化工原理-流体流动ppt课件.pptx

《化工原理-流体流动ppt课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理-流体流动ppt课件.pptx（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、300000mm=m / (/)= ( )()1= ( ,)()=22.4iimimiiv kgmf Twwf p TTTpmpMpRTT pT ppMy pRT 基本概念密度液体不可压缩流体液体混合物为各组分的质量份数气体可压缩性流体理想气体气体混合物或11220P=-=-Up)p)()gzgzpgR压力表示方法：表压 绝对压力 大气压力真空度 大气压力 绝对压力型压差计（mvmvqqqGAGuquA流量与流速00000002 p1u =2Rg()2 p(2)q2V ()(3)q2()(4)qVffVRRfaVVC AC AgC AAC A。流量测量（ ）测速管（皮托管）孔板流量计转子流量计

2、文丘里流量计111111V1111mu Au AuAu Au AuA连 续 性 方 程q常 数不 可 压 缩 性 流 体q常 数22121122221211222211122211zz2211zz2211zz22effeeppguWguWWWppuugggggggupWgupW 伯努利方程11221212gzgzppz gz g静力学基本方程压力形式：pp能量形式：222e22eW2WW22W+=22Re =Re2000Re40002000000,ffffcl udluudllluudddudG 流 体 流 动 阻 力直 管 阻 力局 部 阻 力或总 阻 力（）雷 诺 准 数管 内 流 性 判

3、 据 ：， 流 动 为 层 流， 流 动 为 湍 流摩 擦 系 数层 流 区 Re2000,=64/Re过 流 区Re4000,=f(Re,/d)湍 流 区 4ReRe=f(/d)流 通 截 面 积当 量 直 径润 湿 周 边=d/d ud uFAdydyudy牛顿黏性定律或黏度12312312312312221qqq=+2=q+q+q=3=q+qpp1122vvvffffvvvvffffABvvvcBBBfOBccfOCWWWWWWWWZ guWZ guW 管路计算（ ）简单管路（ ）并联管路q（ ）分支管路q一、单元操作（三传） 动量传递：流体输送、沉降、过滤等。 热量传递：加热、冷却、冷

4、凝、蒸发等。 质量传递：蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等二、单位换算 物理量的单位运算 经验公式的运算注意：换算时要定出换算因子，熟悉单位换算方法时，不必在式子中间写单位三、基本关系QQQ入出损失GGG入出累 积类型类型： 可压缩流体与不可压缩流体密度密度： 或 （混合物气体与液体密度）混合物气体与液体密度）黏性：内摩擦力黏性：内摩擦力 内摩擦应力：内摩擦应力： 黏度：黏度： 受压力变化受压力变化不受压力变化不受压力变化000.(1 2)T pTp.2. (1).mpMaVRT1(1 3)wAwBwnmABnxxx (1 4)mA VAB VBn VnxxxuFSy.Fu(1 6)S.ydydu

5、dydux1.1流体的物理性质静止流体的压力三种压力基本方程式三种形式方程式的应用三种用途一、静压能两个特性：静压力方向与作业面相垂直。静压力是各向同性的，只与所处位置有关。二、压力单位的换算1 atm=1.033 kgf/cm2=760 mmHg=10.33mH2O=1.013bar=1.013*105Pa三、三种压力绝对压力：以绝对零压作为起点计算的压力表压力：压力表上的度数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的压力表压力=绝对压力大气压力（P绝对P大气）真空度：真空表上的读数表示被测流体的绝对压力低于大气压力的数值。真空度=大气压力绝对压力（ P大气P绝对）注意：真空表一般为负值三种形式

6、：单位质量：单位重量：单位体积：注意：只适用于静止的连通的同一种流体)(2112zzgpp gzpgzp22112211zgpzgp一、压力与压力差的测量：1.压力与压力差的测量（读数为R）U管压差计P1P2=(AB）gR 一般B可忽略不计。注意：若U形管一端与管道某一截面相连，另一端与大气相通，此时R反映的是表压力。倾斜液柱压差计R=R/sin 直接反映压差的是R，且越小，压差越大微差压差计（指示液的密度与被测的相似）特点：两种指示液密度相近且不互溶，而且与被测液体不互溶，内有扩大室（水库）P1P2=（AC）gR注意：A与C都是指示液的密度。 p1 p2 z1 1 z1 R a a 2 二、

