食品工程原理課件

第一章流體流動(dòng)FluidFlow第一節(jié)流體靜力學(xué)原理第二節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)的基本規(guī)律第三節(jié)流體流動(dòng)現(xiàn)象第四節(jié)流體流動(dòng)的阻力第六節(jié)流量測(cè)定第一章流體流動(dòng)FluidFlow第一節(jié)1第一節(jié)流體靜力學(xué)原理1-1流體密度和壓力1.1A密度1.1B壓力1-2

流體靜力學(xué)基本方程式1.2A靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo)和討論1.2B靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用第一節(jié)流體靜力學(xué)原理1-1流體密度和壓力1.1A密21-1流體密度和壓力1.1A

密度（density)密度定義單位為:kg/m3氣體的密度由R—摩爾氣體常量，R=8.314J/(mol·K)1-1流體密度和壓力1.1A密度（density)密3氣體混合物密度液體混合物密度比容（specificvolume）氣體混合物密度液體混合物密度比容（specificvolu4

1.1B壓力流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的壓強(qiáng)，習(xí)慣上稱為壓力（pressure),符號(hào)為

p,法定計(jì)量單位:Pa。流體的壓力有三種表示方法：1.絕對(duì)壓力

pab

(absolutepressure)2.表壓

pg

(gaugepressure)pg=pab

-pa3.真空度

pvm

(vacuum)pvm=pa-pab

pab=0pa—大氣壓papabpabpgpvm1.1B壓力流體垂直作用于單位面積上的力51-2

流體靜力學(xué)基本方程式

1.2A

靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo)和討論z1z2p1p2Ap2A-p1A-ρgA(z1-z2)=0則：p2=p1+ρg(z1-z2)設(shè)液面上方壓力為p0,深h處

p=p0+ρghp1+ρgz1

=p2+ρgz2(Pa)p1/ρ+gz1=p2

/ρ+gz2

(J/kg)(m)1-2

流體靜力學(xué)基本方程式1.2A靜力學(xué)基本方程的6說(shuō)明和討論(1)只適用于重力場(chǎng)中靜止的不可壓縮的連續(xù)的單一流體。（2)

靜止的連續(xù)的同一液體中，處在同一水平位置上的各點(diǎn)的壓力都相等。（3）

p/ρ稱為靜壓能，gz稱為位能,單位為J/kg。在靜止流體中這兩種機(jī)械能之和是守恒的。(4)工程上將稱為靜壓頭，z

稱為位壓頭。兩種壓頭之和在靜止流體中處處相等。壓頭的單位是m。pp1/ρ+gz1=p2/ρ+gz2說(shuō)明和討論(1)只適用于重力場(chǎng)中靜止的不可壓縮的連71.2B

靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用1.壓力的測(cè)量(1)U型管壓差計(jì)pb=p2+ρBgz+ρAgR因

pa=pb

pa

=p1+ρB

g(z+R)p1+ρBg(z+R)=p2+ρBgz+ρAgRp1-p2=(ρA-ρB)gRRp1p2abABz1.2B靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用1.壓力的測(cè)量(1)U型8(2)微差壓差計(jì)將U型管的兩側(cè)管頂端各增設(shè)一個(gè)擴(kuò)大室,由于擴(kuò)大室的截面積比U型管截面積大得多，指示液C的液面變化也極小，可以認(rèn)為是等高p1

-p2=(ρA-ρC)gR只要選擇兩種指示液的密度差(ρA-ρC)值相當(dāng)小，讀數(shù)R值可放大到普通U型管壓差計(jì)讀數(shù)的數(shù)倍。(2)微差壓差計(jì)將U型管的兩側(cè)管頂端各增設(shè)一個(gè)擴(kuò)大室,由于9zp0ABRρρi2.液位的測(cè)量pA=p0+zρgpB=p0+Rρig

