化工原理第一章第四节讲稿修改.ppt

* * * * * * * * * * * 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 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 第 五 节 流体在管内的流动阻力 * ——流动阻力产生的根源 流体具有粘性，流动时存在内部摩擦力. ——流动阻力产生的条件 固定的管壁或其他形状的固体壁面 管路中的阻力 直管阻力 ： 局部阻力： 流体流经一定管径的直管时由于流体的内摩擦而产生的阻力 流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大及缩小等局部地方所引起的阻力。 * 单位质量流体流动时所损失的机械能，J/kg。 单位重量流体流动时所损失的机械能 ，m。 单位体积的流体流动时所损失的机械能 ，Pa 。 是流动阻力引起的压强降。 注意： 与柏努利方程式中两截面间的压强差 的区别 以 表示， * △表示的不是增量，而△P中的△表示增量； 2、一般情况下，△P与△Pf在数值上不相等； 注意： 只是一个符号 ； 并不是两截面间的压强差 1. 3、只有当流体在一段既无外功加入、直径又相同的水平管 内 流动时， △P与压强降△Pf在绝对数值上才相等。 * 一、流体在直管中的流动阻力 1、计算圆形直管阻力的通式 * 垂直作用于截面1-1’上的压力 ： 垂直作用于截面2-2’上的压力 ： 平行作用于流体表面上的摩擦力为 ： * ——圆形直管内能量损失与摩擦应力关系式 与 比较，得： 2、公式的变换 * ? —— 圆形直管阻力所引起能量损失的通式 称为范宁公式。 （ 对于滞流或湍流都适用） λ为无因次的系数，称为摩擦因数 。 * 3、管壁粗糙度对摩擦系数的影响 化工管路 光滑管 粗糙管 玻璃管、黄铜管、塑料管 钢管、铸铁管 管壁粗糙度 绝对粗糙度 相对粗糙度 壁面凸出部分的平均高度， 以ε表示 。 绝对粗糙度与管道直径的比值 即ε /d 。 * * 4. 滞流时的摩擦损失 ——哈根-泊谡叶公式 与范宁公式