1、單元一 流體流動內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院任務(wù)一任務(wù)一 概述概述一、流體的連續(xù)介質(zhì)模型一、流體的連續(xù)介質(zhì)模型流體：具有流動性的物體，包括液體和氣體。流體質(zhì)點：由無數(shù)個注體分子組成的連續(xù)介質(zhì)。內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院二、流體的密度與比體積二、流體的密度與比體積1、密度與比體積的定義 = 單位： kg/m3 = 單位：m3 / kg；2、純組分流體的密度 = = 單位： kg/m3 注：其中P的單位是KPa, R=8.314kJ/kmolKVmmVVmRTPM內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院3、混合物的密度（1）液體混合物 (i=1、2、3. .n) （2）氣體混合物a、 (i=1、2、3. .n)n1iiimlw1n1ii

2、imgy內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 b 、其中：例題：略；RTpMmmgn1iiimyMM內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院三、流體的粘性1、牛頓粘性定律 ：速度梯度，1/s ； ：比例系數(shù)，稱粘度，N.s/m2 dyduAFdydu內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院2、流體的粘度1、意義：當(dāng) =1時，=；2、單位：1pa.s=10p(泊)=1000cp（厘泊）3、混合物的粘度（略）dydu任務(wù)二 流體靜力學(xué)內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院一、流體的壓強1、定義： 單位: Pa 2、絕對壓力、表壓力和真空度（1）例： P PA（絕壓）=1.5atm A設(shè)備 PA（表壓）=0.5atm 大氣壓：1atm B設(shè)備 PB（絕壓）=1.5atm 0 PB

3、（表壓）=-0.5atm PB（真空度）=0.5atmAPp 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院（2）結(jié)論表壓強=絕對壓強大氣壓真空度=大氣壓絕對壓強例：當(dāng)某設(shè)備內(nèi)絕對壓強為1.9atm 時，問其表壓為多少？當(dāng)某設(shè)備內(nèi)絕對壓強為0.9atm 時，問其表壓又為多少？如用真空度表示是多少?(單位均為大氣壓)內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院3、單位1atm=1.013105Pa=101.3kPa=760mmHg =1.033kgf/cm2=10.33mH2O例題：某設(shè)備內(nèi)壓強為780mmHg,用Pa表示為多少？內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院二、流體靜力學(xué)基本方程P=P0+gh1、公式推導(dǎo)：受力分析2、說明：（1）本式也適用于氣體；（2）靜止

4、的、連通的同一種液體,處在同 一水平面上兩點的壓強相等； 等壓面：壓強相等；（3）巴斯噶原理：液面上方壓強具有傳遞性。（4） 壓強大小可以用高度來 衡量。hgpp12內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院3、靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用（1）測量壓強及壓強差；（2）測量液位；（3）測量液封高度；內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 任務(wù)三 流體動力學(xué)內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院一、流量與流速 質(zhì)量流量：Ws kg/h1、流量 Ws= Vs 體積流量:Vs m3/h2、流速：（1）平均流速 m/s Ws= VsA（2）質(zhì)量流速： kg/(m2.s) AVuSuAVAWGSS內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院3、圓形管道直徑的選取根據(jù)：選擇一常用流速，進行計算：后進行

5、圓整。例題： 22785. 04dVdVAVuSSSuVdS785. 0內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院二、連續(xù)性方程1、定常流動和非定常流動： 流體在管道內(nèi)流動時，任一截面（與流體流動方向相垂直的）上的流速、密度、壓強等物理參數(shù)均不隨時間而變不隨時間而變的叫定常流動。 反之，為非定常流動。2、連續(xù)性方程 據(jù)質(zhì)量守恒定律： 1 221ssww 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 -流體連續(xù)性方程對于液體（不可壓縮流體）： -液體連續(xù)性方程也可變?yōu)椋阂饬x：流體在定常流動時，流速與管道截面積成反比，與管道直徑的平方成反比。常數(shù)222111AuAu2211AuAu21221221ddAAuu內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院三、柏努利方程1、流

