化工基础优秀PPT.ppt

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1、化工基础课件第1页，本讲稿共94页 第一节第一节 概述概述一、流体的特性一、流体的特性 1 1、流动性；、流动性；2 2、没有固定形状，形状随容器而变；、没有固定形状，形状随容器而变；3 3、流体流动、流体流动外力作用的结果；外力作用的结果；4 4、连续性（除高度真空情况）、连续性（除高度真空情况）。第2页，本讲稿共94页二、流体的宏观参数二、流体的宏观参数 能宏观测定的平均参数能宏观测定的平均参数 研究流体质点（微团）研究流体质点（微团）三、可压缩性流体与不可压缩性流体三、可压缩性流体与不可压缩性流体 可压缩性流体可压缩性流体气体气体 不可压缩性流体不可压缩性流体液体液体四、研究内容四、研究

2、内容 （1 1）流体流动的规律）流体流动的规律 （2 2）设备提供的能量）设备提供的能量 （3 3）压力、流速、流量的测定）压力、流速、流量的测定第3页，本讲稿共94页流体流动的典型流程流体流动的典型流程计算内容：计算内容：流速、流量、压强、管径、扬程、功率流速、流量、压强、管径、扬程、功率转子流量计转子流量计阀门阀门贮槽贮槽离心泵离心泵贮槽贮槽第4页，本讲稿共94页 第二节第二节 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式 研究外力作用下的平衡规律研究外力作用下的平衡规律 1-1 1-1 密度密度 一、一、密度密度 1.1.定义定义：单位体积流体所具有的质量。：单位体积流体所具有的质量。=m/

3、V kg/m32 2、影响因素：温度和压力、影响因素：温度和压力（1）液体液体 为不可压缩的流体，与压力无关，温度升为不可压缩的流体，与压力无关，温度升高，密度降低。高，密度降低。第5页，本讲稿共94页（2 2）气体）气体 为可压缩性的流体，通常（压力不太高，温为可压缩性的流体，通常（压力不太高，温度不太低）时可按理想气体处理，否则按真实气度不太低）时可按理想气体处理，否则按真实气体状态方程处理。体状态方程处理。3 3、混合物密度、混合物密度（1）气体气体 第6页，本讲稿共94页（2 2）液体混合物密度）液体混合物密度 a 质量分率质量分率应用条件：应用条件：*混合物的体积应等于各组分单独存在

4、时的体积之和。混合物的体积应等于各组分单独存在时的体积之和。二、比容二、比容 单位质量的流体所具有的体积。单位质量的流体所具有的体积。第7页，本讲稿共94页三、相对密度与比重三、相对密度与比重1.相对密度相对密度d2.2.重度重度 重度值重度值=密度值密度值 (值相同但意义不同值相同但意义不同)第8页，本讲稿共94页12 压力压力 一、定义：一、定义：流体垂直作用于单位面积上的力。流体垂直作用于单位面积上的力。二二.压力的单位压力的单位 1.SI 单位单位 N/m2 Pa 2.工程单位工程单位 kg/m2 at mmHg mmH20 mH20第9页，本讲稿共94页 3.换算换算 1atm=1.

5、0133105 N/m2 =101.3 kPa =10330 kgf/m2 =10.33 mH20 =760 mmHg 1at=1 kgf/cm2 =10 mH20 =735.5 mmHg=98.1 kPa 第10页，本讲稿共94页三三.压力的基准及表示形式压力的基准及表示形式 1.1.以绝对真空为基准以绝对真空为基准 2.2.以当时当地压力为基准以当时当地压力为基准 绝对压绝对压表压表压真空度真空度绝压（余压）绝压（余压）表压表压绝对压绝对压-大气压大气压 真空度真空度大气压大气压 -绝对压绝对压绝对零压绝对零压大气压大气压实测压力实测压力实测压力实测压力第11页，本讲稿共94页例题：例题：

