流体的流动精选PPT.ppt

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1、流体的流动第1页，此课件共46页哦压强（压力）N/mPa 1atm1.01325105Pa=760mmHg绝对压力：符合压力定义表压：表压绝对压力大气压真空度：真空度大气压绝对压力v二、流体的压力二、流体的压力第2页，此课件共46页哦v三、流体的密度三、流体的密度液体的密度气体的密度 （理想气体）混合液体的密度混合气体的密度第3页，此课件共46页哦1牛顿粘性定律内摩擦力F：-比例系数，动力粘度 速度梯度 令 单位面积上的内摩擦力,过称剪应力 单位速度梯度的剪应力 v四、流体的粘度四、流体的粘度第4页，此课件共46页哦运动粘度 m2/s由流体的性质决定，温度影响大 混合气体：混合液体：混合物的粘

2、度：第5页，此课件共46页哦2牛顿性流体与非牛顿性流体牛顿性流体：符合牛顿粘性定律非牛顿性流体：不符合牛顿粘性定律 流变学研究假塑性液体假塑性液体牛顿性液体牛顿性液体涨塑性液体涨塑性液体宾汉塑性液体宾汉塑性液体du/dy第6页，此课件共46页哦一、流体静力学基本方程二、流体静力学基本方程的应用压力测量：U型管液柱压差计U型管 （*通常充满待测液体，注意两接口是否在同一水平线上）倒U型 何时用倒U型管？简化的U型管2 流体静力学第7页，此课件共46页哦斜管压差计 微差压差计第8页，此课件共46页哦液面测定：确定液封高度第9页，此课件共46页哦3 流体动力学一流量与流速1.流量流量 体积流量 质量

3、流量 2.流速流速 平均流速 m/s A为截面积 质量流速 Kg/s.m2第10页，此课件共46页哦 管径初选管径初选 u在一个合适的范围内焊接钢管：1/2英寸 外径21.25mm 公称直径 3/4英寸 外径26.75mm无缝钢管：1084mm：外径108mm，管壁4mm 二稳定流动和不稳定流动 （定常流动和不定常流动）（定态流动和非定态流动）流速、压力等参数不随时间变化稳定流动 稳定流动不稳定流动附录十一第11页，此课件共46页哦三连续性方程无流体损失 质量守恒即:例:图示管路中，流体作稳定流动。问：A,B两截面：（1）静压头哪个大？为什么？（2）体积流量哪个大？为什么？（3）质量流量哪个大

4、？为什么？（不计阻力）AB第12页，此课件共46页哦四伯努利方程1理想流体的伯努利方程理想流体的伯努利方程不可压缩，非粘性 Z1Z21122第13页，此课件共46页哦设在重力场中作定态流动的理想液体中取一细流管，在其上任取两位置a和b，它们相应的横截面面积为S1和S2，以这两个截面之间一段流管内的流体作为研究对象。经过t时间，这段流体由ab位置流到ab位置，质量仍为m。第14页，此课件共46页哦流管内ab两端外的压力对ab段流体作功为由功能原理可得，代入上式，并整理可得 第15页，此课件共46页哦2实际流体的伯努利方程实际流体的伯努利方程单位：m （1）或 单位：J/kg （2）外加压头 压头

5、损失 位压头 动压头 化工中看作机械能守恒：位能、静压能、动能 静压头 看成总机械能的一部分是否合适?如果不合适，说明理由；如果合适，如何理解？第16页，此课件共46页哦3伯努利方程的应用伯努利方程的应用注意：单位单位选合适的研究截面和基准水平面选合适的研究截面和基准水平面确定用确定用绝压绝压或表或表压压 流速和流量的计算流速和流量的计算 如图：高位槽水面距出水管垂直距离6m，流动过程压头损失5.7mH2O。求:每小时输水量。解：取11,22为研究截面6.0 0 0 0 0 0？5.7第17页，此课件共46页哦查表，管外径75.5mm，壁厚3.75mm第18页，此课件共46页哦容器相对位置的计

6、算容器相对位置的计算 例：高位槽和反应器均与大气相通，要求料液1m/s速度流动，管内流动能量损失20J/kg（不包括出口能量损失）。求h。解：选11，22为研究截面（22为出口内侧）管内侧：u(管内侧)=u（管中）不考虑出口能量损失管外侧：u（管外侧）0 考虑出口能量损失gh 0 0 0 0 0 已知 20 第19页，此课件共46页哦 计算泵所需功率计算泵所需功率例：用泵将物料送至塔顶 管内流动损失为3m液柱，液体进入喷嘴前静压为0.3kgf/cm2（表压）1100kg/m3，进口流速1.5m/s求:所需泵的有效功率 1.5 0 0？20 3p20.39.81104N/m2 He24.7m液柱

7、第20页，此课件共46页哦4 管内流体流动现象管内流体流动现象流体在管内流动的速度分布 由粘性引起 存在内摩擦力 第21页，此课件共46页哦一、流体流动类型与雷诺准数一、流体流动类型与雷诺准数流速小：层流（滞流）状态流速大：紊流（湍流）状态2000时 层流4000时 紊流20004000 过渡区Re 雷诺准数无因次群（量纲的因次为0）雷诺实验装置第22页，此课件共46页哦二、流体在圆管内的速度分布二、流体在圆管内的速度分布 1层流时的速度分布第23页，此课件共46页哦取一段长为 l，半径为 r的圆柱体受力分析（水平方向）合力为0 积分 第24页，此课件共46页哦边界条件 rR时 u0抛物线方程

