第1章 流体流动与输送-1.ppt

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1、第一章第一章 流体流动与输送流体流动与输送流体：没有固定形状，可以自由流动的物质。流体：没有固定形状，可以自由流动的物质。(1)=0(2)绝对不可压缩化化学学工工程基程基础础11.1.1 1 流体静力学流体静力学 1 1.1.1.1.1密度、相对密度、比容、比重密度、相对密度、比容、比重流体密度：流体密度：单位体积流体所具有的质量。单位体积流体所具有的质量。液体的密度基本上不随压力变化（极高压力除外），但液体的密度基本上不随压力变化（极高压力除外），但随随温度温度变化稍有改变。变化稍有改变。气体的密度则随气体的密度则随温度和压力温度和压力的改变而变化较大。的改变而变化较大。单位：单位：kgmk

2、gm-3-3符号：符号：影响因素影响因素:化化学学工工程基程基础础2 混合物的密度混合物的密度液体混合物的密度液体混合物的密度 气体混合物的密度气体混合物的密度wi液体混合物中各组分的质量分数 纯组分密度的数据查工具手册获取。纯组分密度的数据查工具手册获取。对理想气体对理想气体密度的获得密度的获得液体混合物中各组分的密度 化化学学工工程基程基础础3练习练习苯和甲苯混合液中含苯苯和甲苯混合液中含苯0.440.44（摩尔分数），（摩尔分数），试求该混合液在试求该混合液在2020下的平均密度。下的平均密度。化化学学工工程基程基础础空气中各组分的摩尔分数为；空气中各组分的摩尔分数为；0.21O2，0.

3、78N2，0.01Ar，试求标准状况下空气的平均密度，并将，试求标准状况下空气的平均密度，并将求得的结果与从手册中查到的结果相比较。再求求得的结果与从手册中查到的结果相比较。再求绝对压强为绝对压强为38103Pa，温度为，温度为20时空气的平时空气的平均密度。均密度。4相相对对密密度度:指指给给定定条条件件下下，某某一一物物质质的的密密度度 1 1与与另另一一参参考考物物质质的的密密度度 2 2之之比比单位：无单位：无符号：符号：d d比重比重:一般各物质的比重是一般各物质的比重是指某物质在某温度下的密指某物质在某温度下的密度与度与44水密度之比水密度之比单位单位：无：无符号：符号：d d如：

4、硫酸的比重为如：硫酸的比重为相对密度相对密度比重比重化化学学工工程基程基础础比容比容:单位质量物料所具有的体积单位质量物料所具有的体积.51 1.1.2.1.2 压强压强压强压强:垂直作用于单位面积上的力。垂直作用于单位面积上的力。符号：符号：P P 1标准大气压标准大气压(atm)=101325N m-2=760mmHg柱柱=10.33mH2O柱柱 1工程大气压工程大气压(at)=9.807 104N m-2=735.6mmHg柱柱=10mH2O柱柱单位换算关系 P=g h现在压力表常用Mpa表示,1Mpa=106Pa单位：单位：N/mN/m2 2(=(=帕斯卡帕斯卡Pa),Pa),大气压大

5、气压atmatm,mmHg,mmHg,mHmH2 2O,O,工程大气压工程大气压at(=at(=公斤力公斤力/厘米厘米2 2)化化学学工工程基程基础础6压强表示方法：表压强，绝对压强，真空度压强表示方法：表压强，绝对压强，真空度表压强=绝对压强-大气压强真空度=大气压强-绝对压强真空度=-表压强 真空度是表压强的负值真空度是表压强的负值,设备内流体的绝对压强设备内流体的绝对压强越低越低,其真空度越高其真空度越高.化化学学工工程基程基础础7练习:表压还是真空度?化化学学工工程基程基础础8思考：思考：表压和真空度是绝对不变的吗？表压和真空度是绝对不变的吗？大气压随海拔高度而变化，故绝对压强是唯一大