6、在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表读数为表读数为8080kPa，在天津操作时，真空表读数应，在天津操作时，真空表读数应为多少？已知兰州地区的平均大气压为多少？已知兰州地区的平均大气压85.385.3kPa，天津地区为天津地区为101.33101.33kPa。解：维持操作的正常进行，应保持相同的绝对压，解：维持操作的正常进行，应保持相同的绝对压，根据兰州地区的压强条件，可求得操作时的绝对根据兰州地区的压强条件，可求得操作时的绝对压。压。解解:绝压绝压=大气压大气压 -真空度真空度 =85300=85300 80000=5300Pa 80000=5300Pa

7、 真空度真空度=大气压大气压-绝压绝压 =101330-5300=96030Pa=101330-5300=96030Pa第12页，本讲稿共94页1-3 流体静力学基本方程流体静力学基本方程 一一.相对静止状态流体受力情况相对静止状态流体受力情况 上表面作用力：上表面作用力：F1=P1 A下表面作用力：下表面作用力：F2=P2 A重力：重力：G=g A(Z1-Z2)第13页，本讲稿共94页 F1+G=F2 P1 A+g A(Z1-Z2)=P2 A P2=P1+g(Z1-Z2)或或 P2=P0+g (Z1-Z2)=P0+g h 或或 F1 P1 A F2 P2 AG g A(Z1-Z2)二二.静力

8、学方程及巴斯葛定律静力学方程及巴斯葛定律第14页，本讲稿共94页三三.讨论讨论1.1.流体某一深处的压力与深度和密度有关。流体某一深处的压力与深度和密度有关。2.2.液面上方流体压力改变，液体内部压力随着改变液面上方流体压力改变，液体内部压力随着改变且变化值相同（巴斯葛定律）。且变化值相同（巴斯葛定律）。3.3.静止的、连续的同一流体内、同一水平面处各点静止的、连续的同一流体内、同一水平面处各点压力相等。压力相等。(等压面等压面 )4.4.压力或压差可用液柱高度表示。压力或压差可用液柱高度表示。H=（P2-P0）/gP2=P0+g h第15页，本讲稿共94页 5.可用不同液柱高度表示压力，换算

9、关系为可用不同液柱高度表示压力，换算关系为：H=H /6.静压头与位压头之和为常数。静压头与位压头之和为常数。Z Z 表示把单位重量流体由基准面移至表示把单位重量流体由基准面移至Z Z高度高度 后具有的位能。后具有的位能。静压头静压头。第16页，本讲稿共94页例例:P0 P1 P2P1=?P2=?第17页，本讲稿共94页例题例题:1.:1.判断下面各式是否成立判断下面各式是否成立 PA=PA PB=PB PC=PC 2.细管液面高度细管液面高度。1=800kg/m3 2=1000kg/m3 H1=0.7m H2=0.6m 3.3.当细管水位下降多高时当细管水位下降多高时,槽内水将放净槽内水将放

10、净?第18页，本讲稿共94页解解:利用等压面原理求解利用等压面原理求解 1.PA=PA PB=PB 2.2 g h+p0=1 gH1+2 gH2+p0 3.2 g h=1 gH1第19页，本讲稿共94页第20页，本讲稿共94页1-4 1-4 流体静力学基本方程的应用流体静力学基本方程的应用一一.压力测定压力测定1.1.U型管压差计型管压差计 A-A为等压面为等压面PA=PAPA=P1+g(H+R)PA=P2+g R+gH P1-P2=R g(-)如测量气体如测量气体 0 P1-P2=R g 一臂通大气一臂通大气?P1 P2第21页，本讲稿共94页2.微差压差计微差压差计 放大读数放大读数 P1

11、 P2 a R b 特点：特点：（1 1）内装两种密度相近）内装两种密度相近且不互溶的指示剂；且不互溶的指示剂；（2 2）U U型管两臂各装扩型管两臂各装扩大室（水库）大室（水库）。P1-P2=（a-b）Rg第22页，本讲稿共94页3.倾斜液柱压差计倾斜液柱压差计R1=R/sin R=R1 sin 第23页，本讲稿共94页例题：用普通例题：用普通U型管压差计测量气体管路上两点压差，型管压差计测量气体管路上两点压差，指示液为水，读数指示液为水，读数R为为1.2cm，为扩大读数，为扩大读数 改为微差计，一指示液密度为改为微差计，一指示液密度为920kg/m3，另一，另一 指示液密度为指示液密度为8