pA=pBzρg=Rρig

zp0ABRρρi2.液位的測(cè)量pA=p0+zρgpB103.液封高度的確定例1-2罐頭廠為連續(xù)化高溫殺菌，采用圖所示的靜水壓密封連續(xù)殺菌裝置，殺菌室通入壓力為0.2MPa（絕對(duì)）的蒸汽，求水封室高度。解：生產(chǎn)上為了把握，一般采用15~16m。123.液封高度的確定例1-2罐頭廠為連續(xù)化高溫殺菌，采用11第二節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)的基本規(guī)律1-3管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程1.3A流量和流速1.3B穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)1.3C連續(xù)性方程1-4柏努利方程1.4A柏努利方程的表達(dá)式1.4B實(shí)際流體機(jī)械能衡算第二節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)的基本規(guī)律1-3管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程121-3管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程1.3A

流量和流速1.流量(1)體積流量（volumetricflowrate）以符號(hào)qv表示，其單位為m3/s(2)質(zhì)量流量（massflowrate）符號(hào)qm，單位為kg/s1-3管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程1.3A流量和流速1.流量(132

.流速平均速度（averagevelocity）簡(jiǎn)稱流速，符號(hào)u，單位為m/s

3.管徑的估算生產(chǎn)任務(wù)決定qv,，由常用流速u(mài)(如水u=2m/s),可估算所需管徑u,選相近規(guī)格尺寸。本應(yīng)按總費(fèi)用最低原則2

.流速平均速度（averagevelocity）簡(jiǎn)稱141.3B穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)1.穩(wěn)定流動(dòng)（steadyflow）任意截面上流體的流速、壓力和密度等有關(guān)物理量都不隨時(shí)間變化的流動(dòng)2.不穩(wěn)定流動(dòng)（unsteadyflow）任意截面上流體的性質(zhì)和流動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間變化的流動(dòng)11′qm(in)qm(out)qm(in)>qm(out)

穩(wěn)定流動(dòng)qm(in)<qm(out)

不穩(wěn)定流動(dòng)本圖中：1.3B穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)1.穩(wěn)定流動(dòng)（steady151.3C

連續(xù)性方程管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)11′22′qm,1=qm,2A1u1ρ1=A2u2ρ2=qm不可壓縮流體，ρ=constA1u1=A2u2=qv1.3C連續(xù)性方程管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)11′22′qm,1=q16本次習(xí)題p.4634p.73本次習(xí)題p.463p.73171-4柏努利方程1.4A柏努利方程的表達(dá)式不可壓縮理想流體穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式，稱為柏努利方程式（Bernoulliequation）z2z112E1=mgz1+mp1/ρ+mu12/2E2=mgz2+mp2/ρ+mu22/2E1=E2

gz1+p1/ρ+u12/2=gz2+p2/ρ+u22/2(J/kg)位能、靜壓能、動(dòng)能三種機(jī)械能之和守恒

無(wú)粘性流體1-4柏努利方程1.4A柏努利方程的表達(dá)式不可壓縮理想18等式兩邊除以g(m)每一項(xiàng)的單位都是m，即J/N。稱為動(dòng)壓頭。位壓頭、靜壓頭及動(dòng)壓頭之和即總壓頭守恒。(Pa)各項(xiàng)單位都是Pa,亦即J/m3。若流體靜止，u1=u2=0可見(jiàn)，流體靜力學(xué)基本方程是柏努利方程的特例。上三式是柏努利方程不同形式的表達(dá)式等式兩邊除以g(m)每一項(xiàng)的單位都是m，即J/N。稱為動(dòng)壓191.4B

實(shí)際流體機(jī)械能衡算實(shí)際流體有粘性，流動(dòng)有摩擦而消耗機(jī)械能為輸送目的有時(shí)加泵對(duì)流體作功對(duì)此，引柏努利方程應(yīng)作修正：w—泵對(duì)流體作之比功，J/kg有效功率Pe=wqm(W)實(shí)際功率P=Pe/ηη-效率1.4B實(shí)際流體機(jī)械能衡算實(shí)際流體有粘性，流動(dòng)有摩擦而消201.4C