6、气压随海拔高度而变化，故绝对压强是唯一的，而表压和真空度是变化的。的，而表压和真空度是变化的。例：例：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔顶的真空表在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔顶的真空表读数为读数为801080103 3 PaPa。在天津操作时，若要求塔内在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？多少？兰州地区的平均大气压强为兰州地区的平均大气压强为85.31085.3103 3 PaPa，天津天津地区的平均大气压强为地区的平均大气压强为101.3310101.33103 3 PaPa。绝对零压绝对零压兰州大气压兰州大气压绝压绝压(要求不变要

7、求不变)兰州真空度兰州真空度天津大气压天津大气压天津真空度？天津真空度？91 1.1.3.1.3流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式P1A+G=P2AP1A+hA g=P2AP1+h g=P2P1+(Z1-Z2)g=P2P2=P0+(Z1-Z2)g g 当液柱上端与上液面持平，当液柱上端与上液面持平，P P1 1=P P0 0化化学学工工程基程基础础10流体静力学方程式的讨论流体静力学方程式的讨论.Po一定时一定时在静止的、连通的同一种液体内，处于同一水平在静止的、连通的同一种液体内，处于同一水平面上的各点的压力都相等。面上的各点的压力都相等。.P0改变时，液体内部各点的压力也发生同样改变

8、时，液体内部各点的压力也发生同样大小的改变。大小的改变。.压力或压力差的大小可用液柱高度来表示。压力或压力差的大小可用液柱高度来表示。化化学学工工程基程基础础同一压强，因不同的流体密度不同，同一压强，因不同的流体密度不同，h 值不同值不同,因此因此用液柱高度表示流体的压强必须注明是何种流体。用液柱高度表示流体的压强必须注明是何种流体。111.1.41.1.4流体静力学方程应用实例流体静力学方程应用实例U U型管压差计型管压差计o P1-P2=0gRU型管压差计 化化学学工工程基程基础础12液位计液位计PA=PB化化学学工工程基程基础础13液封化化学学工工程基程基础础141.1.2 2 流体流动

9、流体流动 在流动系统中，若任一截面处的流速、压强、在流动系统中，若任一截面处的流速、压强、密度等有关物理量仅随位置而变，但不随时间而密度等有关物理量仅随位置而变，但不随时间而变，这种流动称为定态流动。变，这种流动称为定态流动。若流体流动时，流体任一截面处的有关物理量既若流体流动时，流体任一截面处的有关物理量既随位置又随时间而变，则称为非定态流动。随位置又随时间而变，则称为非定态流动。1.2.1定态流动与非定态流动定态流动与非定态流动定态流动 非定态流动 化化学学工工程基程基础础151.2.21.2.2流量与流速流量与流速流量：流体在管道中定态流动时，单位时间流量：流体在管道中定态流动时，单位时

10、间内流过管道任一截面的内流过管道任一截面的流体量流体量，称为流量，称为流量,常常以以q q表示。表示。流量流量质量流量：以质量流量：以q qm m（单位单位kgskgs1 1）体积流量：以体积流量：以q qV V（单位单位m m3 3ss1 1）化化学学工工程基程基础础16流速流速流体流经管道任一截面上各点流体流经管道任一截面上各点的流速并不相同。管截面中心的流速并不相同。管截面中心处流速最大，越靠近管壁流速处流速最大，越靠近管壁流速越小，通常以平均流速表示。越小，通常以平均流速表示。流速即单位时间内流体在流动方向上流经的流速即单位时间内流体在流动方向上流经的距离称为流速，符号为距离称为流速，

11、符号为u u，其单位为其单位为msms-1-1。体积流量体积流量q qV V，质量流量质量流量q qm m及流速及流速u u之间关系之间关系 化化学学工工程基程基础础17流速的选择：流量一般由生产任务所决流速的选择：流量一般由生产任务所决定，所以关键在于选择合适的流速。定，所以关键在于选择合适的流速。管径管径 化化学学工工程基程基础础18表表1-1 某些流体在管道中的常用流速范围某些流体在管道中的常用流速范围化化学学工工程基程基础础19例例 用泵从贮液槽中抽液送到高位槽，已知输送量为用泵从贮液槽中抽液送到高位槽，已知输送量为44000 44000 kghkgh-1-1，液体的密度为液体的密度为

