化工基础第二章流体的流动和输送讲稿.ppt

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1、化工基础第二章流体的流动和输送第一页，讲稿共五十四页哦二二 一些基本概念：一些基本概念：1.1.理想流体：理想流体：没有粘性，不可压缩，无流动磨擦阻力的流体。（压强不变的气体）实际流体：具有粘性，可压缩，有流动磨擦阻力的流体。2.2.稳定流动：稳定流动：流道载面上的流体的T、P、v、组成C等不随时间t变化的流动。非稳定流动：流道载面上的流体的T、P、v、C=f（t）第二页，讲稿共五十四页哦3.流体的密度和相对密度流体的密度和相对密度1）密度 =m/V kg/m3（公斤s2/m4）对于理想气体：PV=nRT PM=nMRT/V=mRT/V=RT=PM/RT2）相对密度 Si=i/H2O(4)=(

2、i kg/m3)/(103kg/m3)i=103Si kg/m34 流体的重度流体的重度r单位体积内的物料所具有的重量r=W/V =(m/v).g=.g N/m3(公斤/m3)1公斤/m3=9.81N/m3第三页，讲稿共五十四页哦4 流体的压强：流体的压强：P=F/A SI制：1Pa1N/m21)压强的单位 工程制：1at(工程大气压)=1公斤/cm2=98100Pa 物理制：1atm=0.76mHg=101325Pa 1bar(巴)=106 dyn/cm2=10N/10-4m2=105Pa2)压强的液柱表示法：如图：331-2 P=0 h pa Pb图2-1托里拆利实验当管内液体静止时有：P

3、b(静)=Pa=1atmPb=F/A=hAg/A=hg(流体密度)Pa=hg 或或 h=Pa/g可见：一定的压强可使密度为的流体上升一定的高度，故液柱高度可表示一定压强，第四页，讲稿共五十四页哦或：流体柱所产生的压强P只与流体柱高度h和密度有关，而于柱面积无关。讨论：a.用不同流体表示同一压强不同流体表示同一压强时：P=h11g=h22gh1/h2=2/1 即柱高与密度成反比b.用同一流体表示不同压强同一流体表示不同压强时：P1=h1g p2=h2g h1/h2=P1/P2 即柱高与压强成正比例1.计算大气压的Pa值，1atm=？Pa 解：P=hg=0.76*13.6*9.81*103=101

4、325Pa例2.大气压最多可使水上升多少m?解：hH2O=Pa/H2Og=101325/103*9.81=10.33m第五页，讲稿共五十四页哦例3.1m H2O柱所产生的压强能使汞上升多少mm?解:问同一压强(1m H2O柱)能使汞上升多少mm？P=h11g=h22g h2/h1=1/2hHg=hH2O*H2O/Hg=1*103/13.6*103 =0.0735m=73.5mmHg第六页，讲稿共五十四页哦3)压强的相对性表示法a.绝对压强：以绝对真空为起点而表示的压强绝对压强：以绝对真空为起点而表示的压强b.表压：以当时当地的大气压为起点而表示的压强。表压：以当时当地的大气压为起点而表示的压强

5、。c.负压：低于当时当地的大气压的绝对压强。负压：低于当时当地的大气压的绝对压强。d.真空度：负压与大气压的差值。真空度：负压与大气压的差值。(图2-2)可见：当P1atm时：绝对压强=大气压+表压 (表示两点之间的压差时用表压-简单)当P1atm时：绝对压强(负压)=大气压-真空度(两点压强有1个小于大气压时须用绝对压强)14-2节节 P 表 压 绝 1atm 对 真 大 空 压 度 气 负 强 压 压绝对零压P=0第七页，讲稿共五十四页哦例4.判断表压与绝对压强(0)解：如图i=13600kg/m3 h1-h2=?P+hg=h1ig+P1=h2ig P=h1ig-hg (?)又 P=h2i