12、50kg/m3，读数可放大多少倍？，读数可放大多少倍？解解：（水水-气气）gR=（1-2）gR 新读数为原读数的新读数为原读数的171/1214.3倍倍第24页，本讲稿共94页例题：常温水在管道中流动，用双例题：常温水在管道中流动，用双U型管测两点压型管测两点压差，指示液为汞，其高度差为差，指示液为汞，其高度差为100mmHg，计算两，计算两处压力差如图：处压力差如图：P1=P1 P2=P2Pa=P1+水水 g xP1=汞汞 g R+P2Pb=水水 g x+水水 g R+P2Pa-Pb=R g(汞汞-水水)=0.1 9.81(13600-1000)=1.24 103 Pa第25页，本讲稿共94

13、页二二.液位的测量液位的测量第26页，本讲稿共94页三三.液封液封 气体气体R真空表真空表气气气气水水RRp pp p第27页，本讲稿共94页已知：抽真空装置的真空表读数为已知：抽真空装置的真空表读数为80kPa，求气压管，求气压管中水上升的高度。中水上升的高度。P0=P+g RP为装置内的绝对压为装置内的绝对压 P0 RP=P0-真空度真空度第28页，本讲稿共94页第三节：管内流体流动的基本方程第三节：管内流体流动的基本方程1-5 流量与流速流量与流速一一.流量流量1.1.体积流量体积流量 qvm3/s2.2.质量流量质量流量 qm=qv kg/s 二二.流速流速1.1.平均流速平均流速 u

14、=V/A m/s 2.质量流速质量流速 qw=qm/A=ukg/m2.s 3.管径管径 液体液体:0.53m/s 气体气体：1030m/s 第29页，本讲稿共94页例例:安装一根输水量为安装一根输水量为30m3/h的管道的管道,试选择合适的试选择合适的管道。管道。选择普通无缝钢管选择普通无缝钢管 外径外径=89mm 壁厚壁厚=4mm即即 894的管子的管子内径为内径为 d=81mm=0.081m实际流速为实际流速为:解：选择管内水的经验流速解：选择管内水的经验流速u=1.8m/s第30页，本讲稿共94页1-6 稳定流动与不稳定流动稳定流动与不稳定流动一一.稳定流动稳定流动流体流动过程中，在任意

15、截面，流流体流动过程中，在任意截面，流体的参数不随时间改变（定常态流动）。体的参数不随时间改变（定常态流动）。二二.不稳定流动不稳定流动流体流动过程中，在任意截面流体流动过程中，在任意截面,流体的任一参数随时间而改变（非定常态流动）。流体的任一参数随时间而改变（非定常态流动）。第31页，本讲稿共94页 1 2 1 2 qm1=qm2 qm=V =u A u1 A1 1=u2 A2 2=常数常数对于不可压缩性流体对于不可压缩性流体,密度可视为不变密度可视为不变 u1 A1=u2 A2 u1/u2=(d2/d1)2 1-7 1-7 连续性方程连续性方程第32页，本讲稿共94页 1 2 3D1=2.

16、5cm D2=10cmD3=5cm(1)(1)当流量为当流量为4 4升升/秒时秒时,各段流速各段流速?(2)(2)当流量为当流量为8 8升升/秒时秒时,各段流速各段流速?例题例题:如下图的变径管路如下图的变径管路第33页，本讲稿共94页 1 2 3D1=2.5cm D2=10cmD3=5cm(1)(1)当流量为当流量为4 4升升/秒时秒时,各段流速各段流速?(2)(2)当流量为当流量为8 8升升/秒时秒时,各段流速各段流速?2.04 m/s V=2V u=2u u1=2u u1=16.3m/s例题例题:如下图的变径管路例题如下图的变径管路例题:第34页，本讲稿共94页 1-8 1-8 柏努力方