12、850 850 kgmkgm-3-3，流速流速为为2 2 msms-1-1，求输送管路的直径。求输送管路的直径。解：因计算得到的因计算得到的d d值，市场上可能无此规格的管子供应，故要值，市场上可能无此规格的管子供应，故要选择与此尺寸相近的管子代替。根据附录中管子规格，选选择与此尺寸相近的管子代替。根据附录中管子规格，选用用102 mm3.5 mm102 mm3.5 mm的热轧无缝钢管，其内径为：的热轧无缝钢管，其内径为：d=0.102 m 20.0035 m=0.095 m化化学学工工程基程基础础201.2.31.2.3流体流动的连续性方程流体流动的连续性方程图图1 1 流体定态流动时的质流

13、体定态流动时的质量衡算量衡算qm,1=qm,2因因 qm=uA，故上式可写成：故上式可写成：u1A11 1=u2A22 2 将上式推广到管路中任意截面，可得：将上式推广到管路中任意截面，可得：u1A11=u2A22=uA=常数常数 u1A1 =u2A2=uA=常数常数 说明在定态流动系统中，流经各截面的不可压缩流体不仅质说明在定态流动系统中，流经各截面的不可压缩流体不仅质量流量相等，而且其体积流量也相等。量流量相等，而且其体积流量也相等。对于截面为圆形的管道对于截面为圆形的管道 化化学学工工程基程基础础21动能动能：动能动能=静压能：设静压能：设q qm m的流体体积流量为的流体体积流量为q

14、qv v，单位时间内通过，单位时间内通过截面的流体流经距离为截面的流体流经距离为q qv v/A/A。通过截面时受到压力为通过截面时受到压力为p pA A，则流体压过截面所作的功为：则流体压过截面所作的功为：位能位能：位能位能=qmgz 化化学学工工程基程基础础1.2.41.2.4伯努利伯努利 (Bernoullis Equation)方程方程 22单位单位J s1Jkg1 m位压头位压头 静压头静压头 动压头动压头 理想流体理想流体能量衡算式能量衡算式 理想流体理想流体伯努利方程式伯努利方程式化化学学工工程基程基础础23伯努利方程即表示流体流动过程中，各种形式能量伯努利方程即表示流体流动过程

15、中，各种形式能量之间的转换关系。之间的转换关系。物物质质所所具具有有的的能能量量形形式式有有多多种种，但但对对不不可可压压缩缩流流体体作作定定态态流流动动时时，则则只只考考虑虑各各种种形形式式机机械械能能的的转转换换，其能量衡算也只是机械能的衡算。其能量衡算也只是机械能的衡算。因因能能量量不不会会自自行行产产生生，也也不不会会自自行行消消灭灭，只只能能从从一一种种形形式式转转变变为为另另一一种种形形式式，但但总总能能量量不不会会增增加加或或减减少少，若若在在流流体体流流动动过过程程中中，无无能能量量加加入入或或损损耗耗，则则：输入能量输入能量=输出能量输出能量化化学学工工程基程基础础24外加压

16、头或泵压头外加压头或泵压头 损失压头损失压头 化化学学工工程基程基础础基准面基准面25伯努利方程式的讨论伯努利方程式的讨论 只适用于理想流体作定态流动且无外功只适用于理想流体作定态流动且无外功输入的情况。输入的情况。伯努利方程表明，单位质量流体在任一伯努利方程表明，单位质量流体在任一截面上所具有的位能、动能和静压能之截面上所具有的位能、动能和静压能之和为一个常数。即机械能守恒，总能量和为一个常数。即机械能守恒，总能量不变，但能量之间可以互相转换。不变，但能量之间可以互相转换。化化学学工工程基程基础础26为实际流体作定态流动的能量衡算式。由于实为实际流体作定态流动的能量衡算式。由于实际流体在流动

17、过程中需克服摩擦阻力作功而消际流体在流动过程中需克服摩擦阻力作功而消耗掉一部分能量，若无外功输入时，系统的总耗掉一部分能量，若无外功输入时，系统的总机械能沿流动方向将逐渐减小。即实际流体在机械能沿流动方向将逐渐减小。即实际流体在管路内流动时，其上游截面处的总机械能大于管路内流动时，其上游截面处的总机械能大于下游截面处的总机械能。下游截面处的总机械能。化化学学工工程基程基础础27伯努利方程式中的静压强项，在计算时表现为两伯努利方程式中的静压强项，在计算时表现为两截面的压差，在计算时应注意两截面压强的表示截面的压差，在计算时应注意两截面压强的表示方法应统一，如都用绝对压强代入，或都用表压方法应统一