6、g-hg(?)h1ig-h2ig=？P P2=1atm P1=0 h1 h h2例5.判断负压与真空度(0)解:如图：P1PC2=PC3 PB1PB2PB3 PA1PA2PA3PD1=(H4-H1)g+PA1=PD2=(H2-H1)ig+(H4-H2)g+PA2PA2=PA1+(H2-H1)g-(H2-H1)ig=101325+(H2-H1)g(-i)=101325+0.1*9.81*(103-13.6*103)=88964.4Pa同理:PA3=101325+(H3-H1)g(-i)=101325-0.2*9.81*12600 (练习)=76604Pa pA1 pA2 PA3 B1 B2 B3

7、 H4 C1 C2 C3 H3 H2 D1 H1 D2 D3 第十七页，讲稿共五十四页哦解：由静止连通的同种流体中水平面是等压面知：PB=PC=PD PD=101325+hHgg=134.7 kPa PA=0.2水g+PB=0.2*103*9.81+134700 =173 kPa(?绝压、表压、负压、真空度)例9指导书 P13,如图,求PA h=0.25m B C D 0.2m 水 A 241-3作业三作业三-P71(2，3)第十八页，讲稿共五十四页哦3.流体稳定流动时的物料衡算与能量衡算流体稳定流动时的物料衡算与能量衡算一、流速与管径的关系：一、流速与管径的关系：1.平均流速v=qv/A 体

8、积流量 qv=vA=vd2/4 v与d2成反比 质量流量 qm=qv=vA=vd2/4 541-32.管径的确定：qv一定时，d,投资,但v,阻力,能耗,生产费日积月累,支出费用庞大,应以降低以降低流速(生产费生产费)为主为主导因素，一般，据表一般，据表2-2,选定流速选定流速,再据再据A=qv/v确定确定 d=？例2-4 3.管道的规格：表2-3,P29,据外径和壁厚计算内径.80*2 直径 外径*壁厚 (单位mm)第十九页，讲稿共五十四页哦二、流体稳流时的二、流体稳流时的物料衡算式物料衡算式连续性方程连续性方程 vd 如图：在同一管路中取三个截面，据质量守衡原理：qm1=v1A11=qm1

9、=v2A22 连续性方程对于不可压缩性流体有：1=2=则：v1A1=v2A2 即：v2/v1=A1/A2=(d1/d2)2 连续性方程给出了v=f(d)关系 v1,A1 v2,A2 v3,A3 d1 d2 d3 1 2 3 第二十页，讲稿共五十四页哦三、流体稳流时的能量三、流体稳流时的能量衡算式衡算式伯努利方程伯努利方程 HPv1.流动流体的机械能形式流动流体的机械能形式衡算衡算范围以m kg的V m3流体从1 载面2载面过程中的能量变化为例：在1载面处带进去多少能量？在2 载面处又带出多少能量？有外加能量和损失能量吗？若没有外加和损失能量，流体的能量会？如图：1截面2截面基准面V1V2第二十

10、一页，讲稿共五十四页哦则：1载面 2载面 上有：位能:mgH1 mgH2 流体在基准面上H m处所具有的能量动能 mv12/2 mv22/2 流体在H m处以v运动所具有的能量静压能 P1V1 P2V2 流体在H m处以v速度顶着P压强运动基准面1截面2截面V2V1331-4第二十二页，讲稿共五十四页哦运动流体的静压能等于：迫使受压流体运动为反抗外压而必需提供给流体的功。如1载面处：m kg的V1m3流体通过截面1-1，把流体推进截面所需的作用力为p1A1，位移为V1/A1，则对流体做的功即带入1截面的静压能=F1l1=A1P1*V1/A1=p1V1 J2.理想流体理想流体稳流稳流时的能量衡算

