化工原理第一章第三节和第四节.ppt

四、边界层的概念 流速降为未受影响流速的99%以内的区域 。 一、流体在直管中的流动阻力 1、计算圆形直管阻力的通式 二、局部阻力损失 1、局部阻力损失的计算 1）阻力系数法 2）当量长度法 le为管件的当量长度。 c）管件与阀门 不同管件与阀门的局部阻力系数可从手册中查取。 管件与阀门的当量长度由试验测定，湍流时，可查共线图。 管路系统中总能量损失=直管阻力+局部阻力 对直径相同的管段： 三、管路的总能量损失 例：用泵把20℃的苯从地下储罐送到高位槽，流量为300 l/min。高位槽液面比储罐液面高10m。泵吸入管路用φ89×4mm的无缝钢管，直管长为15m，管路上装有一个底阀（可粗略的按旋启式止回阀全开时计）、一个标准弯头；泵排出管用φ57×3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准弯头。储罐及高位槽液面上方均为大气压。设储罐液面维持恒定。试求泵的轴功率。设泵的效率为70%。 分析： 求泵的轴功率 柏努利方程 △Z、△u、△P已知 求∑hf 管径不同 吸入管路 排出管路 范宁公式 l、d已知 求λ 求Re、ε/d 摩擦因数图 当量长度 阻力系数 查图 解：取储罐液面为上游截面1-1，高位槽液面为下游截面2-2， 并以截面1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。 式中： （1）吸入管路上的能量损失 式中 管件、阀门的当量长度为 底阀(按旋转式止回阀全开时计） 6.3m 标准弯头 2.7m 进口阻力系数 ξc=0.5 苯的密度为880kg/m3，粘度为6.5×10-4Pa·s 取管壁的绝对粗糙度ε=0.3mm，ε/d=0.3/81=0.0037， 查得λ=0.029 （2）排出管路上的能量损失 ∑hf,b 式中: 管件、阀门的当量长度分别为： 全开的闸阀 0.33m 全开的截止阀 17m 三个标准弯头 1.6×3=4.8 m 出口阻力系数 ξe=1 仍取管壁的绝对粗糙度ε=0.3mm，ε/d=0.3/50=0.006， 查得λ=0.0313 （3）管路系统的总能量损失: 苯的质量流量为： 泵的有效功率为： 泵的轴功率为： * * 第一章 流体流动 第三节 流体的流动现象 雷诺数Re Re是一个没有单位，没有因次的纯数，称为准数或无因次数群 计算Re时，一定要注意各个物理量的单位必须统一 雷诺准数可以判断流型 流体在圆形直管内流动时： 流体的流动类型属于滞流 流体的流动类型属于湍流 可能是滞流，也可能是湍流 边界层： 1、边界层的形成 边界层区 主流区 2、边界层的发展 1）流体在平板上的流动 对于滞流边界层： 对于湍流边界层： 边界层内的流动为滞流 ； 边界层内的流动为湍流； 在平板前缘处，x=0，则δ=0。随着流动路程的增长，边界层逐渐增厚；随着流体的粘度减小，边界层逐渐减薄 2）流体在圆形直管进口段内的流动 流体在圆管内流动时，边界层汇合处与管入口的距离x0称作进口段长度，或稳定段长度。 一般滞流时通常取稳定段长度x0=(50-100)d，湍流时稳定段长度约为(40-50)d。 3、边界层的分离 A点 流速为零 压强最大 驻点 加速减压 B点(u→max，p→min) 减速加压 C点(u=0，p→max) 边界层分离 由此可见： 流道扩大时必造成逆压强梯度，逆压强梯度容易造成边界层的分离 边界层分离造成大量漩涡，大大增加机械能消耗 摩擦阻力：流体沿着壁面流过时的阻力。 形体阻力：由于固体表面形状而造成边界层分离所引起的能量损耗。 局部阻力：摩擦阻力与形体阻力之和。 第四节 流体在管内的流动阻力 一、流体在直管中的流动阻力 二、管路上的局部阻力 三、管路系统中的总能量损失 ——