第一章：食品工程原理课件流体流动(定稿).ppt

（二）孔板流量计 1、用途：用于测量流体的体积流量。 2、原理与结构 见下图 3、特点 优点：简单、易制，调整孔板方便。 缺点：孔板边缘易腐蚀、磨损，流体流过后能量损失较大。 2 1 R A1 A0 A2 缩脉：流体截面的最小处。 原理图 孔板流量计 （三）文丘里流量计 1、用途： 用于测量流体的体积流量。 2、原理与结构 见书44页1-39图 3、优点：流体流过后能量损失较小。 4、缺点：需精细加工，造价高。 文丘里流量计 （四）转子流量计 1、用途：用于测量流体的体积流量。 2、结构：锥形玻璃管和转子 3、原理：转子上下的压差与转子的净重力，流量增大，转子上升后稳定。 4、特点：简单、精度高、阻力小、测量范围宽，但需校正。 注：流体的流动方向。 转子流量计 λ—摩擦因数（friction coefficient） 是量纲一的常数 范宁（Fanning）公式 (J/Kg) 另两种直管阻力表示式 压头损失 (m) 压力损失 (Pa) 1.8B 层流的摩擦因数 压力损失 与范宁公式对照 层流摩擦因数的 理论公式 (P35例题） (Pa) (J/kg) 1.8C 湍流的摩擦因数 湍流复杂，影响摩擦因数的变量较多。工程研究 中，只能通过实验建立经验关系式。 研究此类工程问题，为减少实验次数，简化数据 关联工作，经常用量纲分析法（dimensional analysis) ， 建立特征数方程。 1.量纲分析法 因次一致性原则 物理方程各量代以量纲式， 方程两边相同基本量的量纲指数（因次）相等。 π定理 特征数数目=物理量数目－基本量数目 ε—管子的绝对粗糙度，m。 各物理量的量纲为： dimp = ML-1T-2 dimd = L diml = L dimu = LT-1 dimρ=ML-3 dimμ =ML-1T-1 dimε= L 各量的量纲代入下式： 得 ML-1T-2=kLaLb(LT-1)c(ML-3)d(ML-1T-1)eLf ML-1T-2=kMd+eLa+b+c-3d-e+f T-c-e 按因次一致性原则： 对M 1 = d+e 对L -1 = a+b+c-3d-e+f 对T -2 = -c-e a,c,d可表示为b,e,f 的函数 d=1-e c=2-e a=-b-e-f d=1-e c=2-e a=-b-e-f 将指数相同的物理量并在一起： 式中包含4个量纲一的特征数（符合π定理）： 欧拉数 压力损失/惯性力 雷诺数 Re = duρ/μ 惯性力/粘性力 相对粗糙度 ε/d 长径比 l/d 实验证明 即 b=1 与下式比较： 可得 即 对光滑管, ε≈ 0, 即λ只与Re有关 常用光滑管摩擦因数的公式： 对粗糙管，根据已知Re和ε/d值，由摩擦因数图 求λ最为适用。 适用范围：Re=2500~105 2.摩擦因数图 1944年Moody按式 据实验数据绘制 层流区 过渡区 湍流区 完全湍流，粗糙管 光滑管 Re ?/d ? ?-关联图 摩擦因数图的分区 A.层流区 （Re2000） 此区域流体作层流 流动， λ与管壁面的 粗糙度无关，而与Re成直线关系，λ=64/Re A B.过渡区（2000 Re4000） 通常是将湍流时相应的曲线延伸查取λ值 B C.湍流区（Re4000） 摩擦因数λ是Re和管壁面相对粗糙度ε/d 的函数。 C D.完全湍流区 （图中虚线以上的区域） 曲线近乎水平直线，λ值基本上不随Re而变化。 D 例题解析 例1-9 (P38) 在内径为100mm的无缝钢管中输送一种溶液，其流速是1.8m/s，溶液的密度是1100kg/m3，黏度是2.1mPa·s。试求每100m长无缝钢管的压力损失。倘若由于管子腐蚀，其绝对粗糙度增至原来的10倍，管内压力损失增大的百分率是多少？ 三、管内流体流动的局部阻力 （一）管路系统 1、组成：由管、管件、阀门以及输送机械等组成的。 2、作用：将生产设备连接起来，担负输送任务。 常见管路系统 （二）局部阻力的产生 流体流经管件时，其速度的大小、方向等发生变化，出现漩涡，内摩擦力增大，形成局部阻力。 局部阻力以湍流为主，层流很少见，因为层流流体受阻后一般不能保持原有的流动状态。 常见的局部阻力有： 突扩 突缩 弯头 三通 （三）计算方法 ?为局部阻力系数。由实验得出，可查表或图。 总阻力：∑hf=hf+ ∑hf’=(λl/