11、式：时的能量衡算式：对于理想流体：不可压缩,V1=V2=m/，无粘性无磨擦阻力，故无能量损失，在无外加功时：mgH1+mv12/2+P1m/=mgH2+mv22/2+P2m/单位:J同除mg得：H1+v12/2g+P1/g=H2+v22/2g+P2/g=常数常数 单位；mJ/N (理想流体的柏努利方程)v2/2g动压头 若将动压头位压头，则可提高v2/2g m的高度方程物理义意：理想流体稳定流动时理想流体稳定流动时,导管任一载面上的位、动、静三压头导管任一载面上的位、动、静三压头之和为一常数之和为一常数。第二十三页，讲稿共五十四页哦3.实际流体稳流时的能量衡算式实际流体稳流时的能量衡算式(理想

12、流体方程加以修正)实际流体：有磨擦阻力,损失能量,常有外加能量。如图：将阻力损失能量和外加能量都以压头的形式将阻力损失能量和外加能量都以压头的形式并入并入理想流体理想流体的柏氏方程中的柏氏方程中：H1+v12/2g+P1/g+He=H2+v22/2g+P2/g+Hf 单位；mJ/N 实际流体的柏努利方程实际流体的柏努利方程 He泵压头,泵的扬程泵的扬程，单位m。是外界提供给每牛顿流体的能量外界提供给每牛顿流体的能量J He是外加能量，由于有了He的能量,至使H2.v2.P2都,故He必须放在必须放在入口端入口端(虽然是中间加入的)当作1截面带入的能量。He不是升扬高度(H2-H1)，一般：He

13、 (H2-H1)H2.v2.P2第二十四页，讲稿共五十四页哦4.应用能量衡算式应用能量衡算式柏努利方程的注意事项：柏努利方程的注意事项：(1)对于实际气体，当当P/P120%时时，可近似应用(V变,压缩或膨胀,内能与机械能互变)，但=(1+2)/2 (2)为确定衡范围，必须明确地选取两个计算截面明确地选取两个计算截面，且：a.截面必须与流向垂直截面必须与流向垂直，入口为1截面，出口为2载面。Hf 损失压头损失压头,单位单位m 是每牛顿流体从每牛顿流体从12载面因阻力而损失的能量载面因阻力而损失的能量J。Hf是损失能量,有Hf,至使H2.v2.P2相对于无Hf时,故Hf 必须放在必须放在出口端出

14、口端(虽是沿途损失的)当作从2截面带走的能量。*工程上处理问题的方法之一：先讨论理想情况，对理想情况的结论修正后，应用于实际情况。第二十五页，讲稿共五十四页哦b.截面间流体必须连续截面间流体必须连续 流体间断,参数值突变,能量不守恒c.所选截面上已知条件须最多，所求量须在系统中所选截面上已知条件须最多，所求量须在系统中。(3)为确定两截面上流体的位能，必须选取一基准面必须选取一基准面,(选穿过较低截面中心的水平面)(4)方程中各物理量的单位都必须统一于各物理量的单位都必须统一于SI制，两压强的起点必制，两压强的起点必须一致须一致。（有负压时用绝对压强）(5)知He可求功率：理论理论(有效有效,

15、净净)功率功率Pe=Heqw=He qvg=qvpe qw重量流量 qv体积流量 pe外界提供压差*定义泵效率泵效率=Pe/Pa Pa实际功率 Pa=Pe/=He qvg/W(瓦)541-4第二十六页，讲稿共五十四页哦例10(2-6)P33解：选取高位槽液面和管道出口为计算截面选取高位槽液面和管道出口为计算截面.水平管水平管所在水平面所在水平面基准面，基准面，H1=6m，Hf=5.7m 求管道出口处的流速vqv。图2-10 解：H1+v12/2g+P1/g+He=H2+v22/2g+P2/g+Hf v1=0 P1=P2=1atm He=0 H2=0 H1=v22/2g+Hf H1-Hf=v22

