技师培训教材--流体力学(第五章).ppt

例题：沿直径 d = 200 mm，长 l = 3000 m 的无缝 钢管（? = 0.2 mm）输送密度 ? = 900 kg/m3 的石油。已知流量 q = 27.8?10-3 m3/s，石油 的运动粘度在冬天 ?W = 1.092 ?10-4 m2/s ， 在夏天 ?s = 0.355 ?10-4 m2/s。 试求沿程能量（水头）损失 hl 。 解： 先求出流速，然后判断流态，计算?，再求出 沿程水头损失。 因两季的 ? 不同，则 Re 不同，可能流态不同， 计算 ? 的方法亦不同。 冬季： 流动处于层流状态， 故： 夏季： 为湍流状态。 判断流动阻力区域： 且: 2320 Re 105 故： 或根据 ? / d 和 Re 查莫迪图：? ? 0.038 代入达西公式得： hl ? 22.5 m 例题：离心泵从吸水池抽水。已知抽水量 q = 5.56 l/s 泵的安装高度 H = 5 m，吸水管直径 d = 100 mm 吸水管路的水头损失 hf = 0.25 m 水柱。 试求：离心泵进口断面 2—2 处的真空度 pV 。 解：用伯努利方程求解。 选吸水池水面为 1—1 断面，且作为基准面， 离心泵进口断面为 2—2 断面，列出伯努利方程： 上式中： 则： 变形：若已知最大真空度 pV ， 求离心泵安装位置距 水面的最大高度 Hmax ，且 hf 为待求。 则上式中的 其中 ? 求法： Re ? 流态 ? ? ? 的计算式。 小 结 实际流体与理想流体的不同之处在于实际流体具有 粘性，这在实际流体的伯努利方程中表现为能量（水头） 损失。 本章讲述管中流动的两种形态——层流和湍流；能 量（水头）损失的两种形式——沿程能量（水头）损失 和局部能量（水头）损失及其计算。 本章学习要求： 掌握两种流态和雷诺数的概念及流态的判别方法； 了解圆管层流及湍流的运动规律、速度分布； 掌握管路沿程压强（水头）损失（特别是?）和局部 压强（水头）损失的计算方法。 THERMAL POWER PLANT OF YI ZHENG CHEMICAL FIRBLE CO.,LTD 讨论流体在管道中的流动状态，速度分布规律，流量计算和流动中所产生的能量损失 hf (重点)。 §5-1 雷诺实验 一、层流和湍流（流体在管道中运动时的两种流 动状态） 层流 —— 流体质点无横向运动，互不混杂，层次分明地 沿管轴流动。 湍流 —— 流体质点具有无规则的横向脉动。引起流层 间流体质点的紊乱，相互混杂的流动。 第五章 管中流动 二、雷诺数（流态的判定） 临界雷诺数： Re?c = 13800 层?湍 （上） （金属圆管） Rec = 2320 湍?层 （下） 对于非圆截面管道： —— 水力直径 式中： —— 雷诺数 (无量纲） 式中：S —— 湿周，即过流断面的周界长度。 用下临界雷诺数判别流态（对于光滑金属管）： 当 Re Rec = 2320 层流 当 Re 2320 湍流 雷诺数的物理意义：流体运动时所受到的惯性 力与粘性力之比。 雷诺判据 §5-2 圆管中的层流 讨论层流状态下圆管过流断面上的速度分布、流量计算及沿程水头（压强）损失 hl (?pl)的计算。 一、过流断面上的速度分布 水平放置的等径直圆管内流体作定常层流。从中取出一轴心与管轴重合的微小圆柱流体，分析其在水平方向（x方向）上的受力。 质量力：只有重力，无此方向上的分力 表面力： (1)两端面上的压力： （p1 ? p2) ? r2 = ?p ? r2 由?Fx = 0 得： (2) 圆柱体侧表面上的粘性摩擦力 整理后可得： 对上式积分：