18、，如都用绝对压强代入，或都用表压强代入。强代入。mJ/kgJ/s=W化化学学工工程基程基础础281.2.51.2.5伯努利方程的应用伯努利方程的应用 计算管路中流体流动的流量和流速计算管路中流体流动的流量和流速 如左图所示，水槽液面维持不变，如左图所示，水槽液面维持不变，水槽液面距水管出口的垂直距离水槽液面距水管出口的垂直距离为为6.5 m，水管为，水管为 114 mm4 mm的钢管，流经全部管路的阻的钢管，流经全部管路的阻力损失为力损失为59 Jkg1，求管中水的求管中水的流量为多少流量为多少m3h1。(水水=1000 kgm3）29h hf=59 Jkg1 114 mm4 mm 解：以水槽

19、液面为解：以水槽液面为1-1截面，水管截面，水管出口为出口为2-2截面，以水平管的中心截面，以水平管的中心线为基准面，在两截面间列伯努利线为基准面，在两截面间列伯努利方程。方程。He=0，z1=6.5m，z2=0，u1=0，p1=p2=0（按表压计按表压计），），h hf=59 Jkg1，d内内=0.114 m20.004 m=0.106 m u2=3.09 ms1 30 确定容器间的相对位置确定容器间的相对位置 如图所示，将密度为如图所示，将密度为850 kgm3的原料液送入精的原料液送入精馏塔中，高位槽液面维持恒定，塔内表压强为馏塔中，高位槽液面维持恒定，塔内表压强为9.81103 Pa，

20、进料量为进料量为5m3h1，连接管为连接管为38 mm2.5mm的钢管。料液在管内流动时的能量损失为的钢管。料液在管内流动时的能量损失为3.05m液柱，问高位槽的液面应比精馏塔的进料口高液柱，问高位槽的液面应比精馏塔的进料口高出多少米？出多少米？31解：以高位槽液面为解：以高位槽液面为1-11-1截面，进料截面，进料口为口为2-22-2截面，并以进料口水平管的截面，并以进料口水平管的中心线为基准面，在两截面间列伯中心线为基准面，在两截面间列伯努利方程。得：努利方程。得：z2=0；p1=0（表压）；表压）；u1=0；d=0.038 m20.0025 m=0.033 m，32 确定输送设备的有效功

21、率确定输送设备的有效功率 如下图所示，用泵将贮槽中密度为如下图所示，用泵将贮槽中密度为1100kgm-3的溶液送到的溶液送到蒸发器中，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为蒸发器中，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.3103 Pa。蒸发器内为真空操作，其压强为蒸发器内为真空操作，其压强为2.67104 Pa(真空度真空度)。蒸发器进料口高于贮槽内的液面蒸发器进料口高于贮槽内的液面14 m，输送管道的直径为，输送管道的直径为68mm4mm。进料量为进料量为20 m3h-1，溶液流经全部管路的能溶液流经全部管路的能量损失为量损失为110 Jkg-1，求泵的有效功率。求泵的有效功率。33 如本题附图

22、所示，某药厂将从植物中萃取出的溶液，用泵如本题附图所示，某药厂将从植物中萃取出的溶液，用泵经经57mm3.5mm的不锈钢管从开口槽的不锈钢管从开口槽A送往楼上车间的密闭送往楼上车间的密闭槽槽B中作进一步处理。两槽液面均维持恒定，中作进一步处理。两槽液面均维持恒定，B槽液面高于进槽液面高于进口管口管1m，进口管又高于，进口管又高于A槽液面槽液面20m。B槽上方压强表读数为槽上方压强表读数为110103Pa。流动系统中总能量损失为。流动系统中总能量损失为70J/kg，不包括由管子，不包括由管子进入进入B槽的扩大损失。溶液密度为槽的扩大损失。溶液密度为1170kg/m3，溶液流量为，溶液流量为120

