流體輸送技術(shù)1

1、流體輸送技術(shù)（一）流體輸送技術(shù)流體輸送技術(shù)概 述 1、了解流體的基本性質(zhì)、液體與氣體的異同、流體靜止與流動的特性、流體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)與工作原理等。 2、理解流體各物理量的概念及影響、流體基本方程的意義。 3、掌握流體力學(xué)基本計算方法、化工管路拆裝方法等。 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)流體力學(xué)基礎(chǔ)流體力學(xué)基礎(chǔ) 流體輸送技術(shù)流體輸送技術(shù)概 述液體輸送機(jī)械液體輸送機(jī)械氣體的壓縮和輸送機(jī)械氣體的壓縮和輸送機(jī)械1、什么是流體？2、你理解的流體是如何從低處送到高處的？或者是從甲地送到乙地的？比如自來水等。任務(wù)一、任務(wù)一、 流體力學(xué)基礎(chǔ)流體力學(xué)基礎(chǔ)一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)三、

2、流體動力學(xué)三、流體動力學(xué)流體流體液體和氣體無一定形狀，具有流動液體和氣體無一定形狀，具有流動性，統(tǒng)稱為流體。性，統(tǒng)稱為流體。液體力學(xué)液體力學(xué)氣體力學(xué)氣體力學(xué) 從從研研究究對對象象分分流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)流體動力學(xué)流體動力學(xué) 從從研研究究內(nèi)內(nèi)容容分分從從研研究究方方法法 分分 理論流體力學(xué)理論流體力學(xué) 實驗流體力學(xué)實驗流體力學(xué) 流體力學(xué)流體力學(xué)研究流體平衡和運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)研究流體平衡和運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)密度：單位體積流體的質(zhì)量：單位體積流體的質(zhì)量 符號符號“”，單位：單位：kg/m3Vm均質(zhì)流體：均質(zhì)流體：任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)子任務(wù)二、流體

3、的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量1.密度密度任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量1.密度密度1).液體的密度液體的密度液體溫度升高，其體積變大，則密度變小，因此，選用和計算密度時，要注明溫度。例如查表P305表一，水在攝氏0度、20度和100度時的密度。相對密度：指物質(zhì)在一定溫度下的密度與參考物質(zhì)密度之比，用符號d表示d = / 00為純水在277K時的密度(1000kg/m3)故若知道d, 則 = d 0 = 1000 d 任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量1.密度密度1)

4、.液體的密度液體的密度相對密度d的測定工業(yè)上經(jīng)常用密度計，將其放入液體所示的讀數(shù)就是它的相對密度。P24例2-1。常見液體密度可通過查表得到。若不考慮液體體積的變化，混合液體的密度的近似值為：1211211.mnniiniii混合液體中各種液體的質(zhì)量百分比，混合液體中各種液體的質(zhì)量百分比，% %ii氣體或液體混合物中各組分的密度，氣體或液體混合物中各組分的密度，m m3 3任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量1.密度密度1).液體的密度液體的密度練習(xí)：子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量1.密度密度2).氣體的密度氣體的密

5、度氣體具有可壓縮性及熱膨脹性，其密度隨溫度和壓力的變化而變化，因此氣體的密度是限定了溫度和壓強(qiáng)下的密度。常見氣體密度可從手冊查到。氣體的相對密度是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（溫度273K, 壓強(qiáng)101.3kPa), 該氣體密度與干燥空氣密度之比。干燥空氣標(biāo)況下密度為1.293kg/m3。若氨氣的相對密度為0.596, 則其密度為多少？任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量1.密度密度1).氣體的密度氣體的密度在通常溫度和壓力下（溫度不太高，壓力不太大）氣體密度可近似用理想氣體狀態(tài)方程求得：pV = nRT = (m/M)RT 整理得：= pM/RTP 氣

6、體壓力，kPa; T氣體溫度，K;M氣體的摩爾質(zhì)量，kg/kmol;R摩爾氣體常數(shù)，8.314kJ/(kmolK)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量1.密度密度1).氣體的密度氣體的密度混合氣體的密度= pM均/RTM均 = M1y1 + M2y2 + M3y3 + + Mnyn Mn氣體各組分的摩爾質(zhì)量， kg/kmol K;yn氣體各組分的摩爾分?jǐn)?shù)(體積分?jǐn)?shù));例題2-2 練習(xí)：P74頁9題。任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量1.密度密度1).氣體的密度氣體的密度混合氣體的密