17、程柏努力方程#稳定流动，单位时间，稳定流动，单位时间，质量为质量为M M的流体的流体 截面截面1 1截面截面2位能：流体因处于地球位能：流体因处于地球重力场中而具有能量，重力场中而具有能量，其值等于把质量为其值等于把质量为M的的流体由基准水平面升举流体由基准水平面升举到某高度到某高度Z Z所做的功。所做的功。位能位能 =力力 距离距离=m g Z单位质量流体的位能单位质量流体的位能：m g Z/m=g Z J/kg 一一.柏努力方程柏努力方程第35页，本讲稿共94页一公斤流体的静压能为一公斤流体的静压能为 PA.qm/(.A)=P/J/kg 当流体为理想流体时，两界面上的上述三种当流体为理想流

18、体时，两界面上的上述三种能量之和相等。即能量之和相等。即：各截面上的三种能量之和为常数各截面上的三种能量之和为常数 柏努力方程柏努力方程第37页，本讲稿共94页二二.柏努利方程讨论柏努利方程讨论1.柏努利方程表示理想流体在管道内作稳定流动柏努利方程表示理想流体在管道内作稳定流动,无外加能量无外加能量,在任一截面上单位质量流体所具有在任一截面上单位质量流体所具有的位能、动能、静压能（称为机械能）之和为的位能、动能、静压能（称为机械能）之和为常数，称为总机械能，各种形式的机械能可互常数，称为总机械能，各种形式的机械能可互相转换。相转换。2.各项机械能的单位皆为各项机械能的单位皆为J/kgJ/kg。

19、3.当（当（P1-P2）/P2 20%,密度用平均值密度用平均值,不稳定系不稳定系统的瞬间亦可用。统的瞬间亦可用。4.4.流体静止流体静止,此方程即为静力学方程此方程即为静力学方程;第38页，本讲稿共94页 各项单位为各项单位为m：表示单位重量流体具有的机械：表示单位重量流体具有的机械能能,相当把单位重量流体升举的高度。相当把单位重量流体升举的高度。各项称为压头各项称为压头。5.亦可用单位重量和单位体积流体为基准亦可用单位重量和单位体积流体为基准:第39页，本讲稿共94页1-9 实际流体的机械能衡算实际流体的机械能衡算第40页，本讲稿共94页能量的转换能量的转换连通变径管连通变径管 h2h1h

20、3h4第41页，本讲稿共94页第42页，本讲稿共94页二二.柏努利方程的应用柏努利方程的应用解题要点解题要点1.1.作图并确定能量衡算范作图并确定能量衡算范围围;2.2.截面的选取；截面的选取；(1)(1)截面应与流体的流动方截面应与流体的流动方向垂直；向垂直；(2)(2)两截面之间的流体是连两截面之间的流体是连续的；所求未知量应在续的；所求未知量应在截面上或截面之间；截面上或截面之间；第43页，本讲稿共94页例题：如图，碱液例题：如图，碱液(d=1.1)，塔内压力为塔内压力为0.3atm,管径管径 60 3.5,送液量送液量25T/h,能量损失为能量损失为29.43J/kg,求外求外界输送的

21、能量。界输送的能量。Z1=1.5m,Z2=16m P1(表表)=0 P2=0.3atm =0.3 101330pa u1=0 hf=29.43J/kg 16m1.5m第44页，本讲稿共94页qv=qm/=25000/3600/1100 =0.0063 m3/su2 =qv/A =0.0063/(0.7850.0532)=0.86m/sgZ1+He=gZ2+P2/+u22/2+hf =203 J/kg第45页，本讲稿共94页 例题例题:泵进口管泵进口管893.5，出口管径，出口管径762.5流速流速1.5 m/s，压力，压力0.2 kg f/cm2(表表),),能量损失能量损失40 J/kg，密