16、/2g v2=2.43 m/s qv=3600d22*v2/4=3600*0.785*(75.5-2*3.75)2*10-6*2.43 =31.8 m3/h 若为理想流体(无阻力)则Hf=0，v2=10.9 m/s 说明阻力相当大。131-5 341-4第二十七页，讲稿共五十四页哦例11(2-7)解：求将碱液从贮槽抽往塔顶所需泵压头He-Pa 选取槽液面为选取槽液面为1截面，碱液出口为截面，碱液出口为2截面，地面为基准面，截面，地面为基准面，列柏氏方程有：列柏氏方程有：H1+v12/2g+P1/g+He=H2+v22/2g+P2/g+Hf He=(H2-H1)+(v22-v12)/2g+(P2

17、-P1)/g+Hf H2-H1=16-1.5=14.5m (P2-P1)/g=2.78m v1=0(流体原本静止，无动能，入口处的流速为泵所提供，即由He考虑)v2=qv/A2=m/A2=25*103*4/3600(0.053)2*1100=2.86 m/s(v22-v12)/2g=(2.862-0)/2*9.81=0.417 m Hf=3 m He=20.7m Pa=Pe/=He*qv*g/=He*qm*g/=20.7*25*103*9.81/3600*0.55*1000=1.41/0.55=2.56 kW第二十八页，讲稿共五十四页哦视水为理想流体，列柏氏方程：H+0/g=0+v02/2g+

18、0/g H=v02/2g v0=,考虑阻力v0=c0 ，即在任意时刻都有v0=c0 ，取+d,水从HH-dH,有：A(-dH)=av0d d=-AdH/av0=A/c0a (-dH/)=-(A/c0a )*H-1/2dH=0d=2A/c0a (-)或：=2A/c0a *(全部流完H2=0)例12(2-8)解：此例为不稳定流动，小孔处的流速v随液体深度变化。以容器液面和小孔截面为计算截面，容器底面为基准容器液面和小孔截面为计算截面，容器底面为基准面面。在液面下降的过程中，水深H和孔口处的流速v0均随时间变化：在任意时刻：-H-v0对应，Hv0?第二十九页，讲稿共五十四页哦例13(2-9)利用柏氏

19、方程求减压泵喷嘴处的压强(P35图2-13)解1.视水为理想流体作近似计算，2.由于P11atm,故应用绝对压强，3.联解连续性方程和柏氏方程求P1，自己看。例例14(习题7)72 A：小孔 r=12.5mm a=r2 解 从01截面是稳定流动稳定流动，因1截面通大气故始终是1atm,即P1=P0+hg=1atm (hP0)。在在1、2截面截面上有：H1+P1/g=v22/2g+P2/g v2=c =0.63 =1.942m/s 进行物料衡算有：D2(H0-H1)/4=v2a1 1=825 s 从1 2截面是非稳定流动，2=2A/c0a *=824 s第三十页，讲稿共五十四页哦池底接有1m直管

20、时，从0截面流到1截面为稳定流动，在在1、3截面截面上有：H1+P1/g=v32/2g+P3/g v3=c =0.63 =3.3635 m/s 3=476 s 从H1H2是非稳定流动,2=2A/c0a(-)=262 S作业：P70（5-B）（10）第三十一页，讲稿共五十四页哦5.流量的测量流量的测量孔板流量计：如图2-14(P37)qV,v2,P2PR qVR?选取如图的截面1.2,不变,且H1=H2 v22-v12/2g=P1-P2/g=Rg(i-)/g =R(i-)/v22-v12=2gR(i-)/v1=v2*A2/A1 v221-(A2/A1)2=2gR(i-)/c0-孔流系数0.61-

21、0.63考虑到阻力损失能量，加之缩脉处面 v2=积A2难以测得，以A0代替A2则：流速以v0表示,故有：v0=c/*=c0第三十二页，讲稿共五十四页哦qv=v0*A0=c0A0文丘里流量计 如图：孔板流量计存在流体打旋涡的空间，能量损失较大，文丘里改进：管中的流速：v管管=qv/A=4qv/d管管2=v0(d0/d管管)2qv2/qv1=v2/v1=(R2/R1)1/2241-5,7,8,11cv文丘里流量系数0.9-1qv=v2A2=cvA2v2=cv第三十三页，讲稿共五十四页哦流体下进上出，经过上大下小的转子时，必有P1P2，使转子受向上的力而在锥管中上升，A2,v2,P2,P，当转子所受