7、度任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)11221.mnnniii ii混合氣體中各種氣體的體積百分比混合氣體中各種氣體的體積百分比,%,%；ii氣體或混合物中各組分的密度，氣體或混合物中各組分的密度，m3m3；子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量2.比體積比體積(比容比容)單位質(zhì)量流體的體積單位質(zhì)量流體的體積, 符號，單位m3/kg 流體的比體積， m3/kg; V 流體的體積;m 流體的質(zhì)量;流體的比體積與密度互為倒數(shù)。 任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1Vm 子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量3.粘度粘度定義：粘性：流體在運(yùn)動中，由于分子間的動

8、量交換和分子間的作用力會引起內(nèi)摩擦阻力，這種性質(zhì)稱為流體的粘性。 衡量流體粘性大小的物理量稱為粘度。用符號表示。單位：法定單位制中，單位為帕秒，符號Pa s。 1 Pa s =1 Ns/m2;特性：粘度是流體的物理性質(zhì)之一。黏度的大小實際上反映了流體流動時內(nèi)摩擦力的大小，流體的黏度越大，流體流動時內(nèi)摩擦力越大，流體的流動阻力越大。任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量3.粘度粘度液體的黏度隨溫度升高而減小，氣體的黏度則隨溫度升高而增大。壓強(qiáng)變化時，液體的黏度基本不變；氣體的黏度隨壓強(qiáng)的增加而增加的很少，故可忽略。任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、

9、流體力學(xué)基礎(chǔ)在物理單位制中常用P(泊)或cP（厘泊）表示，它們的換算關(guān)系為 1Pas =10P=1000cP=1000mPas 或 1cP=1mPas子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量4.壓力壓力定義：流體垂直作用于單位面積上的力稱為流體的靜壓強(qiáng)，簡稱為壓強(qiáng)或壓力，以符號p表示。若以F（N）表示流體垂直作用在面積A(m2)上的力，則任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)AFp 單位：壓強(qiáng)的單位是m，也稱為帕斯卡(a)。其他倍數(shù)單位，如：a（兆帕）、ka(千帕)、ma(毫帕)，它們的換算關(guān)系為 1a103ka106a109ma子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理

10、量4.壓力壓力工程上壓強(qiáng)的大小也常以流體柱高度表示，如米水柱（mH2O）和毫米汞柱（mmHg）等。若流體的密度為，則夜柱高度h與壓強(qiáng)p的關(guān)系為：P = gh 或 h = P /g任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)用液柱高度表示壓強(qiáng)時，必須注明流體的名稱，如10mH2O、760mmHg等。子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量4.壓力壓力流體靜壓強(qiáng)的單位，除采用法定計量單位制中規(guī)定的壓強(qiáng)單位a外，有時還采用歷史上沿用的atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）、at（工程大氣壓）、kgfcm2等壓強(qiáng)單位，它們之間的換算關(guān)系為：任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1atm1.033kgf/cm2

11、760mmHg10.33mH2O1.0133105Pa1at1kgfcm2735.6mmHg10mH2O9.807104Pa子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量4.壓力壓力工業(yè)上測量壓力的儀表成為壓力計或壓力表。壓力表上的壓力數(shù)值并不是流體的真實壓力，而是流體的真實壓力與大氣壓力之差。任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)以絕對真空為基準(zhǔn)測得的壓強(qiáng)稱為絕對壓強(qiáng)，簡稱絕壓，它是流體的真實壓力。從壓力表讀出的壓力值稱為表壓力，簡稱表壓。絕對壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)表壓強(qiáng) 或 表壓強(qiáng)=絕對壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量4.壓力壓力若所測壓力低于大氣壓力，則用

