化工原理--流体流动-.ppt

第一章 流体流动 1）连续性假设 2）流体运动的描述方法 3）定态流动（稳定流动，定常流动） 1）表面力 与流体的表面积成正比。若取流体中任一微小的平 面，作用于其上的表面力可分为： ①垂直与表面的力P ，称为压力。单位面积上所受的压 力称为压强p 。 1MPa（兆帕）＝106Pa（帕斯卡） 注意：国内许多教材习惯上把压强称为压力。 3）剪应力 此式即著名的牛顿粘性定律。 式中：μ—流体的粘度 Pa.s（N.s/m2）； du/dy—法向速度梯度(1/s)。 不同之一： 固体表面的剪应力τ∝ 剪切变形（角变形）dθ； 流体内部的剪应力τ∝ 剪切变形速率（角变形速 率）：dθ/dt=du/dy （见图1－3）。 根据牛顿粘性定律，对一定τ，μ ↑，du/dy↓； μ↓，du/dy↑。 ③粘度μ的单位及换算关系 1.1.3 流体流动中的机械能 流体中的能量包括：内能、位能、动能、压强能。 　　机械能（位能、动能、压强能）在流动过程可以互 相转换，亦可转变为热或流体的内能。但热和内能在流 体流动过程不能直接转变为机械能而用于流体输送。 2）位能 　　在重力场中，液体高于某基准面所具有的能量称为 液体的位能。液体在距离基准面高度为 z 时的位能相当 于流体从基准面提升高度为 z 时重力对液体所作的功。 　　单位质量流体所具有的位能gz 1.2 流体静力学基本原理 3）普通 U 型管压差计（Simple manometer） 4）倒置 U 型管压差计（Up-side down manometer） 5）倾斜 U 型管压差计（Inclined manometer） 6）双液体 U 形管压差计（Two-liquid manometer） ②流体在平板上流动时的边界层 1.5.1两种阻力损失 1.6 局部阻力损失 当量长度共线图的使用 流体输送管路计算步骤： 1.6.2 复杂管路计算 1.7 流速和流量的测定 3）毕托管的安装 3）孔板流量计的安装 1.7.3 转子流量计（Rotameter） ——测量流体体积流量 转子所受重力Wf = rf g Vf 3）转子流量计的刻度换算 4）转子流量计的安装 分支管路所需的外加能量he可根据上式计算，不同的分支算出的结果不一样，我们应该取哪一个呢？ 应该由远到近,分别求出满足各支管输送要求的 he，然后加以比较，取其中最大的he作为确定输送机械功率N的依据。这样确定的 he 对需要能量较小的支路而言太大, 此时可通过该支路上的阀门进行调节，让多余的能量消耗在阀门上。 若分支管路AO间没有泵，则式中he=0。由高位槽A向B、C两个设备送液就属于这种情况，此时所需高位槽的液面高度ZA（或PA）亦按输送要求高的支路确定。 2）并联管路 若上述分支管路的B、C两端合二为一，再往前延伸，便成为并联管路，如图1－49所示。 特点： ①主管的流量等于各支管流量之和。 ②各支管的阻力损失相等。 各支管的阻力损失：在分流点O和汇合点Q处两截面可以列机械能衡算式得 比较上面三式可知： 即并联管路各支管阻力损失相等，这是并联管路的主要特征。 即单位质量流体从O→Q，不论通过哪一支管，阻力损失应是相等的。 若O、Q点在同一水平面上，且O、Q处管径相等， 则 并联管路各支管流动阻力损失相等，那么各支路的流量是否相等呢？或者说各支路流量得关系又如何？与什么有关？ 复杂管路计算的注意事项： ①在设计计算分支管路所需能量时，为了保证将流体输送至需用能量最大的支管，就需要按照耗用能量最大的那支管路计算。通常是从最远的支管开始，由远及近，依次进行各支管的计算。在按已知的流量和管路（管路上阀门全开）计算出的能量不等时，应取能量最大者为依据。 ②在计算管路的总阻力时，如果管路上有并联管路存在，则总阻力损失应为主管部分与并联部分的串联阻力损失。在计算并联管路的阻力时，只需考虑其中任一管段的阻力即可，绝不能将并联的各段阻力全部加在一起，以作为并联管路的阻力。 1.7.1 毕托管（皮托管）1）毕托管的测速原理 利用动能转换为静压能来测定 点1处的流速(点速)。 点1处：p1 , u1；点2处：p2, u2 若忽略∑hf，以管道中心为基准， 在点1与驻点2之间列贝努力方程： p1/ρ +u12/2 = p2/ρ +u22/2 ∵U管内充满了被测流体，∴u2=0 p2/ρ = p1/ρ +u12/2 →冲压能：