柏努利方程的應(yīng)用1.求管道中流體的流量例1-4輸水系統(tǒng)如圖所示。φ45×2.5mm鋼管,已知,試求水的體積流量。又欲使水的流量增加30%，應(yīng)將水箱水面升高多少？18m23m解(1)w=01.4C柏努利方程的應(yīng)用1.求管道中流體的流量例1-421(2)若水的流量增加30%，則(2)若水的流量增加30%，則222.求輸送設(shè)備的功率例1-5牛奶輸送系統(tǒng)如圖所示。泵效率為65%，管道φ34×2mm,牛奶密度為1080kg/m3,質(zhì)量流量為4.5t/h，阻力損失為50J/kg,試計(jì)算泵的功率。解1.5m9mPvm=88kPa212.求輸送設(shè)備的功率例1-5牛奶輸送系統(tǒng)如圖23應(yīng)用柏努利方程解題時(shí)注意：（1）繪系統(tǒng)的示意圖；（2）選取上游和下游截面，截面應(yīng)與流動(dòng)方向相垂直；（3）基準(zhǔn)面選取應(yīng)便于計(jì)算；

（4）各量的單位必須一致，靜壓力都用絕對(duì)壓力，或者都用表壓。18m23m1.5m9mPvm=88kPa21應(yīng)用柏努利方程解題時(shí)注意：（1）繪系24第三節(jié)流體流動(dòng)現(xiàn)象1-5流體的黏度1.5A牛頓黏性定律1.5B流體中的動(dòng)量傳遞1.5C非牛頓流體1-6流體流動(dòng)型態(tài)1.6A雷諾實(shí)驗(yàn)和雷諾數(shù)1.6B流體邊界層1-7流體在圓管內(nèi)的速度分布

1.7A層流的速度分布1.7B湍流的速度分布第三節(jié)流體流動(dòng)現(xiàn)象1-5流體的黏度1.5A牛頓黏性251-5流體的黏度1.5A

牛頓黏性定律dyuu+du剪切力μ—黏性系數(shù)，動(dòng)力黏度，簡(jiǎn)稱黏度（N）（viscosity）黏度單位:[μ]=Pa·s=kg·m-1s-11P(泊)=0.1Pa·s切應(yīng)力τ（shearstress）：（Pa）運(yùn)動(dòng)黏度：(m2/s)流體受剪切力作用抵抗變形的特性稱為黏性，黏度是黏性大小的量度。1-5流體的黏度1.5A牛頓黏性定律dyuu+du261.5B

流體中的動(dòng)量傳遞從微觀角度解釋流體具有粘性的原因分子間的動(dòng)量交換，是流體產(chǎn)生黏性的一個(gè)主要原因。τ為y方向的動(dòng)量通量流體黏度是分子動(dòng)量傳遞快慢的標(biāo)志。流體黏度的主要影響因素：流體黏度大小除與流體本性有關(guān)外，尚受多種因素影響，其中最主要的影響因素是溫度。一般液體的黏度隨溫度升高而減小，而氣體的黏度隨溫度的升高而增大。1.5B流體中的動(dòng)量傳遞從微觀角度解釋流體具有粘性的271.5C