8、 r0时 比较上式与 或 的表达式得：(由柏努利方程求得)第25页，此课件共46页哦2湍流时的速度分布湍流时的速度分布实验观察管内流速(经验公式）：3流动边界层概念流动边界层概念流速降为主体流速99%以内的区域边界层分离第26页，此课件共46页哦5 流体流动的阻力v一管、管件及阀门一管、管件及阀门管管：普通钢管：标称直径无缝钢管：AB mm A：外径 B：壁厚 铸铁管、铝塑管、塑料管、铜管、铅管 光滑管:粗糙管:玻璃管、黄铜管、塑料管 钢管、铸铁管 不锈钢管绝对粗糙度 相对粗糙度 壁面凸出部分的平均高度，以表示。绝对粗糙度与管道直径的比值，即/d。第27页，此课件共46页哦管件管件：改变管路的

9、方向：弯头、三通 连接管路支路：三通、四通 改变管路直径：异径三通、异径直通 堵塞管路：丝堵 连接二管：活接头，管箍第28页，此课件共46页哦阀门阀门:连接方式：承插式连接 焊接 法兰连接 螺纹连接截断阀类主要用于截断或接通介质流。闸阀、截止阀、旋塞等 调节阀类主要用于调节介质的流量、压力等。止回阀类用于阻止介质倒流 分流阀类用于分离、分配或混合介质 安全阀类用于介质超压时的安全保护 第29页，此课件共46页哦v二流体在直管中的阻力二流体在直管中的阻力 水平直管 由受力分析得：令（量纲1）摩擦系数，沿程阻力系数 则 或范宁公式第30页，此课件共46页哦1层流的阻力层流的阻力2湍流的阻力湍流的阻

10、力粗糙管 光滑管 经验公式第31页，此课件共46页哦查图P32页图 壁面的绝对粗糙度壁面的相对粗糙度层流粗糙管完全湍流u？第32页，此课件共46页哦3非圆形直管的阻力非圆形直管的阻力用当量直径de近似计算当量直径：流体流经管道截面积A的4倍除以湿润周边长度对圆形管 对套管 第33页，此课件共46页哦v三局部阻力三局部阻力进出口、弯头、阀门、扩大、缩小1阻力系数法阻力系数法局部阻力系数 突然扩大：突然缩小：流体自容器进入管的入口：=0.5查表 流体自管路进入较大的容器：=1第34页，此课件共46页哦v四总阻力损失计算l 不一定为总长度 例题:P39 例162当量长度法当量长度法 le 当量长度

11、第35页，此课件共46页哦6 管路计算管路计算v一简单管路（l 包括管件的当量长度）还应包括什么？1.已知管长已知管长l,管径管径d,流量流量qv 求h第36页，此课件共46页哦2已知已知h，l，d求u 或 qv比较计算值与估计值。试差法：先估计一个先估计一个值值，求出u,再由u求，（计算）或：先估计一个先估计一个u值值，求出（查出），计算u,比较计算值与估计值。第37页，此课件共46页哦3已知已知h，l，qv求求d*适宜管径：总费用(现值)决定 试差法试差法例例17,18第38页，此课件共46页哦v二复杂管路二复杂管路1并联管路并联管路分支、汇合2分支管路分支管路*oAB可列与可列与O点相关

12、的多个伯努利方程点相关的多个伯努利方程第39页，此课件共46页哦7 流速与流量的测量流速与流量的测量v一测速管毕托管 由 查 u第40页，此课件共46页哦v二孔板流量计A0为开孔面积,C0为流量系数或：第41页，此课件共46页哦v三文丘里流量计文德利管(类似喷嘴)测量气体时 第42页，此课件共46页哦v四、转子流量计四、转子流量计若转子停留在某处而并将 代入上式得(伯努利方程)AR为环隙面积(随转子高度变化)CR为流量系数第43页，此课件共46页哦v例:1题附图图示吸液装置中，吸入管尺寸为322.5mm,管的下端位于水面下2m，并装有底阀及拦污网，该处的局部压头损失为8u2/2g。若截面2-2

13、处的真空度为39.2kPa,由1-1截面至2-2截面的压头损失为0.5u2/2g，求：（1）管内水的流速，m/s；（2）管中水的流量，m3/h；（3）吸入中1-1 处的表压。第44页，此课件共46页哦例:用一高位槽向外供水，设高位槽内水深1m（恒定），下接9m垂直管，再接一段水平管输送至远处。输水管内径50mm，总长度100m（包括局部阻力的当量长度），=0.025。试求：（1）管内水的流速；（2）供水量m3/h；（3）若在垂直管部分有一直径1mm的小孔，是否有水从小孔流出？用计算式证明。u=1.98m/s 第45页，此课件共46页哦取值范围:19m则:p3p1以水平直管所在平面为基准面，在高位槽液面和开孔处列伯努利方程第46页，此课件共46页哦