22、度，密度1100 kg/m3,求外加的能量。求外加的能量。Z1=0 Z2=7m P 1=0P2=0.298100 Pau1=0 hf=40 J/kgu2=u0(d0/d2)2 =1.5(82/71)2 =2 m/s 第46页，本讲稿共94页例例:管内流体流速为管内流体流速为0.5m/s,压头损失压头损失1.2m,求高位槽的求高位槽的液面应比塔入口高出多少米液面应比塔入口高出多少米?1 Z 2 P1=P2=0(表表)u1=0 u2=0.5 m/sZ1=Z Z2=0Z1=u22/2g+Hf =0.52/(29.81)+1.2 =1.21m第47页，本讲稿共94页1.A阀不开阀不开 ,求求A处的表压

23、强处的表压强;2.阀开阀开,求求A处的流速处的流速,(,(阻力不计阻力不计););3.A阀开阀开,流量为零流量为零,压力计读数压力计读数?解解:1.PA=P+g H P=Hg g R=13600 9.8176/1000 =10133Pa(真空度真空度)PA=-10133+1000 9.81 2 =9487 Pa(表压表压)P 1m76mmHg 1mA第48页，本讲稿共94页2.根据柏努力方程根据柏努力方程 Z1=1+1=2m Z2=0 P1=-10133 Pa P0=0 u1=0 hf=0 29.81-10133/1000=u22/2 u2=4.35 m/s3.u2=0 2 9.81 P x/

24、1000=0 P x=19620 Pa 19620/101330 760=147mmHg第49页，本讲稿共94页 第四节第四节 管内流体流动现象管内流体流动现象一一.牛顿粘性定律牛顿粘性定律1.1.粘性粘性:流体在流动中流体在流动中产生阻碍流体流动的产生阻碍流体流动的内摩擦力的性质内摩擦力的性质,粘粘性是能量损失的原性是能量损失的原因。因。实验：实验：内摩擦力内摩擦力F剪应力：单位面积上剪应力：单位面积上的内摩擦力的内摩擦力（）。）。=F/Adu/dy（du/dr）速度梯度速度梯度速度沿法线上的变化率。速度沿法线上的变化率。1 110 10 粘度粘度第50页，本讲稿共94页 剪切力剪切力：单位

25、面积上的内摩擦力单位面积上的内摩擦力.：粘度系数粘度系数动力粘度动力粘度粘度。粘度。粘度的物理意义：粘度的物理意义：当速度梯度为当速度梯度为1 1时，单位面积上产生的内摩擦时，单位面积上产生的内摩擦力的大小。力的大小。粘度的单位粘度的单位 牛顿粘性定律牛顿粘性定律第51页，本讲稿共94页3.影响粘度的因素影响粘度的因素:温度温度:液体液体温度温度，粘度下降，粘度下降；气体气体温度温度，粘度，粘度。为什么？为什么？压力：与压强的关系不大。压力：与压强的关系不大。第52页，本讲稿共94页二二.流体的动量传递流体的动量传递 三三.非牛顿性流体非牛顿性流体 不符合牛顿粘性定律的流体为非牛顿性流体。不符

26、合牛顿粘性定律的流体为非牛顿性流体。如油等高粘度的流体。如油等高粘度的流体。动量质量动量质量速度速度mu单位体积流体的动量单位体积流体的动量mu/V=u第53页，本讲稿共94页1-11 1-11 流体流动类型与雷诺准数流体流动类型与雷诺准数影响因素影响因素:管径、流速、粘度、密度管径、流速、粘度、密度一一.实验实验1.1.层流层流(滞流滞流)过渡流过渡流2.2.湍流湍流(紊流紊流)第54页，本讲稿共94页55二二.雷诺值雷诺值Re 无因次数群无因次数群准数准数 三三.流动类型的判断流动类型的判断 1.层流层流 Re 2000 2.湍流湍流 Re 4000 四四.流体流动的相似原理流体流动的相似