非牛頓流體●牛頓型流體（Newtonianfluid）切應(yīng)力與速度梯度的關(guān)系完全符合牛頓黏性定律的流體。黏度是常數(shù)，是流體的性質(zhì)?！穹桥ｎD型流體（non-Newtonianfluid）不符合牛頓黏性定律的流體。表觀黏度（apparentviscosity）：不是常數(shù),隨du/dy變◆時(shí)變性非牛頓流體（time-dependentnon-Newtonianfluid）▲觸融性流體▲觸凝性流體1.5C非牛頓流體●牛頓型流體（Newtonianf28◆非時(shí)變性非牛頓流體(time-independentnon-Newtonianfluid)▲剪稀流體（shear-thinningfluid）又稱為假塑性流體,du/dy↑：μa↓▲剪稠流體（shear-thickeningfluid）又稱為脹塑性流體,du/dy↑：μa↑▲賓哈姆流體(Binghamfluid)▲塑性流體(plasticfluid)τdu/dyτ>τ0(屈服應(yīng)力),流體始相對(duì)運(yùn)動(dòng)牛頓流體(對(duì)照)τ0◆非時(shí)變性非牛頓流體(time-independentno29Herschel-Bulkley公式剪稀流體,τ0=0，n<1τdu/dyτ0剪稠流體,τ0=0，n>1賓哈姆流體,τ0>0，n=1塑性流體,τ0>0，n<1牛頓流體,τ0=0，n=1而常數(shù)K就相應(yīng)于黏度μHerschel-Bulkley公式剪稀流體,τ0=0，n301-6流體流動(dòng)型態(tài)

1.6A

雷諾實(shí)驗(yàn)和雷諾數(shù)1．雷諾實(shí)驗(yàn)(1)層流（laminarflow）流體平行流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)間互不混雜的流動(dòng)型態(tài)(2)湍流（turbulentflow）質(zhì)點(diǎn)間彼此碰撞、互相混合，質(zhì)點(diǎn)的速度大小和運(yùn)動(dòng)方向隨時(shí)發(fā)生變化的流動(dòng)型態(tài)1-6流體流動(dòng)型態(tài)1.6A雷諾實(shí)驗(yàn)和雷諾數(shù)1．雷諾312.雷諾數(shù)（ReynoldsNumber）基本量長(zhǎng)度的量綱

L時(shí)間的量綱

T質(zhì)量的量綱

M雷諾數(shù)的量綱為雷諾數(shù)Re是個(gè)量綱一的特征數(shù)。雷諾實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)Re<2000，層流當(dāng)Re>4000,湍流當(dāng)2000<Re<4000，過(guò)渡流2.雷諾數(shù)（ReynoldsNumber）基本量長(zhǎng)度的321.6B

流體邊界層1.邊界層的形成邊界層平板壁面附近速度梯度較大的區(qū)域主流區(qū)邊界層外速度梯度可忽略的區(qū)域xc—某臨界距離x<xc

層流邊界層x>xc湍流邊界層(靠近壁面存在層流內(nèi)層)2.邊界層的分離流體流經(jīng)曲面，或其他形狀物體的表面時(shí)，產(chǎn)生邊界層與固體表面分離并形成旋渦的現(xiàn)象.1.6B流體邊界層1.邊界層的形成邊界層平板壁面331-7流體在圓管內(nèi)的速度分布1.7A

層流的速度分布1.速度分布公式流體柱上的推動(dòng)力作用于流體柱側(cè)表面(A=2πrl)上的內(nèi)摩擦力推動(dòng)力與阻力大小相等，方向相反1-7流體在圓管內(nèi)的速度分布1.7A層流的速度分布134在管軸線上，r=0在管壁處，r=R,ur=00rRumax在管軸線上，r=0在管壁處，r=R,ur=035本次習(xí)題p.4678本次習(xí)題p.467362.平均流速半徑為r處，環(huán)形截面面積：dA=2πrdrrdrR平均流速泊稷葉（Poiseuille）方程2.平均流速半徑為r處，環(huán)形截面面積：dA=2πrdrrd371.7B

湍流的速度分布不能理論推導(dǎo)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定u/umax與Remax或Re值的關(guān)系見(jiàn)圖通常近似取湍流的平均速度u=0.82umax1.7B湍流的速度分布不能理論推導(dǎo)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定u/umax38第四節(jié)流體流動(dòng)的阻力1-8管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力1.8A直管阻力公式1.8B層流的摩擦因數(shù)1.8C湍流的摩擦因數(shù)1-9管內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力1.9A阻力因數(shù)法1.9B當(dāng)量長(zhǎng)度法流體流動(dòng)的阻力，分為直管阻力和局部阻力。第四節(jié)流體流動(dòng)的阻力1-8管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力1391-8管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力1.8A