7、液位的测量近距离液位测定远距离液位测定h=HgR/ 12指示液A指示液Bh=R(h=R( A A- - )/ )/ gPh0h0P溢流水00气液气流体静力学静止流体的压力基本方程式方程式的应用绝对压力液封高度的测量表压力真空度压差的测量液差的测量重量式质量式体积式1.3.1 流量与流速单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。体积流量 Vs m3/s 质量流量Ws Kg/s体积流量与质量流量关系：Ws = Vs 单位时间内流体在流动方向上所流过的距离，称为流速，以u表示，其单位为m/s。平均流速：u= Vs /A A-与流动方向相垂直的管道截面积，m2 流量与流速管系：Ws = Vs =u

8、A单位时间内流体通过管道单位截面积的质量，称为质量通量，以G 表示，单位为Kg/(m2 s)G=Ws /A = Vs /A=u以d表示管道内径，u= Vs /(d2/4) d=(4Vs/u)若各截面上流体的流速、压力、密度等有关物理量仅随位置而变化，不随时间而变，这种流动称为稳态流动。若流体在各截面上的有关物理量既随位置而变，有随时间而变，则称为非稳态流动。1.3.3 连续性方程式物料衡算的基本关系式为输入量等于输出量。Ws =u1A11=u2A22= .= uA=常数Vs=u1A1=u2A2=.=uA=常数以单位质量流体为衡算基准：gZ1+u12/2+p1/+We=gZ2+u22/2+p2/

9、+hf以单位重量流体为衡算基准：Z1+u12/2g+p1/g+We/g=Z2+u22/2g+p2/g+hf/g以单位体积流体为衡算基准：gZ1+u12/2+p1+We=gZ2+u22/2+p2+hfZ ,u2/2g ,P/g ,Hf 分别称为位压头，动压头，静压头与压头损失He 称为输送设备对流体提供的有效压头。1.4.1 流动类型与雷诺数1、雷诺数duRe雷诺数的因次 ：duRe 3/mm skg mpa s000skgme是一个没有单位，没有因次的纯数 。在计算Re时，一定要注意各个物理量的单位必须统一。雷诺准数可以判断流型 ：Re=4000 湍流 Re的值为2000-4000 不稳定的过

10、渡区层流：流体质点做直线运动 流体分层流动，层间不相混合、不碰撞 流动阻力来源于层间粘性摩擦力 湍流：主体做轴向运动，同时有径向脉动 特征：流体质点的脉动 过渡流：不是独立流型（层流+湍流）， 流体处于不稳定状态（易发生流型转变） 生产中，一般避免过渡流型下操作。圆管内层流与湍流的比较层流湍流本质区别 分层流动 质点的脉动 速度分布 22max1Rruu)7(11maxnRruun平均速度 max21uum)7(82. 0maxnuum剪应力 dydudyduxusxReRex为距平板前缘距离x作为几何尺寸的雷诺准数，us为主流区的流速对光滑的平板壁面，边界层内流体的流型判断： Rex 210

11、5：边界层内流动层流 Rex 3106：边界层内湍流流动 Rex=2 105 3 106 ：不定型流动管路的总能量损失：管路的总能量损失：fffhhh22udllhieif 或 ：是冈量为1的系数，称为摩擦系数。层流：Re2000湍流：Re4000阻力平方区：22udlhf22udlhPffRefRe64dfRe,df湍流时的量纲一致性原则：凡是根据基本物理规律导出的物理方程，其中各项的量纲必然相同。定理：任何量纲一致的物理方程都可以表示为一组量纲为1数群的零函数雷莱指数法，0),.,(21ifi=n-m),(uldpfgfecbafuldkp. 21tMLp Lld 1Ltu 3ML 11t

12、ML L12fpML t1.阻力系数法 或 进口为0.5，出口为1。2.当量长度法 或22uhf22uPf22udlhef22udlPef简单管路：流体从入口到出口是在一条管路中流动的，没有出现流体的分支或汇合的情况。串联管路：不同管径管道连接成的管路。特点：1.通过各管段的质量不变，对于不可压缩性流体 。2.整个管路的阻力损失等于各管段直管阻力损失之和 。常数321SSSSVVVV21fffhhh1.分支管路（1）单位质量流体在两支管流动终了时的总机械能与能量损失之和相等，且等于分支点处的总机械能。（2）主管流量等于两支管流量之和。2.并联管路（1）并联管路中各支管的能量损失相等。（2）主管中的流量等于各支管流量之和。普遍性规律：支路中局部阻力系数增大，如阀门关小，该支管内流量减少，总管流量减少，其余支路流量增加，阀门上游压力增大，下游压力减小。流量计：1.变压头流量计，如：测速管、孔板流量计和文丘里流量计 2.变截面流量计，如：转子流量计 测速管测定管内流体的基本原理和换算公式ggRgu22