12、真空表測量。真空表的讀數(shù)為真空度。而是大氣壓力與流體的真實壓力之差。任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)絕對壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)真空度 或 真空度=大氣壓強(qiáng)絕對壓強(qiáng)顯然,設(shè)備內(nèi)流體的絕對壓強(qiáng)愈低，則它的真空度就愈高，真空度的最大值等于大氣壓。子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量4.壓力壓力絕對壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)與真空度之間的關(guān)系，可以用圖表示：任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)壓 力 高 于大氣壓時壓 力 低 于大氣壓時子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量4.壓力壓力任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)指出，大氣壓強(qiáng)不是固定不變的，它隨大氣的溫度、濕度和海

13、拔高度而變化，計算時應(yīng)以當(dāng)時當(dāng)?shù)貧鈮河嬌系淖x數(shù)為準(zhǔn)。另外為了避免絕對壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)和真空度三者相互混淆，對表壓強(qiáng)和真空度均加以標(biāo)注，如200kPa(表壓)、53kPa(真空度)。子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量4.壓力壓力練習(xí)練習(xí)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1、壓力計讀數(shù)為200kPa，若大氣壓力為00kPa，則設(shè)備內(nèi)流體的絕對壓力為（ ）kPa。2、所測真空度為60kPa，若大氣壓力101kPa，則設(shè)備內(nèi)流體的絕對壓力為（ ）kPa。子任務(wù)二、流體的主要物理量子任務(wù)二、流體的主要物理量4.壓力壓力練習(xí)練習(xí)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)某精餾塔塔頂操作壓

14、強(qiáng)須保持5332Pa絕對壓強(qiáng)。試求塔頂真空計應(yīng)控制在多少Pa？若（1）當(dāng)時當(dāng)?shù)貧鈮河嬜x數(shù)為1atm；（2）當(dāng)時當(dāng)?shù)貧鈮河嬜x數(shù)為102.6kPa。作業(yè)：P74頁5、6、7題二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)1.流體靜力學(xué)基本方程式流體靜力學(xué)基本方程式靜止的流體在重力和壓力作用下達(dá)到靜力平衡，在靜止的靜止的流體在重力和壓力作用下達(dá)到靜力平衡，在靜止的流體中，任取一個垂直于容器底的長方形液柱分析：流體中，任取一個垂直于容器底的長方形液柱分析：任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)ApP11ApP2221ZZgAG02211ApZZgAApghpp12ghpp0壓力平衡得：化簡得：將液柱上端面取在液面上它

15、表明了靜止流體內(nèi)部壓強(qiáng)變化的規(guī)律。ghpp12二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)1.流體靜力學(xué)基本方程式流體靜力學(xué)基本方程式任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)討論：（1）在靜止的液體中，液體任一點(diǎn)的壓強(qiáng)與液體的密度和深度有關(guān)。液體密度越大，深度越大，則該點(diǎn)的壓強(qiáng)越大。（2）在靜止的、連續(xù)的同一種液體內(nèi)，處于同一水平面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)均相等。此壓強(qiáng)相等的面稱為等壓面。（3）當(dāng)液面上方的壓強(qiáng)或液體內(nèi)部任一點(diǎn)的壓強(qiáng)有變化時，液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓強(qiáng)也發(fā)生同樣大小的變化。靜力學(xué)基本方程式是以液體為例推導(dǎo)出來的，也適用于氣體。靜力學(xué)基本方程式只能用于靜止的連通著的同一種流體內(nèi)部，因為他們是根據(jù)靜止的同一種連續(xù)的液

16、柱導(dǎo)出的二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)1.流體靜力學(xué)基本方程式流體靜力學(xué)基本方程式任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)練習(xí)：儲罐內(nèi)裝有相對密度為0.88的液體，深度為3m，假設(shè)液面上的壓力為100kPa，問距離液面1.5m處及儲罐底的壓力各是多少？練習(xí)：P27頁看圖回答問題 P75頁13-17題二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)1.流體靜力學(xué)基本方程式流體靜力學(xué)基本方程式任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)練習(xí)： 附圖所示的開口容器內(nèi)盛有油和水。油層高度h1=0.7m、密度1=800kg/m3 ，水層高度（指油水分界面與小孔的距離）h2=0.6m密度2=1000kg/m3。(1)判斷下列兩關(guān)系