直管阻力公式不變徑水平管z1=z2u1=u2=u穩(wěn)定流動(dòng)，推動(dòng)力和摩擦阻力平衡：1-8管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力1.8A直管阻力公式不變徑40λ—摩擦因數(shù)（friction

coefficient）是量綱一的常數(shù)范寧（Fanning）公式另兩種直管阻力表示式壓頭損失(m)壓力損失(Pa)λ—摩擦因數(shù)（frictioncoefficient）411.8B

層流的摩擦因數(shù)壓力損失與范寧公式對(duì)照層流摩擦因數(shù)的理論公式(Pa)(J/kg)1.8B層流的摩擦因數(shù)壓力損失與范寧公式對(duì)照層流摩擦因數(shù)421.8C

湍流的摩擦因數(shù)湍流復(fù)雜，影響摩擦因數(shù)的變量較多。工程研究中，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。研究此類(lèi)工程問(wèn)題，為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)工作，經(jīng)常用量綱分析法（dimensionalanalysis)，建立特征數(shù)方程。1.量綱分析法因次一致性原則物理方程各量代以量綱式，方程兩邊相同基本量的量綱指數(shù)（因次）相等。π定理特征數(shù)數(shù)目=物理量數(shù)目－基本量數(shù)目ε—管子的絕對(duì)粗糙度，m。1.8C湍流的摩擦因數(shù)湍流復(fù)雜，影響摩擦因43各物理量的量綱為：dimp=ML-1T-2dimd=Ldiml=Ldimu=LT-1dimρ=ML-3dimμ=ML-1T-1dimε=L各量的量綱代入下式：得ML-1T-2=kLaLb(LT-1)c(ML-3)d(ML-1T-1)eLfML-1T-2=kMd+eLa+b+c-3d-e+fT-c-e按因次一致性原則：對(duì)M1=d+e對(duì)L-1=a+b+c-3d-e+f對(duì)T-2=-c-ea,c,d可表示為b,e,f的函數(shù)d=1-ec=2-ea=-b-e-f各物理量的量綱為：dimp=ML-1T-244d=1-ec=2-ea=-b-e-f將指數(shù)相同的物理量并在一起：式中包含4個(gè)量綱一的特征數(shù)（符合π定理）：歐拉數(shù)壓力損失/慣性力雷諾數(shù)

Re=duρ/μ慣性力/粘性力相對(duì)粗糙度

ε/d長(zhǎng)徑比

l/d實(shí)驗(yàn)證明即b=1d=1-e將指數(shù)相同的物理量并在一起：式中包含4個(gè)量綱一的特45與下式比較：可得即對(duì)光滑管,ε≈0,即λ只與Re有關(guān)常用光滑管摩擦因數(shù)的公式：對(duì)粗糙管，根據(jù)已知Re和ε/d值，由摩擦因數(shù)圖求λ最為適用。適用范圍：Re=2500~105與下式比較：可得即對(duì)光滑管,ε≈0,即λ只與Re有關(guān)常462.摩擦因數(shù)圖1944年Moody按式據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制2.摩擦因數(shù)圖1944年Moody按式據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制47摩擦因數(shù)圖的分區(qū)A.層流區(qū)（Re<2000）此區(qū)域流體作層流流動(dòng)，λ與管壁面的粗糙度無(wú)關(guān)，而與Re成直線關(guān)系，λ=64/ReA

B.過(guò)渡區(qū)（2000<Re<4000）通常是將湍流時(shí)相應(yīng)的曲線延伸查取λ值BC.湍流區(qū)（Re>4000）摩擦因數(shù)λ是Re和管壁面相對(duì)粗糙度ε/d的函數(shù)。CD.完全湍流區(qū)（圖中虛線以上的區(qū)域）曲線近乎水平直線，λ值基本上不隨Re而變化。D摩擦因數(shù)圖的分區(qū)A.層流區(qū)此區(qū)域流體作層流AB.過(guò)48本次習(xí)題p.4634p.73本次習(xí)題p.463p.73491-9管內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力流體流經(jīng)各類(lèi)管件、閥門(mén)、進(jìn)口、出口及管道突擴(kuò)或突縮等造成的能量損失，稱局部阻力。