27、原理 相似原理：当管径不同，雷诺数相同，流体相似原理：当管径不同，雷诺数相同，流体边界形状相似，则流体流动状态也相同。边界形状相似，则流体流动状态也相同。第55页，本讲稿共94页 为研究操作过程的能量损失为研究操作过程的能量损失,问问:实验设备中实验设备中空气流速应为多少空气流速应为多少?解解:Re1=Re2例例:操作条件操作条件:D1，1atm，80，u1=2.5m/s ,空气，空气，实验条件实验条件:D2=1/10 D1 ，1atm，20。第56页，本讲稿共94页 20 :2=0.018Pa.s 80 :1=0.025 Pa.s第57页，本讲稿共94页例题例题:内径内径25mm的水管的水管

28、,水流速为水流速为1m/s,水温水温20度度,求求:1.:1.水的流动类型水的流动类型;2.2.当水的流动类型当水的流动类型为层流时的最大流速为层流时的最大流速?解：解：1.20 =0.001Pa.s =998.2kg/m3第58页，本讲稿共94页112 流体在圆管内的速度分布流体在圆管内的速度分布 F1=r 2 P1 F2=r 2 P2 F=F1-F2=(P1-P2)r 2=Pr 2=F/A 剪切力（剪应力强度）剪切力（剪应力强度）F=A=一一.层流时的速度分布层流时的速度分布1.速度分布曲线速度分布曲线Rr第59页，本讲稿共94页2.最大、最小速度最大、最小速度 dqv=2r dr u 积

29、分得积分得：r3.3.流量流量第60页，本讲稿共94页4.4.平均流速平均流速第61页，本讲稿共94页层流速度分布曲线层流速度分布曲线 第62页，本讲稿共94页二二.流体在圆管中湍流流动时的速度分布流体在圆管中湍流流动时的速度分布由于湍流流动状况比较复杂，所以其流速分布规律不能用牛顿粘由于湍流流动状况比较复杂，所以其流速分布规律不能用牛顿粘性定律导出，只能有下面的经验公式粗略计算性定律导出，只能有下面的经验公式粗略计算 ur=umax (1-r/R)1/n式中指数项式中指数项n为雷诺数的函数，其值在为雷诺数的函数，其值在6-10之间。雷诺数愈大则之间。雷诺数愈大则n值愈大。值愈大。第63页，本

30、讲稿共94页64第二节第二节 流体流动阻力流体流动阻力流体流动阻力分为：直管阻力和局部阻力直管阻力又称为沿程阻力。局部阻力是流体通过局部障碍而引起的能量损失。第64页，本讲稿共94页65114 沿程阻力损失的计算和量纲分析方法范宁公式F=F1-F2=(P1-P2)(d 2/4)=P(d2/4 )F=A=(dl)通过上面两式就可以求出ldFwu第65页，本讲稿共94页66范宁公式适用于不范宁公式适用于不可压缩流体的定可压缩流体的定常态流动，既可常态流动，既可用于层流，也可用于层流，也可用于湍流，计算用于湍流，计算阻力损失的关键阻力损失的关键是确定不同流动是确定不同流动型态下的摩擦系型态下的摩擦系

31、数。数。第66页，本讲稿共94页67层流状态下的阻力损失计算：最后求出层流时最后求出层流时最后求出层流时最后求出层流时第67页，本讲稿共94页68第68页，本讲稿共94页115 湍流的摩擦阻力湍流的摩擦阻力一一.管壁粗糙度的影响管壁粗糙度的影响 1.绝对粗糙度绝对粗糙度：管壁突出部分的平均高度。管壁突出部分的平均高度。2.2.相对粗糙度：相对粗糙度：绝对粗糙度与管径的比值绝对粗糙度与管径的比值/d 。第69页，本讲稿共94页二二.量纲分析法量纲分析法 量纲分析法的基础量纲分析法的基础量纲的一致性。量纲的一致性。即：每个物理方程式的两边不仅数值相等，且即：每个物理方程式的两边不仅数值相等，且量纲