17、是否成立，即pA=pA, pB= pB；(2)計算水在玻璃管內(nèi)的高度h。解解：(1) 判斷下列兩關(guān)系是否成立：因為及兩點(diǎn)在靜止的連通著的同一流體內(nèi)，并在同一水平線上，所以pA=pA關(guān)系可以成立。因為B和B兩點(diǎn)雖在靜止流體的同一水平面上，但不是連通的同一流體，所以pB=pB的關(guān)系不能成立。二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)1.流體靜力學(xué)基本方程式流體靜力學(xué)基本方程式任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)1.流體靜力學(xué)基本方程式流體靜力學(xué)基本方程式任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)解解： (2) 計算玻璃管內(nèi)水的高度h由上面討論知pA=pA而pA與pA都可以用流體靜力

18、學(xué)方程計算,即 pA=p大氣壓+1gh1+2gh2 pA=p大氣壓+2gh于是:p大氣壓+1gh1+2gh2=p大氣壓2gh簡化上式并將已知值代入，得： 8000.710000.6=1000h 解得: h=1.16 m二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)2.流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)流體靜力學(xué)基本方程應(yīng)用廣泛如：水壓機(jī)、油壓千斤頂?shù)龋绕湓谝韵聨追矫妫?).測量流體壓強(qiáng)U形管壓差計是液柱式測壓計中最普通的一種，其結(jié)構(gòu)如圖所示。二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)2.流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、

19、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).測量流體壓強(qiáng)U形管測壓計的工作原理形管測壓計的工作原理)(1hhgppaghhgppa2ghhgphgghp21ghppp)(21據(jù)據(jù)靜靜力力學(xué)學(xué)方方程程式式若被測流體是氣體，由于氣體的密度要比液體的密度小得多:二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)2.流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).測量流體壓強(qiáng)ghppp)(21由上式可看出：所測壓差與液柱高度(h)、指示液和所測液的密度有關(guān)。液體氣體二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)2.流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).測量流

20、體壓強(qiáng)表壓強(qiáng)真空度U形管測壓計經(jīng)常用于測定表壓強(qiáng)和真空度形管測壓計經(jīng)常用于測定表壓強(qiáng)和真空度練習(xí)：如圖，若被測流體為水，測壓計工作介質(zhì)為水銀，水練習(xí)：如圖，若被測流體為水，測壓計工作介質(zhì)為水銀，水銀面高差銀面高差h0.25m，求壓強(qiáng)差，求壓強(qiáng)差p1-p2。)(3090025. 08 . 9)100013600()(21aPghppp解：據(jù)解：據(jù)U U形測壓計的工作原理可知：形測壓計的工作原理可知：二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)2.流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).測量流體壓強(qiáng)二、流體靜力學(xué)二、流體靜力學(xué)2.流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用

21、流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)2).測量液位三、流體動力學(xué)三、流體動力學(xué)1.流量和流速流量和流速任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).流量單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任一截面流體的量，稱為流體流量。體積流量(qV) 單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體體積。 qV = V/t 單位(m3/s或m3/h)質(zhì)量流量質(zhì)量流量(qm) 單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體質(zhì)量。單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體質(zhì)量。 qm = m/t 單位(kg/s或kg/h)。 二者關(guān)系 qmqv 二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)1.流量和流速流量和流速任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1

22、).流速單位時間內(nèi)流體在流動方向流過的距離，稱為流速。由于管道截面上的流速不同，故流速是指平均流速。符號u，單位為m/s。若用A表示截面的面積，則流量與流速的關(guān)系。 u = qV/A若圓形管道的內(nèi)徑為d, 則截面積A =d2/4。 qV =d2 u /4。 二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).流體流動的類型在流體充滿管道做穩(wěn)定流動的情況下，流體的流動形態(tài)分為層流(滯流)和湍流(紊流)兩種類型。影響流體流動類型的因素主要因素：流速u其他因素：管徑d 流體密度和粘度流速(u)、管徑(d) 和密度越大，越容易發(fā)

