华北理工环境工程原理课件03流体流动.pptVIP

第三章 流体流动 ;第三章 流体流动;一、管道系统的质量衡算方程 二、管道系统的能量衡算方程; ;【例题3.1.1】直径为800mm的流化床反应器，底部装有布水板，板上开有直径为10mm的小孔640个。反应器内水的流速为0.5m/s，求水通过分布板小孔的流速。 解：设反应器和小孔中的流速分别为u1、u2，截面积分别为A1、A2，根据不可压缩流体的连续性方程，有 u1 A1＝u2 A2 ;（输出系统的物质的总能量）－（输入系统的物质的总能量） ＝（从外界吸收的热量）－（对外界所作的功） ;1．流体携带的能量;若质量为m、体积为V的流体进入某静压强为p、面积为A的截面，则输入系统的功为;2．与外界交换的能量;;单位质量流体稳定流动过程的总能量衡算式 ;;;机械能 ;以机械能和机械能损失表示能量衡算方程;假设流动为稳态过程。根据热力学第一定律： ;;;?选择输送机械 —— 是单位质量流体对泵或其它输送机械所作的有效功，是选择输送机械的重要依据。;伯努利（Bernoulli）方程 ;当体系无外功，且处于静止状态时， ;不同衡算基准时机械能衡算方程的型式;? 以1N流体为基准时;应用要点;解：先假设没有药剂被吸入管道，此时在截面1-1和截面2-2之间列伯努利方程：;压力以绝压表示，则;1、应用管道系统的质量衡算确定不同管道截面的流速； 2、利用（拓展的）伯努利方程计算流速、压力等物理量； 3、判断流体的流向； 4、管道中流体流动需要的功率。;一、流体的流动状态 二、流体流动的内摩擦力;层流（滞流）：不同径向位置的流体微团各以确定的速度沿轴向分层运动，层间流体互不掺混。 ——流速较小时;第二节 流体流动的内摩擦力;（1）实际流体具有粘性;（2）粘性流体的内摩擦实验; ;第二节 流体流动的内摩擦力;动力粘性系数，或称动力粘度，粘度;;粘度随流体种类不同而不同，并随压强、温度变化而变化;;流体粘性具有较大差别，有一大类流体遵循牛顿定律 －牛顿流体;第三节 边界层理论; ;;（3）在边界层内，粘性力可以达到很高的数值，它所起的作用与惯性力同等重要，在边界层内不能全部忽略粘性；;（一）绕平板流动的边界层 1.绕平板流动的边界层的形成;;在边界层内，粘性力和惯性力的数量级相当：边界层内速度梯度很大，因此粘性剪切力是很大的；边界层内流体速度减慢，其惯性力与层外相比小得多;工程上减少传热、传质阻力的方法;环状边界层;充分发展段;当u0较大，汇交时边界层流流动若已经发展为湍流，则其下游的流动也为湍流。速度分布不是抛物线形状。;判别流动形态的雷诺数定义为;边界层与固体壁面相脱离 ——边界层分离;尾流;;绕过钝体的稳态流动;第三节 边界层理论;一、阻力损失的影响因素 二、圆直管内流动的沿程阻力损失 三、管道内的局部阻力损失;(一)阻力损失起因：;管道内的流动过程阻力;管道相对粗糙度;;阻力系数法;第四节 流体流动的阻力损失;第四节 流体流动的阻力损失;第四节 流体流动的阻力损失;一、阻力损失的影响因素 二、圆直管内流动的沿程阻力损失 三、管道内的局部阻力损失;一、简单管路的计算 二、复杂管路的计算;实际工程中需要解决两大类管路计算问题： ;某些流体在管道中的常用流速范围 ;管路的分类：;（2）整个管路的阻力损失等于各管段阻力损失之和，即;【例题3.5.1】水从水箱中经弯管流出。已知管径d＝15cm，l1＝30m， l2＝60m，H2＝15m。管道中沿程摩擦系数λ＝0.023，弯头ζ＝0.9，40°开度蝶阀的ζ＝10.8。问 （1）当H1＝10m时，通过弯管的流量为多少？ （2）如流量为60L/s，箱中水头H1应为多少？ ;;m/s;（一）分支管路;（B）主管内各段的流量不同，阻力损失需分段加以计算，即;当阀门K1关小时: （1）因其所在管道阻力发生变化，AO段流量将减小，OB段流量减小，OC段流量将增大； （2）阀门K1上下游的压力将发生变化，M点压力将变大，N点压力将变小，R点压力将变大。 ;当下游阀门关小时，由于阻力增加，流量 降低，O点静压力上升，各支管流量 也下降。 由于截面1-1的位头大于截面2-2，在阀门继续关小，O点静压力上升到某一值时，可能使 ＝0； 若继续关小，则流体将反向流入低位槽中;①任何局部部位的阻力变化都将影响到整个流动系统。 ②若某一局部阻力变大，则其上、下游流量均减小，上游压力变大、下游压力变小。;【例题】一高位水箱下接?33.5m