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第三章 流体流动与输送 第一 节、基本概念 m- 质量Kg;； V-流体体积m3； 其它单位：atm、bar(巴)、Kgf/cm2、液柱高度等 3．绝对压强、表压强和真空度 流速: u 单位：m/s; u = qv / A 一、牛顿粘性定律 二、 流体的粘度 由牛顿粘性定律表达式得: 定态流动与非定态流动 2、流体定态流动过程的物料衡算—连续性方程 从连续性方程可以看出：流速与管道直径平方成反比，直径越大，流速越小，反之，流速越大。 1-2-4 能量衡算 一、流体流动时的具有的能量 上式称为理想流体的柏努利衡算式。 其中： He—泵的压头，m（外界提供的能量） ∑hf—损失压头，m（流动过程中损失的能量） 4、静止流体：We=0, ∑hf =0，与静力学方程相同（柏努利方程在静止状态的应用） 二、流体静力学基本方程式 ρg(Z1-Z2)A+ A(Z1-Z2) ρg+paA=ρgZ2A 二、流体静力学基本方程式的应用 一、 流体静力学方程的应用条件： (P1-P2）A=(ρi-ρ)Rg 倒置U形管压差计 如图 双液体U管压差计 孔板流量计、 文丘里流量计 习题： 例六、如图所示，管路由一段内径60mm的管1，一段内径100mm的管2及两段内径50mm的分支管3a、3b连接而成。水以2.55×10-3m3/s的体积流量自左侧入口送入，若在两段分支管内的体积流量相等，试求各段管内的流速。 例七、桶中的水经虹吸管流出，如图所示， 设流动阻力可以不计，求管内水的流速，又求截面A、B、C三处的静压力，管径不变，大气压力为101.3KPa。 例八、水平通风管道某处的直径300mm，为了粗略估计其中空气的流量，在锥形接头两端各引出一个测压口与U形管压差计相连，用水作指示液测得读数为R=40mm。设空气流过锥形接头的阻力可以忽略，求空气的体积流量。空气的密度为1.2Kg/m3 第三节 管内流体流动的阻力 一、牛顿粘性定律 二、 流体的粘度 粘度与温度的关系： 液体：T↑μ↓; 气体T↑μ↑ 1-3-2 流动类型与雷诺准数 雷诺实验示意图 Re≤2000 滞流; Re=2000 ∽4000 过渡区 Re≥4000 湍流; 湍流时由于流体质点的剧 烈的碰撞 与混合，使截面上 靠管心部分各点速度彼此扯 平。 流速可能为零。 1-3-5 边界层的概念 式中： hf – 直管阻力损失 J/Kg； hl- 局部阻力损失 J/Kg 绝对粗糟度ε ：壁面凸出部分的平均高度。 某些工业管道的绝对粗糙度 如 新的铸铁管 0.3mm 旧的铸铁 0.85mm 相对粗糟度：绝对粗糟度与管径的比值 ε/d 四 湍流时的摩擦系数与因次分析 1-4-2 管路上的局部阻力系数计算 例题1 已知：流量300l/min、ΔZ=10m,p=0,吸人管:Φ89×4mm、L=15m，一个底阀、 一个弯头,排出管：Φ57×3.5mm、 L=50m，一个闸阀、一个截止阀、 三个弯头 .求泵的轴功率 N=? (效率为70%) 例题3 已知：Vh=3600m3/h, t=50℃, p1=30mmH2O, L+∑Le=50m(不包括进、 出口),d=250mm,e=0.15mm, △Z=20m, 填料△Pf=200mmH2O， Pa=1atm 。 试求：Ne=? 流体输送机械 二、离心泵的工作原理 启动步骤：1泵内灌满液体，2关出口阀，3开泵(开出口阀)： 离心泵的流量Q是指离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体体积，常用单位为 L/S 或 m3/h；离心泵的流量与泵的结构，尺寸(主要为叶轮直径和宽度)及转速等有关。 轴功率大于有效功率，二者之比称为效率，用? 表示，即 ?=(Ne/N)?100% ?小于1，离心泵在输送液体过程中存在能量损失，主要有三种： (1)容积损失 容积损失是指泵的泄漏所造成的损失，容积损失可由容积效率?V表示。 ’ (2)机械损失 由机械摩擦而引起的能量损失称为机械损失；用机械效率?m来反映这种损失； (3)水力损失 粘性液体流经叶轮通道和蜗壳时产生的摩擦阻力以及在泵局部处而产生的局部阻力，统称为水力损失。这种损失可用水力效率?h来反映。 离心泵的效率反映上述三项能量损失的总和，故又称为总效率 离心泵的效率在某一流量下为最高，而小于或大于