23、00kg/h。泵的效率为。泵的效率为0.8，求泵的轴功率。，求泵的轴功率。34 确定管路中压强或压强差确定管路中压强或压强差 密度与水相同的稀溶液在水平管中作定态流动，管密度与水相同的稀溶液在水平管中作定态流动，管子由子由38 mm2.5mm38 mm2.5mm的细管逐渐扩张至的细管逐渐扩张至54mm3.5mm54mm3.5mm的粗的粗管。细管与粗管上各有一测压口，已知两端测压口间的管。细管与粗管上各有一测压口，已知两端测压口间的能量损失为能量损失为2J/kg2J/kg。溶液在细管的流速为。溶液在细管的流速为2.5m/s2.5m/s。若用。若用U U管压差计与两侧压口相连，用密度为管压差计与两

24、侧压口相连，用密度为1594kg/m1594kg/m3 3的的CClCCl4 4为为指示剂，试求压差计读数。指示剂，试求压差计读数。35应用伯努利方程的要点应用伯努利方程的要点 (1)(1)首首先先应应根根据据题题意意绘绘出出流流动动系系统统的的示示意意图图，并并标标明明流流体体流流动动的的方方向向，定定出出上上、下下游游截截面面，确定流动系统的衡算范围。确定流动系统的衡算范围。(2)(2)所选取的截面应与流体流动方向垂直，且所选取的截面应与流体流动方向垂直，且两截面间的流体必须是连续的。截面的选取应两截面间的流体必须是连续的。截面的选取应便于进行有关物理量的计算便于进行有关物理量的计算 。3

25、6基准面的选取。基准面的选取。各各项项单单位位必必须须一一致致；截截面面压压强强表表示示方方法法应该一致。应该一致。衡衡算算范范围围内内的的外外功功及及阻阻力力损损失失应应完完全全考考虑进去。虑进去。371.31.3流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力实际流体在流动过程中，要消耗能量以克服流动阻实际流体在流动过程中，要消耗能量以克服流动阻力。在化工生产过程中，当应用伯努利方程去处理力。在化工生产过程中，当应用伯努利方程去处理流体流动及输送过程中的问题时，流动阻力的计算流体流动及输送过程中的问题时，流动阻力的计算相当重要，本节主要讨论流体阻力的产生、影响及相当重要，本节主要讨论流体阻力的产生

26、、影响及其计算其计算。381.3.11.3.1牛顿粘性定律与流体的粘度牛顿粘性定律与流体的粘度 流体的粘性流体的粘性 流体流动时，往往产生阻碍流体流动的内摩流体流动时，往往产生阻碍流体流动的内摩擦力，这种流动特性称为流体的粘性。擦力，这种流动特性称为流体的粘性。衡量流体粘性大小的物理量，称为粘度。衡量流体粘性大小的物理量，称为粘度。粘度的物理意义由牛顿粘性定律来说明。粘度的物理意义由牛顿粘性定律来说明。39牛顿粘性定律牛顿粘性定律 内摩擦应力或剪应力内摩擦应力或剪应力 比例系数，又称动力粘性或粘度比例系数，又称动力粘性或粘度 牛顿粘性定律牛顿粘性定律 40物理意义：速度梯度为物理意义：速度梯度

27、为1 1时，因流体的粘性而产生的剪时，因流体的粘性而产生的剪应力。应力。粘度的物理意义粘度的物理意义41液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度则随温液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度则随温度的升高而增大。度的升高而增大。粘度与压强关系不大，一般不需考虑压强对液体粘粘度与压强关系不大，一般不需考虑压强对液体粘度的影响。度的影响。单位单位粘度是流体的物理性质之一，其值由实验确定。粘度是流体的物理性质之一，其值由实验确定。一些常用流体的粘度可从有关手册中查到一些常用流体的粘度可从有关手册中查到。影响因素影响因素SI Unit其它单位：泊其它单位：泊 P;P;厘泊厘泊cPcP；1 1 泊泊=100