22、上升转子所受上升力力=转子净重量时转子净重量时：AR(P1-P2)=VRRg-VRg时，转子定位于某一高度(v2一定，qv=A2*v2一定一定)，即：P=P1-P2=VR/AR*g(R-)=hR*g(R-)在1-2截面间列柏氏方程：(v22-v12)/2g=(p1-p2)/g=VR/AR*g(R-)v2=cR2gVR(R-)/AR1/2 (常数)qv=A2*v2=cRA22gVR(R-)/AR1/2 A2=f(h)qv=f(h)转子流量计 如图：注意：垂直安装；下进上出；转子顶面读数垂直安装；下进上出；转子顶面读数。341-5.7,8,11t第三十四页，讲稿共五十四页哦4.实际流体的流动与阻力

23、计算实际流体的流动与阻力计算Hf计算计算一、一、产生和影响阻力的因素产生和影响阻力的因素1.粘度粘度流体分子间引力大小流体分子间引力大小 静止管壁逐层影响运动的流体，使其受到一种阻滞力该力的力的受力方向与受力面平行受力方向与受力面平行剪应力剪应力实验证明：任意两层流体之间的摩擦阻力 F=-A*dv/dr .牛顿粘性定律牛顿粘性定律 式中：A两层流体之间的摩擦面积，为2r l。(541-6)第三十五页，讲稿共五十四页哦dv/dr速度梯度：速度梯度：在与流向垂直的方向上单位距离内速度的变化量。剪应力(阻力)符合F=A*dv/dr的流体牛顿型流体，否则为非牛顿型流体。的大小：的大小：一般由实验测定，

24、附表二.三可查得值流体的粘度：流体的粘度：在A、dv/dr相同而流体的种类不同(油,水)时，摩擦阻力F不同，即是由不同引起的，所以：反映流体反映流体分子间引力大小分子间引力大小的性质的性质粘性粘性。的单位：的单位：cgs制：=F/A*dr/dvdyn/cm2*cm/cm/sdyn/cm2*s(泊P)SI制：=.N/m2*sPa*s(kg/ms)换算：1Pa*s=1N/m2*s=105/104dyn/cm2*s=10P=103cP(厘泊)1cP=10-3 Pa*s=1 mPa*s341-6-36/43第三十六页，讲稿共五十四页哦2.流体的流动形态流体的流动形态 雷诺实验流动形态分类 滞流滞流(层

25、流)流体质点沿管壁作匀速直线运动，两层流体之间无明显干扰，v平均平均=0.5 vmax。湍流湍流(紊流)流体质点的运动方向和速度均不断变化，剧烈涡动,但靠近管壁处仍存在薄的滞流层,v平均平均=0.8vmax。过度流过度流介于滞流与湍流之间的流动形态。雷诺准数 雷诺实验发现：流动形态与d、v、有关，将其整理为一个无因次数群(因次-数群中各基本量基本量的指数)：Re=dv/雷诺流动形态准数 SI制L*LT-1ML-3/ML-1T-1=L0M0T0 工程制LLT-1FT2L-4/F TL-2=L0F0T0 (公斤s/m2)第三十七页，讲稿共五十四页哦流动形态雷诺判据：当雷诺判据：当Re2100 滞流

26、滞流 2100 4000 过度流过度流 Re4000 湍流湍流对于非圆形管道：de(当量直径)=4*横截面积/润湿周边如环形管道de=4(d22-d12)/4/(d2+d1)=d2-d1 对于任意一流动系统，据流体的种类、温度可查得对于任意一流动系统，据流体的种类、温度可查得、，另据，另据d、v可求可求Re可判断流体的流动形态可判断流体的流动形态，而流动形态不同，流动阻力不同(阻力计算公式不同)3.3.管壁粗糙度管壁粗糙度 绝对粗糙度e管内壁平均的凸凹深度，mm 相对粗糙度=e/d e占d的分率，e,Hf。541-6第三十八页，讲稿共五十四页哦4.流体通道的突变流体通道的突变 管道的转弯、截面