局部阻力的計(jì)算有兩種方法：即阻力因數(shù)法和當(dāng)量長(zhǎng)度法1.9A

阻力因數(shù)法ζ—局部阻力因數(shù)，其值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，可查表管中流體流動(dòng)的總阻力即為直管阻力hf及各局部阻力h’f之和：1-9管內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力流體流經(jīng)各類(lèi)50例

鮮牛奶以流量5000kg/h從貯奶罐輸送至殺菌器，管子為φ38mm×1.5mm的不銹鋼管，管子長(zhǎng)度12m,中間有一只搖板式單向閥，三只90°彎頭，計(jì)算管路摩擦阻力。已知黏度為3mPa·s,密度為1040kg/m3。解

1.算出流速：2.算出Re:3.查出λ：

由表2-3查出：例鮮牛奶以流量5000kg/h從貯奶罐輸送至殺菌器，管子51再由ε/d和Re兩值，在摩擦因數(shù)圖上查得：λ=0.0414.由阻力因數(shù)表查阻力因數(shù)：1只搖板式單向閥2.03只90°彎頭3×0.75管子入口(突縮)0.5管子出口(突擴(kuò))1.05.求摩擦損失：再由ε/d和Re兩值，在摩擦因數(shù)圖上查得：λ=0.04521.9B當(dāng)量長(zhǎng)度法將局部阻力折合成相當(dāng)于某個(gè)長(zhǎng)度的圓直管的直管阻力,此長(zhǎng)度則稱為當(dāng)量長(zhǎng)度le。則局部阻力可按直管阻力的計(jì)算方法求之：求總阻力時(shí)，直管阻力和局部阻力可合并計(jì)算：—各局部當(dāng)量長(zhǎng)度之和1.9B當(dāng)量長(zhǎng)度法將局部阻力折合成相當(dāng)于某個(gè)長(zhǎng)度的圓直管的53例敞口貯水槽盛80℃熱水，用泵將熱水以22.7m3/h的流量打到距水槽液面6.1m的高位，管出口通大氣。水管皆為φ57×3.0mm光滑管。泵前管長(zhǎng)6.1m，有三個(gè)90°彎頭；泵后管長(zhǎng)61m，有兩個(gè)90°彎頭。假設(shè)水溫不變，（1）計(jì)算阻力損失；（2）若泵效率為75％，求泵功率。解例敞口貯水槽盛80℃熱水，用泵將熱水以22.7m54食品工程原理課件55例

將密度為940kg/m3,粘度為40mPa·s的豆油用泵由貯罐打到高位罐，兩罐皆常壓，液面位差為6m，流量為12L/min。管道為長(zhǎng)25m，內(nèi)徑10mm的新鋼管,局部阻力之和為4u2。求；（1）泵的有效功率；（2）輸送20kg豆油，泵作有效功多少？解⑴qv=12×10-3/60=2.0×10-4m3/su=qv/A=2.0×10-4/(0.785×0.012)=2.55m/sRe=duρ/μ=0.01×2.55×940/0.040=599<2000λ=64/Re=64/599=0.107例將密度為940kg/m3,粘度為40mPa·s的豆油569.81×6+896=955J/kg

