化工原理第一章流体流动.pptVIP

1-5管路计算材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室化工原理流体流动解：在1-1、2-2截面间以2-2截面基准面建立柏努利方程：思考题：在该管路系统中，改变闸阀的开度或增加管件数量，则流体阻力是否变化？3-3截面的压强是否变化?为什么？设流体在阻力平方区流动，由ε/d查得λ=0.028。闸阀全开得局部阻力系数ζ=0.17，出口突然扩大得局部阻力系数ζ=1。其流体阻力：1-5管路计算材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室化工原理流体流动查20℃水的物性参数：ρ=1000kg/m3、μ=1cP。校核雷诺数：Re=（duρ/μ）=58700由Re、ε/d查λ=0.03，即假设值与u=1.11m/s下的摩擦系数有较大差别。重新设λ=0.03，则：u=1.07m/s。重新校核：Re=56800。由重新计算得到的Re、ε/d查λ=0.03。说明假设的λ与实际的λ吻合，计算结果有效，Vs=2.36×10-3m3/s。在3-3、2-2间以3-3截面管中心所在水平为基准列柏努利方程：材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室化工原理流体流动流体能否流动或流动方向判断的实质是静力学问题。一旦流动，流体中的能量转换服从柏努利方程。当水槽中水向上流入文丘里管，则2-2截面的压强将不再为上面的计算值。1-2流体在管内的流动§1-3流体的流动现象材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室化工原理流体流动§1-3-1牛顿粘性定律与流体的粘度一、牛顿粘性定律1-3流体的流动现象材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室化工原理流体流动二、流体的粘度?流体的粘性是流体分子微观作用的宏观表现。液体的粘度随温度升高而减小，气体则相反。?物理意义：促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。?单位：SI制：Pa.s；cgs制：P（泊）=100CP?因次：M/（L.θ）?运动粘度：γ=μ/ρ单位：SI制：m2/s；cgs制：1St=1cm2/s§1-3-2非牛顿流体服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体；凡不遵从牛顿粘性定律的流体称非牛顿型流体1-3流体的流动现象材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室化工原理流体流动§1-3-3流动类型与雷诺准数?雷诺实验层流（滞流）、湍流（紊流）?雷诺准数Re=duρ/μ[Re]=M0.L0.θ0Re〈2000：层流Re〉4000：湍流2000〈Re〈4000：可能是层流，也可能是湍流。§1-3流体的流动现象材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室化工原理流体流动§1-3-4滞流与湍流一、流体质点的运动?层流：无脉动?湍流：有脉动二、速度分布?层流：ur=umax(1-(r/R)2)?湍流：ur=umax((1-r)/R)n)，n=1/7~1/10，与Re有关。三、流体阻力?层流：τ=-μdur/dr?湍流：τ=-(μ+e)dur/dre：涡流系数，与Re有关。1-3流体的流动现象”材料与化学工程学院01化学工程与工艺教研室02化工原理03流体流动041-3-5边界层的概念05边界层的形成06?边界层：在流体壁面附近的有明显速度梯度的流体层。07?边界层的厚度：uδ=0.99us081-3流体的流动现象01材料与化学工程学院02化学工程与工艺教研室03化工原理04流体流动05边界层的发展06?流体在平板上的流动：07层流边界层的厚度：σ/x=4.64/Rex0.508湍流边界层的厚度：σ/x=0.376/Rex0.209?流体在圆形直管的进口管段内的流动：10从管道进口至边界层在管中心汇合的管段长度称进口稳定段。1-3流体的流动现象材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室化工原理流体流动三、边界层的分离?流体绕过圆柱后果：产生大量旋涡；导致较大的能量损失。?边界层的分离流体流过管件：扩大与缩小、直角弯头、圆角弯头孔板文丘里管转子蝶阀隔膜法止回阀1-4流体在管内的流动阻力材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室化工原理流体流动?产生流体阻力的内因：流体粘性?产生流体阻力的外因：流体流过固体壁面时，固体壁面促使流体内部发生相对运动。?基准单位质量：∑hf，J/kg；单位重量：Hf，m；单位体积：ΔPf，Pa，在通常情况下ΔPf不等于ΔP；关系：∑hf=gHf=ΔPf/ρ。?阻力的分类直管阻力hf（沿程阻力）局部阻力hf′（流过管件：弯头、活接头、孔板阀等）∑hf=