27、的突大突小、管路中的阀门、流量计等管件都使流体通道发生突然的变化，产生较大的阻力,由于该阻力只发生在流道的某个局部局部阻力he。二、阻力计算二、阻力计算实验证明：阻力损失压头Hfv2/2g 写为：Hf=*(v2/2g).（1）-阻力系数阻力系数1.滞流时的直管摩擦阻力滞流时的直管摩擦阻力hf hfv2/2g 且hfl/d 写为：hf=*l/d*v2/2g .（2）摩擦阻力系数摩擦阻力系数=？阻力Hf141,241-6,13.14局部阻力局部阻力湍流湍流滞流滞流摩擦阻力摩擦阻力沿程沿程直管直管)(-hf-hf局部阻力局部阻力湍流湍流滞流滞流摩擦阻力摩擦阻力沿程沿程直管直管)(-hf-hfhe第三

28、十九页，讲稿共五十四页哦圆管内流动的流体可分为半径不同的若干个圆环层，如图：阻力：F=-Adv/dr=-2r l*dv/dr 推动力：F=p1r2-p2r2=pf r 2 pf阻力压强降 因流体在圆管内作稳定滞流，F=F 即：pfr2=-2r l*dv/dr 考虑半径为r 的流体柱(外表面)受半径为r+dr的环状流体层(内表面)的摩擦阻力。滞流时的阻力遵从粘性定律：=-2lpf*R2/2=2l vmax=2l(2v平平)=4l v平平pf=8lv/R2=8lv/d2/4=32*2*(/dv)(l/d)(v2/2)=64/Re*(l/d)*(v2/2)v=v平平=v管管pf rdr=-2l dv

29、 pf=2l第四十页，讲稿共五十四页哦阻力压强降可表示为损失压头：损失压头：hf=pf/g=64/Re*(l/d)(v2/2g)=*l/d*v2/2g（2）即滞流时：滞流时：=64/Re 与Re成直线关系2.湍流时的直管摩擦阻力损失压头湍流时的直管摩擦阻力损失压头(仍借用滞流公式)hf=(l/d)(v2/2g)（64/Re）湍流流体的流动阻力不服从牛顿粘性定律，实验知：=f(d,v,e)一定的压强、压差都可以表示为一定高度的液柱，阻力压强降pf阻力损失压头hf。如图：541-7第四十一页，讲稿共五十四页哦 通过因次分析有：=K(dv/)n(e/d)f=f(Re,)，具体函数关系又随Re,不同而

30、不同：要求 1）一般查图一般查图 p48图2-28。求(Re=5.14*104 =0.0015时=？)2）对于3000Re105的光滑管(0)：=0.3164/Re 0.25 3）对3000 Re 105 所有管道：=f()=(1.14-2lg)-2 即仅是的函数，图2-28中的水平线。第四十二页，讲稿共五十四页哦3.局部阻力损失压头局部阻力损失压头he (弯头、阀门、流量计、小口入大容器或从大容器进小口等引起的局部阻力)阻力系数法：通过实验测定局部阻力系数。据he=*(v2/2g)计算局部阻力损失压头，若有多个局部阻力，则 he=*(v2/2g).m当量长度法：(借用直管摩擦阻力压头损失直管

