化工原理-第一章 传动课件.pptVIP

1. 流动系统的总能量衡算 （1）衡算范围：内管、1-1’面与2-2’面间。 （2）基准水平面：o-o’平面。 （3）衡算基准：1kg流体。 （4）衡算准则：单位时间进入系统的总能量= 单位时间离开系统的总能量。 1 kg 流体进入系统时输入能量有下面各项： (1)内能——物质内部能量的总和。其单位为 J/kg ； (2)位能——质量为1kg 的流体自基准水平面升举到某高 Z 所作的功，即： 位能=GZ / kg = mgZ / kg 位能单位:[mgZ]/kg=[kg.m/s2.m]/kg=N. m / kg =J / kg (3)动能——流体以一定速度运动时，便具有一定的动能。质量为m，流速为u 的流体所具有动能为： 动能= 动能的单位: /kg =[ ]/kg= N·m /kg=J / kg (4)静压能(流动功)——流体克服静压力所作相应功 根据能量守恒定律，连续稳定流动的能量衡算是以 输入的总能量=输出的总能量为依据 。 将上式代入机械能守恒方程得： 于是(1-25)式可改写为： 利用管壁处的边界条件，r＝R时，u＝0 。可得 （1-37） 积分 ∫du= ∫ 0 u R r Δp 2ul rdr 式(1-37)为速度分布微分方程式。由此式可知，速度分布为抛物线形状。 当r =0 时，则 （1-37） dr r R r dr r u udS dV p ) ( 2 ) 2 ( 2 2 - = =ud(pr2 ) = = D p p R dr r u R u r P1 F P2 l 1 1 2 2 2 流量 l 4 m l p R R l p r V dr r R dV V m p m p 8 0 2 2 4 2 0 4 ) ( D D = - = =∫ 1-38 哈根-泊肃叶定律 ∫ 3 平均流速 4 切应力 max 2 1 8 2 8 4 2 u u l p R R R V l p R = = = = D D m p p m p V S = 2 4 2 l p R D m umax = t = -m du dr = 2l D pr t0 = 当 r = R 管壁处切应力 D p= 8m lu R 2 由平均流速： 2l D pR ——哈根方程 A F t0 = D p pR 2 = = ( 2 p Rl ) 流体作用在管壁上的总摩擦力： 2l D pR = 8m lu 5 管内沿程能量损失 （1）压强损失(△p –单位Pa ) 由于流体与管壁以及流体本身的内部摩擦，使得流体能量沿流动方向逐渐降低---能量损失。可用压强损失和水头损失。 l p R m p 8 4 D V= D p = 8m lV p R4 128m lV p d 4 = 将 代入上式 （2）水头损失( hf –单位m) ——管路两端压强之差 湍流：除沿轴向的运动外，在径向上还有舜时脉动，从而产生漩涡。 ui ui’ u平均 θ θ1 θ2 （二）、流体在圆管中湍流时的速度分布 湍流的速度分布目前还没有理论推导，但有经验公式。 特点： 1 u平均=0.82 umax 2 速度分布有两个区域： 中心(较平坦); 近管壁(速度梯度很大); u壁=0. 3 近管壁有层流底层δ； 4 中间为湍流区； 5 u越大，层流底层越薄； 6 起始段：Xo=(50~100)d x0 滞流 湍流 流体作湍流流动时的剪应力 与流向垂直的脉动速度使得流体产生涡流粘性。 湍流流体内部产生的剪应力τ等于分子粘性（层流粘性）产生的剪应力τ1和涡流产生的剪应力τe之和，即 本节是在上节讨论管内流体流动现象基础上，进一步讨论柏努利方程式中能量损失的计算方法。 第五节 流体流动的阻力 组成：由管、管件、阀门以及输送机械等组成的。 作用：将生产设备连接起来，担负输送任务。 管路系统 当流体流经管和管件、阀门时，为克服流动阻力而消耗能量。因此，在讨论流体在管内的流动阻力时，必需对管、管件以及阀门有所了解。 一、管路系统 分类： 按材料：铸铁管、钢管、特殊钢管、有色金属、塑料管及橡胶管等； 按加工方法：钢管又有有缝与无缝之分； 按颜色：有色金属管又可分为紫钢管、黄铜管、铅管及铝管等。 表示方法：φA×B，其中A指管外径，B指管壁厚度，如φ108×4即管外径为108mm，管壁厚为4mm。 1 管子(pipe) 作用： 改变管道方向(弯头); 连接支管(三通); 改变管径(变形管); 堵塞管道(管堵)。 螺旋接头 卡箍