化学工业出版社《化工原理》第1章 流体流动讲解.ppt

第一章 流体流动 第二节 管内流体流动的基本方程 第四节 管内流体流动的摩擦阻力损失 第五节 管路计算 第六节 流量的测定 已知：流量qV，管子?、l，管件和阀门 ，供液点z1. p1，需液点的z2.p2，输送机械W 等； 求：管径d。 （3）管径计算 用试差法解决。 （三）阻力对管内流动的影响 pA pB pa F 1 1? 2 2? A B 阀门F开度减小时： （1）阀关小，阀门局部阻力系数?↑ → hf,A-B ↑ →流速u↓ →即流量↓； （2）在1-A之间，由于流速u↓→ hf,1-A ↓ →pA ↑ ； （3）在B-2之间，由于流速u↓→ hf,B-2 ↓ →pB ↓ 。 结论： （1）当阀门关小时，其局部阻力增大，将使管路中流量下降； （2）下游阻力的增大使上游压力上升； （3）上游阻力的增大使下游压力下降。 可见，管路中任一处的变化，必将带来总体的变化，因此必须将管路系统当作整体考虑。 二、复杂管路 （一）并联管路 A qV qV1 qV2 qV3 B 1. 特点： （1）主管中的流量为并联的各支路流量之和； （2）并联管路中各支路的能量损失均相等。 不可压缩流体 注意：计算并联管路阻力时，仅取其中一支路即 可，不能重复计算。 2. 流量分配 而 支管越长、管径越小、阻力系数越大——流量越小； 反之 ——流量越大。 C O A B 分支管路 C O A B 汇合管路 （二）分支管路与汇合管路 特点： （1）主管中的流量为各支路流量之和； 不可压缩性流体 （2）流体在各支管流动终了时的总机械能与能量损失之和相等。 一、测速管（皮托管） （一）结构 （二）原理 内管A处 外管B处 点速度： 即 讨论： （1）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布曲线； （三）安装 （1）测量点位于均匀流段，上、下游各有50d直管距离； （2）皮托管管口截面严格垂直于流动方向； （3）皮托管外径d0不应超过管内径d的1/50，即d0d/50 。 （2）流量的求取： 由速度分布曲线积分 测管中心最大流速，由 求平均流速，再计算流量。 （一）结构与原理 二、孔板流量计 在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂不计能量损失 变形得 （二）流量方程 问题：（1）实际有能量损失； （2）缩脉处A2未知。 解决方法：用孔口速度u0替代缩脉处速度u2，引入 校正系数 C。 由连续性方程 令 体积流量 质量流量 则 ?——流量系数（孔流系数） A0——孔面积。 讨论： （1）特点： 恒截面、变压差——差压式流量计 （2）流量系数? 对于取压方式、结构尺寸、加工状况均已规定的标准孔板 Re是以管道的内径D计算的雷诺数 当Re Re临界时， 一般 ?=0.6~0.7 Re临界值 （三）安装及优缺点 （1）安装在稳定流段，上游 l 10d，下游l 5d； （2）结构简单，制造与安装方便 ； （3）能量损失较大 。 三、文丘里流量计 属差压式流量计； 能量损失小，造价高。 CV——流量系数（0.98～0.99） A0——喉管处截面积 四、转子流量计 （一）结构与原理 从转子的悬浮高度直接读取流量数值。 （二）流量方程 转子受力平衡 即 仿孔板流量计 CR——流量系数 体积流量 （1）特点： 恒压差、恒流速、变截面——截面式流量计。 讨论： （2）刻度换算 标定流体：20℃水（?＝1000kg/m3 ） 20℃、101.3kPa下空气（? ＝1.2kg/m3） CR相同, 同刻度时 式中：1——标定流体； 2——被测流体。 气体转子流量计 （三）安装及优缺点 （1）永远垂直安装，且下进、上出，安装支路，以便于检修。 （2）读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测量精度较高； （3）玻璃管不能经受高温和高压，在安装使用过程中玻璃容易破碎。 流体在水平等径直管中作定态流动。 若管道为倾斜管，则 流体的流动阻力表现为静压能的减少； 水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。 （二）直管阻力的通式 由于压力差而产生的推动力： 流体的摩擦力： 令 定态流动时 ——直管阻力通式（范宁Fanning公式） 其它形