23、生湍流(紊流)；粘度()越大，越容易發(fā)生層流(滯流)。二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).流體流動的類型雷諾把影響流動類型的因素，組合成一個數(shù)群為雷諾數(shù)(Re)Re = du/Re 4000時，流動類型為湍流2000 Re 4000流動類型不固定，為過渡流（A A）層流：流體作有規(guī)則的平行流動，質(zhì)點(diǎn)之間互不干擾混雜）層流：流體作有規(guī)則的平行流動，質(zhì)點(diǎn)之間互不干擾混雜（B B）過渡流）過渡流：質(zhì)點(diǎn)沿軸向前進(jìn)時，在垂直于軸向上也有分速度質(zhì)點(diǎn)沿軸向前進(jìn)時，在垂直于軸向上也有分速度（C C）紊流：質(zhì)點(diǎn)間相互碰撞相

24、互混雜，運(yùn)動軌跡錯綜復(fù)雜）紊流：質(zhì)點(diǎn)間相互碰撞相互混雜，運(yùn)動軌跡錯綜復(fù)雜二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).流體流動的類型二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)2).流體的阻力損失流體在流動過程中遇到的阻力稱為流體阻力流體阻力直管阻力局部阻力在直管中因摩擦造成的阻力通過管件時由于流動方向和流速的改變而引起的阻力在實際生產(chǎn)中，流體遇到的局部阻力遠(yuǎn)大于直管阻力二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)

25、和阻力損失任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)2).流體的阻力損失將管件或閥門的局部阻力折算成相當(dāng)于相同直徑的某長度的直管阻力，則這個直觀長度稱為此管件的當(dāng)量長度，符號Le。手冊中可查到管件的當(dāng)量長度Le與管直徑d的比值Le/d。如：截止閥的Le/d=300，將其安裝在114mm4mm的管路中，求其全開時的當(dāng)量長度。Le= 300d= 300(114-24)= 31.8(m)二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)2).流體的阻力損失流體通過管路的阻力越大，其能量損失越大。因此應(yīng)盡量降低流體阻力。其方法主要有：

26、在能滿足生產(chǎn)需要的情況下，盡量縮短管路，減少管件及閥門數(shù)量。適當(dāng)放大管徑在流體中加入添加劑二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)3.穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)211 2 即：qm1 = qm2如圖所示的穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，在兩截面間沒有流體的添加損失，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則有多少質(zhì)量的流體從1-1截面流入，就有多少質(zhì)量從2-2截面流出。而：qm = Au則：A1u11 = A2u22 由于：1 = 2 則：A1u1= A2u2圓形管道的截面積A =d2/4 有： u1d12 = u2d22則： u1/u2 = d22/d12流速與管道直徑的平方成反比二、流

27、體動力學(xué)二、流體動力學(xué)3.穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)例題：在穩(wěn)定流動的系統(tǒng)中，水連續(xù)從粗管流到細(xì)管，已知粗管內(nèi)經(jīng)為100mm，細(xì)管為20mm，水在粗管中流速為1.5m/s，求細(xì)管中流速。練習(xí)：P75頁24、26題。練習(xí)：在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，水連續(xù)地從粗圓管流入細(xì)圓管，粗管內(nèi)徑為細(xì)管內(nèi)徑的兩倍，求細(xì)管內(nèi)水的流速是粗管內(nèi)的多少倍二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)3.穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)某輸水管路由一段內(nèi)徑為100mm的圓管與一段內(nèi)徑為80mm的圓管連接而成。若水以60m3h的體積流量流過該管路

28、時，試求此兩段管路內(nèi)水的流速。二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).流體流動過程中具有的能量(1) 位能在重力作用下流體質(zhì)量中心位置高于基準(zhǔn)水平面而具有能量。其值等于把質(zhì)量為m的流體由基準(zhǔn)水平面升舉到某高度h所做的功。即：E位 = mghE位二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).流體流到具有的能量(2) 動能流體以一定速度流動而具有能量。即：E動 = mu2/2E動二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能

29、量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).流體流到具有的能量(3) 靜壓能流動的流體內(nèi)部任一點(diǎn)都具有一定的靜壓力。由于靜壓力的存在推動流體運(yùn)動而具有的能量。即：E靜 = pAut = pV = pm/ 靜壓能的表現(xiàn)靜壓能的表現(xiàn)二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)1).流體流到具有的能量E總 = E位 + E動 + E靜總機(jī)械能為：即：E總 = mgh + mu2/2+ pm/ 單位(J)上式除以mg得：即：H總 = h + u2/2g + p/g 單位(m)總壓頭位壓