31、摩擦阻力压头损失公式)将某局部阻力损失压头折算成le米同直径的一段管路在相同流动形态下所产生的直管摩擦阻力损失压头。le当量长度，通过实验测定。p51图2-29共线图可查。即局部阻力损失压头：he=(le/d)(v2/2g).m 若有多个局部阻力多个局部阻力,则 he=(le/d)*(v2/2g).m第四十三页，讲稿共五十四页哦*le/d*v2/2g*v2/2g 总阻力：总阻力：注意：一条管路中可能有多个局部阻力，对每一个局部阻力，既可以用当量长度法，也可以用阻力系数法计算he，但只能用用一种方法算一次一种方法算一次。管路总阻力：管路总阻力：Hf=hf+he=(l+le)/d+*(v2/2g)

32、4.阻力计算小结阻力计算小结Hf=hf+he=hf=l/d*v2/2ghe=第四十四页，讲稿共五十四页哦三、管路计算步骤三、管路计算步骤 一般知v、d、H2-H1、P2-P1及阻力参数，求HePa 1.选取两个计算截面(从源头开始命名1、2、)，一个基 准面，列伯氏方程。2.据Re=dv/,查图或计算得，并查得各局部阻力的 le 或。3.据Hf=(l+le)/d+)*(v2/2g)求Hf。4.解伯氏方程，求He。5.据Pa=Heqvg/。qv体积流量m3/s,流体密度kg/m3。241-7第四十五页，讲稿共五十四页哦例例2-14 解：求总压头不变而管径加倍后流量的变化。qv1=v1*d12/4

33、 qv2=v2*d22/4 qv2/qv1=v2/v1*(d2/d1)2 v2/v1=(d1/d2)2?连续连续另知：总压头 h=v2/2g+*l/d*(v2/2g)即h=v2/2g(1+*l/d)=*l/d*(v2/2g)在换管前后有：h=*l/d1*(v12/2g)=*l/d2*(v22/2g)v22/v12=d2/d1 v2/v1=(d2/d1)1/2 qv2/qv1=v2/v1*(d2/d1)2=(d2/d1)1/2*(d2/d1)2 =(d2/d1)5/2=25/2=5.657 倍 5.66倍实际上 qv2/qv1还应大于5.6倍，？v2/v1(d2/d1)1/2第四十六页，讲稿共五

34、十四页哦例例2-15 用Dg40新钢管(48*3.5)输送水水，流量为6m3/h,管长l=200米，=1.5*10-3，求输送所需压力差压力差和功率功率。解：解：如图，问h=p1-p2/g=p1(表压)/g=?才能提供压强p1,或Pe=?才能提供压强p1，在1,2截面间有：p=p1-p2=p1表表=v22/2+Hfg=pv+pf v2=qv/A=6/3600*0.785*0.0412=1.26 m/s pv=v2/2=103*1.262/2=0.8 kPa Re=dv/=0.041*1.26*103/0.001=5.14*104pf=lv22/2d=0.0254*200*103*1.262/2

35、*0.041=98.4kPa p=pv+pf=0.8+98.4=99.2kPa=pe(外供动力压差)若由水池提供,则：h水=p1-p2/g=99.2*103/103*9.81=10.1m=0.0015查图得=0.0254第四十七页，讲稿共五十四页哦若用泵提供此压强，则:Pe=Heqv g=(Heg)qv=peqv Pe=pe*qv=99.2*103*6/3600*10-3=0.165 kW例例2-16管道全长l=500m，le=l*0.5=250m,qv=10m3/h t=20 求导管的最小直径。解:求d，故v未知，也未知。总能量是10 m位压头，完成10m3/h的输水量,d,投资,Hf，d

36、最多到 Hf=H，即为 dmin。H1-H2=v22/2g+HfHf 即：10=l/d*v22/2g d,v,均未知，新钢管视为光滑管=f(Re)=f(d,v,)v=f(d)=4qv/3600*d2=4*10/3600d2 =0.3164/(dv/)0.25=0.3164/(d/*4*10/3600*d2)0.25 10=*750141-7第四十八页，讲稿共五十四页哦d4.75=1.97*10-6 dmin=63mm 亦可用试差法试差法求解求解：dvReHf 与H(10m)比较，不等，再设d，直至吻合。例例2-17 4m 20苯柱在32*2.5的新无缝钢管中的 qv 最大=？解：位压头全部用于