28、=100厘泊厘泊=0.1=0.1 PaPa s s421.3.2 1.3.2 流动的型态流动的型态 两种流体流动类型两种流体流动类型 雷诺实验装置示意图雷诺实验装置示意图43大量实验研究表明，除了流体的流速大量实验研究表明，除了流体的流速u u之外，流体之外，流体流动的几何尺寸（管径流动的几何尺寸（管径d d）、）、流体的性质（密度流体的性质（密度和粘度和粘度）对流动形态均有影响。对流动形态均有影响。Re Re 2000 2000，层流（滞流）层流（滞流）2000 2000 Re Re 4000 4000 4000，湍流湍流雷诺将这些影响因素归纳成一个量纲为一的数群，雷诺将这些影响因素归纳成一

29、个量纲为一的数群，以此判断流体的流动型态，称为雷诺数，用以此判断流体的流动型态，称为雷诺数，用ReRe表表示：示：44管内层流与湍流的比较管内层流与湍流的比较 层流时的速度分布曲线层流时的速度分布曲线 湍流时的速度分布曲线湍流时的速度分布曲线 u=0.8umaxu=0.5umax层流底层层流底层451.3.31.3.3流动边界层流动边界层 流体流过平板的边界层流体流过平板的边界层46圆管内进口段边界层的形成示意图圆管内进口段边界层的形成示意图 层流层流:xo/d=0.0575 Re 湍流湍流:xo/d=(50 100)d 471.4 1.4 流体阻力的计算 流体在流经包括流体在流经包括直管、弯

30、头、阀门、三通等管直管、弯头、阀门、三通等管件件组成的管路时，因流动时流体层分子之间会组成的管路时，因流动时流体层分子之间会产生产生内摩擦力内摩擦力，或因壁面变化促使流动的流体，或因壁面变化促使流动的流体内部发生相对运动，均会造成能量损失。内部发生相对运动，均会造成能量损失。流体通过直管的能量损失称为直管阻力损失流体通过直管的能量损失称为直管阻力损失（或沿程阻力损失）（或沿程阻力损失）hl；通过阀门、管件及进、出口时，由于受到局部通过阀门、管件及进、出口时，由于受到局部阻碍而造成的能量损失成为局部阻力损失阻碍而造成的能量损失成为局部阻力损失hf。481.4.11.4.1流体在直管中的流动阻力流

31、体在直管中的流动阻力 4950范宁（范宁（Fanning）公式公式 51摩擦系数摩擦系数=f(Re,管壁粗糙度管壁粗糙度)管壁粗糙度可用绝对粗糙度和相对粗糙度来表示。管壁粗糙度可用绝对粗糙度和相对粗糙度来表示。管壁凸出部分的平均高度，称为绝对粗糙度，以管壁凸出部分的平均高度，称为绝对粗糙度，以表示。绝对粗糙度与管内径的比值表示。绝对粗糙度与管内径的比值/d d，称为相对称为相对粗糙度。粗糙度。52 摩擦系数的确定摩擦系数的确定摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度的关系摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度的关系 53(1)(1)层流时的摩擦系数层流时的摩擦系数 层流时摩擦阻力系数层流时摩擦阻力系数计算式的推导计

32、算式的推导 哈根哈根泊肃叶公式泊肃叶公式 54（2）湍流时的摩擦系数湍流时的摩擦系数 工程计算中常须通过实验用量纲分析来建立某些条件工程计算中常须通过实验用量纲分析来建立某些条件下的经验关联式下的经验关联式 对于光滑管道当对于光滑管道当Re=（3100）103 时，时，值可值可用柏拉修斯（用柏拉修斯（Blasius）公式计算）公式计算:对于粗糙管（钢管或铁管），对于粗糙管（钢管或铁管），Re=（33000）10103 3的范围内，也可用我国化工专家顾毓的范围内，也可用我国化工专家顾毓珍教授提出的关联式计算珍教授提出的关联式计算:55 对于非圆形管道中的流体流动，当求算对于非圆形管道中的流体流动

33、，当求算和阻力和阻力损失时，应将上述各公式中的损失时，应将上述各公式中的d d按下式计算的当量按下式计算的当量直径直径dede再代入进行计算。再代入进行计算。如外管内径为如外管内径为D，内管外径为，内管外径为d的环形通道，其当量的环形通道，其当量直径为直径为：对于边长分别为对于边长分别为a和和b的矩形通道，则的矩形通道，则 561.4.21.4.2局部阻力局部阻力 流体流经管件流体流经管件(阀门，弯头，三通等阀门，弯头，三通等)及及进、出口时因受到局部障碍所产生的局部能进、出口时因受到局部障碍所产生的局部能量损失。量损失。57阻力系数法阻力系数法 近似地认为克服局部阻力所引起的能近似地认为克服