w=gΔz+Pe=wqm=wqvρ=955×2.0×10-4×940=180W⑵We=mw=20×955/1000=19.1kJ9.81×6+896=955J/kgw=gΔz57例：用泵將濃縮脫脂牛奶由蒸發(fā)器送至樓上的常壓（p=100kPa)貯槽內(nèi)。蒸發(fā)器內(nèi)液面，泵和貯槽入口的高度分別為3.0，0.5和11.0米，蒸發(fā)器內(nèi)真空度96kPa,蒸發(fā)器到泵管長(zhǎng)4.0米，有一個(gè)90°彎頭，泵到貯槽管長(zhǎng)30米，有三個(gè)90°彎頭和一個(gè)閥門(mén)，管路都是φ38×2.5mm的光滑不銹鋼管。若牛奶密度1200kg/m3,黏度2.0mPa·s，輸送流量為8.00m3/h,流經(jīng)閥門(mén)的壓力降為80kPa,求泵排出口絕對(duì)壓力。若泵-電機(jī)組總效率為55%，求所需電機(jī)功率。2例：用泵將濃縮脫脂牛奶由蒸發(fā)器送至樓上的常壓（p=100kP58解qv=8/3600=2.22×10-3m3/s(1)在3—2間能量衡算

解qv=8/3600=2.22×10-3m3/s(1)59=9.81×(11.0-0.5)+139=242J/kgP3=242×1200+100×103=3.90×105Pa(2)在1—2間能量衡算(1.48kW)=9.81×(11.0-0.5)+139=242J/kg60本次習(xí)題p.4691012本次習(xí)題p.46961第六節(jié)流量測(cè)定1-12測(cè)速管與流量計(jì)1.12A測(cè)速管1.12B孔板流量計(jì)1.12C轉(zhuǎn)子流量計(jì)第六節(jié)流量測(cè)定1-12測(cè)速管與流量計(jì)1.12A621-12測(cè)速管與流量計(jì)1.12A

測(cè)速管測(cè)速管又稱皮托管（pitottube）內(nèi)管A沖壓能：轉(zhuǎn)化為靜壓能外管B靜壓能p/ρ反映到U形管壓差計(jì)上：1-12測(cè)速管與流量計(jì)1.12A測(cè)速管測(cè)速管又稱皮托63測(cè)速管所測(cè)的速度是點(diǎn)速度要測(cè)平均速度，則測(cè)管道中心的最大流速u(mài)max由umax算出Remax查下圖找出u/umax值，從而計(jì)算平均流速u(mài)。測(cè)速管所測(cè)的速度是點(diǎn)速度要測(cè)平均速度，則測(cè)管道中心的最大流速641.12B

孔板流量計(jì)孔板流量計(jì)（orificemeter）為中央開(kāi)圓孔的金屬板輔以U形管壓差計(jì)管1-1′和孔口0-0′截面間列柏努利方程：按連續(xù)性方程：1.12B孔板流量計(jì)孔板流量計(jì)（orif65引入校正因數(shù)C修正以pa-pb代p1-p0經(jīng)孔板阻力損失令則引入校正因數(shù)C修正以pa-pb代p1-p0經(jīng)孔板阻力損失66流量因數(shù)C0=f(Re,m=A0/A1)對(duì)給定m,Re超過(guò)某限度時(shí)，C0趨于定值測(cè)定一般C0在定值區(qū)孔板流量計(jì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，但阻力大，可代以文丘里流量計(jì)(Venturitubemeter)流量因數(shù)C0=f(Re,m=A0/A1)對(duì)給定m671.12C

轉(zhuǎn)子流量計(jì)由一根垂直安裝在流體輸送管路上的錐形玻璃管以及管內(nèi)的一個(gè)可上下浮動(dòng)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成根據(jù)轉(zhuǎn)子位置的高低，可以測(cè)量管道中流體的流量大小。分析轉(zhuǎn)子受力平衡：式右邊都是常量，Δp

也是常量不因流量變化而改變從流量、流動(dòng)截面和壓力降之間的關(guān)系看，轉(zhuǎn)子流量計(jì)和孔板流量計(jì)原理相同，但情形相反。1.12C轉(zhuǎn)子流量計(jì)由一根垂直安裝在流體輸送管路上的錐68

孔板流量計(jì)

A0不變，qv↑:Δp↑轉(zhuǎn)子流量計(jì)