6、體所具有的機械能：（1）位能： 在重力場中，液體高于某基準面所具有的能量稱為液體的位能。液體在距離基準面高度為z時的位能相當(dāng)于流體從基準面提升高度為z時重力對液體所作的功。 mkg流體所具有的位能：mgzmgz ,單位是：J; 單位質(zhì)量流體所具有的位能：gzgz ,單位是： 22mmmN mm=Kg=J/KgssKgKggz內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院（2）動能液體因運動而具有的能量，稱為動能。 mkg流體所具有的動能： ,單位是：J;單位質(zhì)量流體所具有的動能： ，單位是：222mKg mmN m() =J/Kg2ssKgKgu22u221mu內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院（3）壓強能流體自低壓向高壓對抗壓力流動時

7、，流體由此獲得的能量稱為壓強能。 mkg流體所具有的壓強能： 單位是：J; 單位質(zhì)量流體所具有的壓強能： v流體的比容（比體積）， 23N/mN m=J/KgKg/mKgp111111VpAVAp距離力功111111ppmVp內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院2、理想流體的柏努利方程理想流體，無摩擦力，據(jù)機械能守恒定律： 機械能位能動能壓強能常數(shù)單位質(zhì)量流體所具有的機械能 -理想流體的柏努利方程常數(shù)22upgz222212112121pugzpugz內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院3、討論：機械能守恒與轉(zhuǎn)換方程意義：流體的各種機械能形式之間在一定條件下是可以相互 轉(zhuǎn)換的，但總和不變。如圖所示管道：系統(tǒng)處在靜止?fàn)顟B(tài)， 021

8、uu2211pgzpgz)(2112zzgpp內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院對于可壓縮流體如果： ，可用 ，近似按不可壓縮流體處理。公式中的p既可以用表壓，也可用絕壓，但須前后保持一致。%20%100121ppp221m內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院4、實際流體的柏努利方程實際流體：（1）有流動阻力，hf ，單位是J/Kg；（2）有外加功， We ，單位是J/Kg ； -實際流體的柏努利方程（擴展了的柏努利方程）fehpugzwpugz222212112121內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 以單位重量流體為衡算基準，有： 位壓頭 靜壓頭 動壓頭 有效壓頭 壓頭損失以單位體積位衡算基準,有： 2211221e2f22pupuzHz

9、Hgg2211221t2f22pupugzPgzPgg內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院5、實際流體的柏努利方程的應(yīng)用計算兩容器間的相對位置；計算輸送機械的有效功率；計算流體的輸送量；計算輸送壓強。例題：見課本。內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院四、實際流體的基本流動現(xiàn)象（一）、流體的流動類型 1、雷諾實驗 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院2 、實驗結(jié)果： 層流 流體流動型態(tài) 湍流內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院3、流型的判斷（1）影響流型的因素： 流速：u； 密度：； 粘度：； 直徑：d；（2）流動型態(tài)的判斷：雷諾數(shù)（無量綱準數(shù)） （3）判斷：當(dāng)Re2000, 層流； 當(dāng)2000 4000，湍流；例：見P37（略）duRe內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院（二）圓管

10、內(nèi)的速度分布1、層流時的速度分布特點：管中心處流速最大2、湍流時的速度分布3、層流內(nèi)層：max21uummax82. 0uum內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院（三）流動邊界層的基本概念1、流動邊界層：特點：存在速度梯度和阻力的區(qū)域； 層流邊界層種類 湍流邊界層：層流內(nèi)層；2、主流區(qū)：速度梯度為零；3、邊界層的分離特點：有大量機械能損失；內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院第四節(jié) 管內(nèi)流動阻力一、化工管路：管子、管件、閥件；（一）、管子1、種類及用途：鑄鐵管：強度差，價格低，用作污水管； 焊接鋼管（水煤氣管）：輸送水、煤氣等低壓鋼管 無腐蝕性介質(zhì)，分為鍍鋅

11、管和黑管。 無縫鋼管：輸送高壓、高溫?zé)o腐蝕性流體。合金鋼管：輸送高溫且有腐蝕性介質(zhì)。 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 紫銅管銅管 特點：重量輕，導(dǎo)熱性好， 黃銅管 延展性好，用作換熱管。鉛管：耐酸，機械強度差；鋁管：耐酸不耐堿，輸送濃硝酸等； 尺寸標(biāo)注方法： 外徑 壁厚mm陶瓷管和玻璃管：不耐壓，耐腐蝕；塑料管：種類多，抗腐蝕，易加工；橡膠管：耐酸、堿腐蝕，有彈性，但易老化；內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院2、管路的連接（1）螺紋連接（2）焊接（3）承插式連接（4）法蘭連接內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院（二）管件1、用于改變流向的：彎頭（90、45 、180 ）2、用于連接支管的：三通、四通等；內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 3、用于堵塞管路

