溢流使水位保持不變 ， 任取兩個(gè)不同的截面 1139。因此，適宜的流速需根據(jù)經(jīng)濟(jì)權(quán)衡決定。流速選擇的過(guò)高，管徑可以減小，但流體流經(jīng)管道的阻力增大，動(dòng)力消耗大，操作費(fèi)用隨之增加。 （ 117） AVu s?AwG s?第 1章 流體流動(dòng) 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(dòng)方向相垂直的管道截面積 ， m2。 (1)平均流速：?jiǎn)挝幻娣e上的體積流量