30、頭動壓頭靜壓頭它表示距離基準(zhǔn)面為h處，流速為u，壓力為p的1N流體所具有的總機(jī)械能二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)2).外加能量流體在流動過程中從輸送設(shè)備（泵）獲得的機(jī)械能1N流體獲得的外加能量稱為外加壓頭，用符號He表示，單位：m3).損失能量流體在流動過程中，為了克服摩擦阻力消耗了流體的一部分能量稱為損失能量。1N流體因摩擦阻力而損失的能量稱為損失壓頭，用符號h損表示，單位：m1122二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體

31、力學(xué)基礎(chǔ)4).流體在穩(wěn)定流動下的能量衡算式（伯努利方程）如圖所示的穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，在流體兩截面中心離基準(zhǔn)水平面高度為h1和h2，兩截面處流速和壓力分別為u1、u2和p1、p2。h1h21122二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)4).流體在穩(wěn)定流動下的能量衡算式（伯努利方程）根據(jù)輸入的總能量等于輸出地總能量h1h2H1 = h1 + u12/2g + p1/g1N液體輸入的總機(jī)械能量為：1N液體獲得的外加能量為：HeH2 = h2 + u22/2g + p2/g1N液體輸出的總機(jī)械能量為：1N液體因摩擦損失

32、的能量為：h損h1 + u12/2g + p1/g+ He= h2 + u22/2g + p2/g+ h損二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)5).伯努利方程的應(yīng)用利用柏努力方程式可以解決生產(chǎn)中很多實際問題，如計算流體的速度、流量及輸送機(jī)械的功率，測定管路阻力損失，流量計數(shù)值的換算等。a.管路中流體流速、流量計算。二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)5).伯努利方程的應(yīng)用如圖，高位槽水面保持穩(wěn)定，水面距水管出口為5m，所

33、用管路為1084mm鋼管，若管路壓頭損失為4.5m，求該系統(tǒng)每小時的送水量。5m1084mm1122a.管路中流體流速、流量計算。二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)5).伯努利方程的應(yīng)用5m1084mm1122解：取1-1和2-2截面，并以出口管中心線為基準(zhǔn)水平面，列出截面1-1和2-2間的柏努利方程。h1 + u12/2g + p1/g+ He= h2 + u22/2g + p2/g+ h損已知h1=5m, h2=0, p1=p2=0(表壓)u1 0h損= 4.5m d均= 0.108-24= 0.1m

34、He = 0代入柏努力方程式得：u2 = 3.13m/s qV = 88.5m3/hb.泵外加能量的計算。二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)5).伯努利方程的應(yīng)用如 圖 ， 洗 滌 塔 內(nèi) 壓 強(qiáng) 為如 圖 ， 洗 滌 塔 內(nèi) 壓 強(qiáng) 為300kPa(絕壓絕壓)，貯槽水面壓強(qiáng)，貯槽水面壓強(qiáng)為為100 kPa(絕壓絕壓)，塔內(nèi)水管與，塔內(nèi)水管與噴 頭 連 接 處 的 壓 強(qiáng) 為噴 頭 連 接 處 的 壓 強(qiáng) 為 3 2 0 kPa(絕壓絕壓)，塔內(nèi)水管出口處高，塔內(nèi)水管出口處高于貯槽內(nèi)水面于貯槽內(nèi)水面20m，管路為，管路為572.5mm鋼管，送水量為鋼管，送水量為14m3/h，系統(tǒng)能量損耗，系統(tǒng)能量損耗4.3m，求水泵所需的外加壓頭求水泵所需的外加壓頭b.泵外加能量的計算。二、流體動力學(xué)二、流體動力學(xué)4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)一、流體力學(xué)基礎(chǔ)5).伯努利方程的應(yīng)用解：取1-1和2-2截面，并以出口管中心線為基準(zhǔn)水平面，列出截面1-1和2-2間的柏努利方程。h1 + u12/2g + p1/g+