32、也必需相等。量纲也必需相等。第70页，本讲稿共94页物理量：管径物理量：管径d、流速、流速u、密度、密度、粘度、粘度、粗糙、粗糙度度=f（d、u、）量纲分别为：量纲分别为：基本量纲：基本量纲：M、T、L（三个基本量纲）（三个基本量纲）d =L l =L u =LT-1=L=M L-3=MT 1 L1 为了简化，先不考虑管壁粗糙度对于摩擦系为了简化，先不考虑管壁粗糙度对于摩擦系数的影响。数的影响。第71页，本讲稿共94页幂函数形式：幂函数形式：=A d a ubc e M0 L0 T 0=L a （LT-1）b（M L3）c （MT 1 L1）e根据量纲一致性根据量纲一致性 M ：c+e=0 L

33、 ：a+b-3c e=0 T ：-b-e=0若若e为已知数，则可求出：为已知数，则可求出：b=-e,c=-e,a=-e带入上式：带入上式：第72页，本讲稿共94页 116 管路的局部阻力管路的局部阻力一一.局部阻力系数法局部阻力系数法将克服阻力消耗的能量表示成流体动能的倍数。将克服阻力消耗的能量表示成流体动能的倍数。h f=u2/2 或或 p=u2/2局部阻力系数的值是由实验测定的，见表局部阻力系数的值是由实验测定的，见表2-3.第73页，本讲稿共94页74第74页，本讲稿共94页二二.当量长度法当量长度法将流体通过管件或阀门的局部阻力损失折算成与将流体通过管件或阀门的局部阻力损失折算成与其相

34、当的直管长度的摩擦阻力损失来计算。这个其相当的直管长度的摩擦阻力损失来计算。这个长度就称为当量长度，以长度就称为当量长度，以le来表示。来表示。第75页，本讲稿共94页76第76页，本讲稿共94页77例：一高位槽与内径为例：一高位槽与内径为100mm100mm的钢管相连，槽内为常温水，直管的钢管相连，槽内为常温水，直管总长为总长为30m,30m,系统内有系统内有90900 0弯头弯头3 3个，闸阀（全开）和标准阀（全开）个，闸阀（全开）和标准阀（全开）各一个，水从管口流出，问欲得到各一个，水从管口流出，问欲得到22.7m22.7m3 3/h/h的流量，槽内水面的流量，槽内水面应比管口高多少米？

35、（应比管口高多少米？（=0.2mm=0.2mm）。12h第77页，本讲稿共94页78解解：以以高高位位槽槽液液面面为为1-11-1截截面面，管管出出口口端端外外测测2-22-2截截面面，以管管出出口口中中心心线为基准水平面线为基准水平面，gzgz1 1+u+u1 12 2/2+p/2+p1 1/=gz/=gz2 2+u+u2 22 2/2+p/2+p2 2/+/+h hf f z z2 2=0;p=0;p1 1=p=p2 2=0(=0(表压表压);d=0.1m;=1000kg/m);d=0.1m;=1000kg/m3 3;u;u1 1=0=0，动能动能u u2 22 2/2/2 =0=0，管中

36、水的流速管中水的流速u uq qV V/A=0.803m/s/A=0.803m/s R Re e=du/=0.10.8031000=du/=0.10.8031000(1.010(1.010-3)-3)=80300(=80300(湍流湍流)d=0.002,d=0.002,查图得查图得=0.0256=0.0256由容器管口由容器管口,c c=0.5,=0.5,管子出口管子出口e e=1.0=1.0;闸阀全开闸阀全开=0.17;=0.17;标标 准准 阀阀 全全 开开=6.0;=6.0;90900 0弯弯 头头3 3个个,=30.75=2.25,=30.75=2.25,=0.5=0.5+1.0+1.