12、的：管帽、絲堵等；4、其它：改變管徑、延長管路等。內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院（三）常用閥門種類：閘閥、截止閥、止回閥、球閥、 旋塞、隔膜閥等；截止閥閘閥閘閥止回閥旋塞閥球閥內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院旋塞閥內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院球閥內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院流動阻力:hf種類:直管阻力(hf) 局部阻力(hf)內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院二、直管內(nèi)的流動阻力1、計算公式：通過對流體進行能量衡算和受力分析，得出： 范寧公式 其中： 摩擦系數(shù)（摩擦因數(shù)） 阻力壓降： 壓頭損失：22udlhf28uw22udlhfgudlHf22內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院2、層流時的摩擦因數(shù)影響摩擦因數(shù)大小的

13、原因：(1)流動型態(tài)（Re） 絕對粗糙度mm(2)管壁粗糙程度 相對粗糙度/d3、湍流時的摩擦因數(shù) 其中：/d 相對粗糙度通過實驗，得到計算的經(jīng)驗公式或摩擦因數(shù)圖：Re64)(Re,df內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院圖內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院* 摩擦因數(shù)與雷諾數(shù)、相對粗糙度的關(guān)系匯總摩擦因數(shù)與雷諾數(shù)、相對粗糙度的關(guān)系匯總層流區(qū)：湍流區(qū)：完全湍流區(qū)：過渡區(qū)：既可以按層流計算，也可以按湍流查 圖。Re64)(Re,df)(df內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院4、非圓形直管的阻力損失當(dāng)量直徑：同心套管：此時， （C值可查表）潤濕周邊長流通截面積 4ed12122122)()(44dddddddeReC內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院三、局部阻力

14、1、局部阻力：流體流經(jīng)局部位置所產(chǎn)生的阻力。 形體阻力：由于流體流速、流動方 局部阻力 向改變產(chǎn)生的阻力 摩擦阻力 阻力系數(shù)法2、計算方法 當(dāng)量長度法內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院局部位置阻力內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院 1、阻力系數(shù)法 J/Kg （各局部位置的阻力系數(shù)見附表） 2、當(dāng)量長度法 J/Kg 四、流體在管內(nèi)流動總阻力的計算（1）、 J/Kg22uhf22udlhef2)(2udlhf內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院(2)例題： 見P55。（略）22udllhef內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院第五節(jié) 管路計算一、簡單管路與復(fù)雜管路 等徑管路 1、簡單管路 串聯(lián)管路特點：（1）、 （2）、332211AuAuAu 321ffffhh

15、hh內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院2、復(fù)雜管路 并聯(lián)管路復(fù)雜管路 分支管路 匯合管路內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院并聯(lián)管路特點：（1）（2）分支管路特點：（1）（2）分支點處單位質(zhì)量流體的機械能總和為一定值。321SSSSVVVVffffhhhh321321SSSSVVVV內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院第六節(jié) 流量的測定一、皮托測速管1、結(jié)構(gòu)及原理2、流速計算A點壓強能： B點壓強能：A、B兩點壓強能差值：聯(lián)立： 注：實際計算時加校正系數(shù)C。 22uppApgRppAA)(gRuA)(2內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院二、孔板流量計1、結(jié)構(gòu)與原理: 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院2、流量計算：考慮通過孔子口的阻力損失,用c1校正,22222211upup21020212221122AAuuupp212100211ppAAu212101021ppAAcu內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院考慮到測壓口的位置與實際縮脈處的位置有差別,引入一校正系數(shù)c2。令：4102121021011ddccAAcccbappAAccu21210210gRcuA200gRdcgRAcAuVAAs2422000000內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院三、文丘里流量計1、結(jié)構(gòu)及原理：2、流量計算： CV：文丘里流量計 的流量系數(shù)；3、討論：（1）阻力損失小；（2） CV一般介于0.980.99間；（3）造價較