34、局部阻力所引起的能量损失可以表示成动压头的倍数，即：量损失可以表示成动压头的倍数，即：局部阻力系数局部阻力系数 由实验确定由实验确定 58表表1-2 1-2 湍流时管件和阀门的局部阻力系数湍流时管件和阀门的局部阻力系数值值 59当量长度法当量长度法:将流体流经阀门、管件所产生的局部阻力，将流体流经阀门、管件所产生的局部阻力，折算成流体流过与其相当长度的直管所造成折算成流体流过与其相当长度的直管所造成的阻力损失。这一直管长度，称为当量长度的阻力损失。这一直管长度，称为当量长度le。60图图管件管件与阀与阀门的门的当量当量长度长度共线共线图图 61表表1-3 1-3 管件与阀门的阻力系数与当量长度

35、数据管件与阀门的阻力系数与当量长度数据(适用于湍流适用于湍流)62例：将密度为例：将密度为1100kgm3 的溶液用泵从反应器输送到高位槽的溶液用泵从反应器输送到高位槽（附图）。输送量为（附图）。输送量为2104 kg h1，反应器液面上方压强为反应器液面上方压强为2.67104Pa（真空度），高位槽液面上方通大气。管道为真空度），高位槽液面上方通大气。管道为57mm3.5mm的钢管，管路总长为的钢管，管路总长为45m,管路中有两个全开管路中有两个全开的闸阀，一个文丘里流量计，五个标准弯头，反应器液面距的闸阀，一个文丘里流量计，五个标准弯头，反应器液面距管路出口的垂直距离为管路出口的垂直距离为

36、15m。已知该溶液的粘度为已知该溶液的粘度为6.3103Pas，管壁的绝对粗糙度可取为管壁的绝对粗糙度可取为0.3mm。若该泵的效率为若该泵的效率为0.65,求泵的轴功率。求泵的轴功率。63 z1=0,u1=0,p1=-2.67 104 Pa（表压表压）z2=15 m,p2=0(表压表压)解：如图所示，以反应器解：如图所示，以反应器液面为液面为1-1截面，高位槽液截面，高位槽液面为面为2-2截面，并以截面，并以1-1截面截面为基准面，在两截面间列为基准面，在两截面间列伯努利方程伯努利方程:64若要求算若要求算hf，需先求出，需先求出，为此，须确定管内流体的流动形态。，为此，须确定管内流体的流动

37、形态。湍流湍流 查图得查图得=0.037=0.037 65采用当量长度法计算采用当量长度法计算:查图全开闸阀查图全开闸阀2 2个个:lele=0.35m2=0.7m=0.35m2=0.7m标准弯头标准弯头5 5个个:lele=15m5=7.5m=15m5=7.5m；1 1个文丘里流量计个文丘里流量计,查手册查手册,le/dle/d=12=12，代入得，代入得=31.2m液柱液柱 =17001700W，2615W2615W66例：粘度为例：粘度为0.030Pas，密度为密度为900kgm3的液体自容的液体自容器器A流过内径为流过内径为40mm的管路进入容器的管路进入容器B。两容器均两容器均为敞口，且液面可视为不变。管路中装有一个阀门，为敞口，且液面可视为不变。管路中装有一个阀门，阀前管长为阀前管长为50m，阀后管长为阀后管长为20m（均包括局部阻力均包括局部阻力在内的当量长度）。当阀关闭时，阀前后压力表读在内的当量长度）。当阀关闭时，阀前后压力表读数分别为数分别为8.83104Pa与与4.42104Pa。现将阀门打开现将阀门打开1/4开度，此时阀门阻力的当量长度为开度，此时阀门阻力的当量长度为30m，试求：试求：(1)管路中流体的质量流量；管路中流体的质量流量；(2)阀前后压力表的读阀前后压力表的读数为多少（已知流体流动型态为层流）？数为多少（已知流体流动型态为层流）？676869