37、0+0.17+6+2.25=9.92+0.17+6+2.25=9.92 Wf=(ld+)u2/2=(0.0256300.1+9.92)0.8032/2=5.67J/kg代入得 Z=0.611m，高位槽水面应比管出口中心线高0.611m第78页，本讲稿共94页 第六节第六节 流量的测定流量的测定1 117 17 孔板流量计孔板流量计1.1.结构与原理结构与原理结构：带圆孔的金属板；结构：带圆孔的金属板；压差计。压差计。原理：当流体流经孔板原理：当流体流经孔板小孔时，产生明显压差，小孔时，产生明显压差，流量越大，压差越大。流量越大，压差越大。第79页，本讲稿共94页 1 2 D d R2.2.流量

38、方程流量方程第80页，本讲稿共94页 qV=A0 u0=3.3.安装要求：安装要求：必须有一内径不变的直管段，上游有十倍直必须有一内径不变的直管段，上游有十倍直径以上的直管，下游有五倍直径的直管段。径以上的直管，下游有五倍直径的直管段。第81页，本讲稿共94页118 转子流量计转子流量计1.构造构造:锥形玻璃管，锥形玻璃管，转子转子 Af 转子最大直径处的截面积；转子最大直径处的截面积；Vf 转子体积；转子体积；f 转子密度；转子密度；流体密度。流体密度。2.工作原理工作原理pAf=Vf(f-)g p=Vf(f-)g/Af第82页，本讲稿共94页3.流量方程流量方程第83页，本讲稿共94页84

39、 第七节第七节 流体输送机械流体输送机械在化工生产中，常常需要将流体从低位输送到高处；从低压设备输送到高压设备；沿管道输送到较远的地方。要克服位能、静压能之差及摩擦阻力引起的能量损失 为此，必须借助一定的输送设备，对流体作功，以补充足够的能量，这种为输送流体而提供能量的机械-流体输送机械流体输送机械的目的:给流体加入机械能以实现非自动过程 第84页，本讲稿共94页85液体输送机械液体输送机械：统称为泵：统称为泵离心泵：靠高速旋转的叶轮，液体在离心力作用下获得能量，以提高压强。往复泵：利用活塞的往复运动，将能量传给液体，以完成输送任务。回转泵：靠泵内一个或一个以上的转子旋转来吸入和排出液体。旋涡

40、泵：一种特殊类型的离心泵。第85页，本讲稿共94页86离心泵离心泵一离心泵的构造和一离心泵的构造和工作原理工作原理第86页，本讲稿共94页87问问1：泵为什么可以从贮泵为什么可以从贮槽吸入液体？槽吸入液体？问问2：何为气缚现象？何为气缚现象？第87页，本讲稿共94页88气缚现象气缚现象：泵壳和吸入管路内没有充满液体，泵内有空气，由于空气密度远小于液体的密度，叶轮旋转对其产生的离心力很小，叶轮中心处所形成的低压不足以形成吸上液体所需要的真空度，泵就无法工作。第88页，本讲稿共94页89二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能敞敞式式叶叶轮轮和和半半闭闭式式叶叶轮轮不不易易发生堵塞

41、现象发生堵塞现象第89页，本讲稿共94页902泵壳泵壳思考：泵壳的主要作用是什么？汇集液体，并导出液体；能量转换装置二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能第90页，本讲稿共94页912 22 2 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 一一.流量：离心泵的送液能力；流量：离心泵的送液能力；m3/h;二二.扬程扬程He：泵的压头，：泵的压头，m，单位重量液体流，单位重量液体流 经泵后所获得的能量。经泵后所获得的能量。三三 功率和效率功率和效率泵的功率又分为轴功率泵的功率又分为轴功率P P和有效功率和有效功率P Pe e。P PP Pe e/(为泵的效率为泵的效率)第91页，本讲稿共94页92压头测定实验：压头测定实验：H f=0第92页，本讲稿共94页93 2 4 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线一、离心泵的特性曲线一、离心泵的特性曲线当转速一定时当转速一定时 He、P与与qv的关系曲线的关系曲线 最高效率点为工作点最高效率点为工作点第93页，本讲稿共94页942 25 5 离心泵的安装高度和气蚀现象离心泵的安装高度和气蚀现象一一.离心泵的安装高度离心泵的安装高度1.允许吸上真空度法允许吸上真空度法Hs=(Pa-P1)/g 二二.气蚀现象气蚀现象第94页，本讲稿共94页