第2章 流体流动.ppt

（2）容器相对位置的确定 例3－2 采用虹吸管从高位槽向反应釜中加料。高位槽和反应釜均与大气相通。要求物料在管内以 1.05 m·s-1的速度流动。若料液在管内流动时的能量损失为 2.25 J·N-1，试求高位槽的液面应比虹吸管的出口高出多少米才能满足加料要求？ 解：作示意图， 取高位槽的液面为截面1—1’，虹吸管的出口内侧为截面2—2’，并取截面2—2’为基准水平面。 Z1+ u12/(2 g)+p1/(ρg) +He=Z2+u22/(2g)+p2/(ρg)+hf 式中Z1=h，u1 =0 p1=0(表压)，He =0； Z2＝0，u2=1.05 m·s-1，p2=0（表压），h f＝2.25 J·N-1 在两截面间列出柏努利方程式： 代入柏努利方程式，并简化得： h＝1.052 m2·s-2/2×9.81 m·s-2＋2.25m＝2.31m 即高位槽液面应比虹吸管的出口高2.31m，才能满足加料的要求。 （3）送料用压缩空气的压力的确定 （4）流体输送设备所需功率的确定 例3-4 用离心泵将贮槽中的料液输送到蒸发器内，敞口贮槽内液面维持恒定。已知料液的密度为 1200 kg·m-3，蒸发器上部的蒸发室内操作压力为 200 mm Hg(真空度)，蒸发器进料口高于贮槽内的液面 15 m，输送管道的直径为 ф68 min× 4mm，送液量为 20 m3·h-1。设溶液流经全部管路的能量损失为12.23 J·N-1(不包括出口的能量损失)，若泵的效率为60％，试求泵的功率。 式中 ZI=0，ul≈0，p 1＝0（表压）；Z2＝15 m， 因为 qv＝20/3600＝15.56×10-3m3·s-1 S＝（0.0682×0.004）2m2/4 ＝2.83 × 10-3 m2 故 u2＝qv/S＝15.56 × 10-3m3·S-1/2.83 × 10－3m2 =1.97 m·s-1 又 p2 ＝200 ×１.013 × 105/760 = 2.67 × 104Pa（真空度） = -2.67 × 104Pa（表压） 解：取贮槽液面为截面1—1’，管路出口内侧为截面2—2’，并以截面1一l’为基准水平面。在截面1—1’和截面2—2’之间进行能量衡算，有： Z1+ u12/(2 g)+p1/(ρg) +He=Z2+u22/(2g)+p2/(ρg)+f Ne＝qmgHe＝qvgHe=1200 kg·m-3×5.56×10－3 m3·s-1×9.81m/s2×25.16m ＝1.65×103W＝1.65kw ∑ｈf＝12.23 J·N-1 将上列各数值代入拍努利方程式得： He＝15 m＋1.9722m2·s-2/(2×9.81m·s-1)-2.67×104kg·s -2·m-1/(1200×9.81 kg·s-2·m-2) + 12.23 m ＝25.16 m液柱 泵的理论功率： 实际功率：Na=Ne/η=1.65kw/0.60=2.75 kw 2.3 流体压力和流量的测量 化工生产中，为了监视和控制工艺过程，实时测量流体性能参数, 所用测量仪表有不同的类型。 1.流体压力的测量 1.U管压差计（U-tube manometer） 根据流体静力学基本方程式可得 于是 上式化简，得 若被测流体为气体，由于气体的密度比指示液的密度小得多，气体的密度可以忽略，于是 若U管的一端与被测流体连接，另一端与大气相通，此时读数反映的是被测流体的表压力。 （2）倒置U形管压力计 倒置U形管压力计结构如上图所示。 （3）微差压力计 为测量微小压力差，常采用微差压力计。用于气体系统的测量。结构如下图所示 若两种指示液的密度分别为ρ，ρl和ρ2，两测压点之间的压力差为： p＝p2－pl=(ρ1-ρ2)gR 上述各压力计构造简单，测压准确，在实验室有广泛的应用。 2．流体流量的测定 利用流体机械能相互转换原理设计的流体流量测量仪表有孔板流量计，文丘里流量计和转子流量计等。 （1）孔板流量计 孔板流量计的结构简单，如图所示。 设流体的密度不变，在孔板前导管上取一截面1－1’，孔板后取另一截面2—2’，列出两截面之间能量衡算式： 式中：u1——流体通过孔板前的流速，即流体在管道中的流速，m·s-1； u2——流体通过孔板时的流速，m·s-1； p1——流体在管道中的静压力，Pa； p2——流体通过孔板时的压力Pa