37、克服阻力，看v能有多大qv最大=?在1，2截面间列伯氏方程：H=4=lv2/2gd v未知,Re未知,故、v求 vqv最大=？也可以用试差法求解：设新钢管=0.002 设=0.026代入上式得:v=1.65m/s 核算：核算：Re=6.0*104 据=0.002 查得=0.026 与假设吻合。qv=v A=d2 v/4=0.785 0.0272 1.65 =9.5 10-4 m3/s=57 L/minT-17均未知，可将=0.3164/(dv/)0.25代入求解第四十九页，讲稿共五十四页哦5.液体输送机械液体输送机械离心泵的工作过程 泵体充满水，叶输转动使流体产生离心力，被甩向叶轮外缘与蜗壳的

38、间隙而产生很大的压强。此间液体由于蜗形壳的拦阻而不能转圈，因而被压出，叶轮中心由于液体被甩出而产生很大的真空度，大气将液体压入叶轮中心，故能连续输液。所以：在叶轮中心叶轮中心压强很低压强很低，在叶轮外缘叶轮外缘压强很高压强很高。一、离心泵：1、离心泵的工作原理离心泵的构造:叶轮,蜗形泵壳第五十页，讲稿共五十四页哦2、离心泵的基本性能参数送液量qv m3/h 泵的扬程He 最大值泵的轴功率Pa kW 泵的效率泵的转速 n 相互关系：qv、He、Pa分别与转速n的一次二次三次方成正比关系式：关系曲线:-qv He-qv Pa-qv P57 qv存在最佳流量点，应在最高的90%范围内的qv下工作。q

39、v,He,泵应根据He确定qvqv,Pa,故应在 qv=0时启动。13541-7第五十一页，讲稿共五十四页哦3、离心泵的安装高度的确定 (1)离心泵的气蚀观象：当离心泵叶轮中心处的压强当离心泵叶轮中心处的压强(p叶轮中心=P进泵进口处压强)小于当时条件下液体的饱和蒸汽压小于当时条件下液体的饱和蒸汽压Pv时，液体大量气化时，液体大量气化,气体在泵体中膨胀、压缩而使泵体剧烈震动气体在泵体中膨胀、压缩而使泵体剧烈震动的观象。的观象。(2)气蚀余量气蚀余量：为防止气蚀现象的发生，叶轮中心处的压强必须高出液体Pv的压强值压强值。中国规定为0.3m液柱液柱，即P中心Pv+0.3g=P1(3)离心泵安装高度

40、的确定，如图:安装安装高度高度Hg：0 05417第五十二页，讲稿共五十四页哦最大允许吸上真空高度最大允许吸上真空高度：HS与池液面压强P0和流体的Pv有关，标在标牌上，为便于在各种情况下计算Hg,实际工作中常用下式：HS作为离心泵的性能标在铭牌上,是在是在1atm(10.33mH2O柱柱)下用下用20的水做实验测得的值的水做实验测得的值，但实际工作时池液面压强不一定正好是1atm，液体也不一定是20的水，故需对HS加以校正：(10.33-Ho)液面上压强变化导致的校正量，HoHg。Ho池液面上的压力柱第五十三页，讲稿共五十四页哦Hv液体饱和蒸汽压力柱 HVHg(Hv-0.24)蒸气压力柱Hv大于20H2O的压力柱 0.24m时导致的Hg减少值。当池液上的大气压为101325Pa即：Ho=10.33mH2O；液体为20的水，即：Hv=0.24,则(3)式还原为(1)式，在输送高温或低沸点液体时，因Pv(Hv)，Hg，甚至出现负值。例如从敞口容器中输送700mmHg热水时，设 Hf=2m液柱，则：Hg=P0/g-Pv/g-0.3-Hf141-8第五十四页，讲稿共五十四页哦