Δp不變，qv↑:Aa↑轉(zhuǎn)子流量計(jì)在出廠前進(jìn)行標(biāo)定:液體采用20℃的水氣體采用0.1MPa壓力下20℃的空氣若被測(cè)流體與標(biāo)定條件不一致時(shí)，應(yīng)對(duì)流量的刻度進(jìn)行校正,校正公式：下標(biāo)1—標(biāo)定流體下標(biāo)2—測(cè)量流體氣體校正公式可簡(jiǎn)化：Aa孔板流量計(jì)A0不變，qv↑:Δp↑轉(zhuǎn)子流量計(jì)Δp不變6912345m1m1m0.2m例

河水用泵打入洗滌塔中經(jīng)噴嘴噴出，噴后流入廢水池。管道尺寸φ114×4mm,噴嘴內(nèi)徑d2=212mm,流量85m3/h,泵前后管長(zhǎng)分別為5m和35m,λ=0.023，p2-p3=20kPa,Σhf3→4=8J/kg,求：Pe解1—2間能量衡算：p1=0(表壓)，u1≈012345m1m1m0.2m例河水用泵打入洗70食品工程原理課件713—4間能量衡算：p4=0(表壓)，（2.98kW）3—4間能量衡算：p4=0(表壓)，（2.98kW）72本次習(xí)題p.4716p.782本次習(xí)題p.4716p.78273▲12345m1m1m0.2m▲12345m1m1m0.2m74第一章流體流動(dòng)FluidFlow第一節(jié)流體靜力學(xué)原理第二節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)的基本規(guī)律第三節(jié)流體流動(dòng)現(xiàn)象第四節(jié)流體流動(dòng)的阻力第六節(jié)流量測(cè)定第一章流體流動(dòng)FluidFlow第一節(jié)75第一節(jié)流體靜力學(xué)原理1-1流體密度和壓力1.1A密度1.1B壓力1-2

流體靜力學(xué)基本方程式1.2A靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo)和討論1.2B靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用第一節(jié)流體靜力學(xué)原理1-1流體密度和壓力1.1A密761-1流體密度和壓力1.1A

密度（density)密度定義單位為:kg/m3氣體的密度由R—摩爾氣體常量，R=8.314J/(mol·K)1-1流體密度和壓力1.1A密度（density)密77氣體混合物密度液體混合物密度比容（specificvolume）氣體混合物密度液體混合物密度比容（specificvolu78

1.1B壓力流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的壓強(qiáng)，習(xí)慣上稱為壓力（pressure),符號(hào)為

p,法定計(jì)量單位:Pa。流體的壓力有三種表示方法：1.絕對(duì)壓力

pab

(absolutepressure)2.表壓

pg

(gaugepressure)pg=pab

-pa3.真空度

pvm

(vacuum)pvm=pa-pab

pab=0pa—大氣壓papabpabpgpvm1.1B壓力流體垂直作用于單位面積上的力791-2

流體靜力學(xué)基本方程式

1.2A

靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo)和討論z1z2p1p2Ap2A-p1A-ρgA(z1-z2)=0則：p2=p1+ρg(z1-z2)設(shè)液面上方壓力為p0,深h處

p=p0+ρghp1+ρgz1

=p2+ρgz2(Pa)p1/ρ+gz1=p2

/ρ+gz2

(J/kg)(m)1-2

流體靜力學(xué)基本方程式1.2A靜力學(xué)基本方程的80說(shuō)明和討論(1)只適用于重力場(chǎng)中靜止的不可壓縮的連續(xù)的單一流體。（2)

靜止的連續(xù)的同一液體中，處在同一水平位置上的各點(diǎn)的壓力都相等。（3）

p/ρ稱為靜壓能，gz稱為位能,單位為J/kg。在靜止流體中這兩種機(jī)械能之和是守恒的。(4)工程上將稱為靜壓頭，z

稱為位壓頭。兩種壓頭之和在靜止流體中處處相等。壓頭的單位是m。pp1/ρ+gz1=p2/ρ+gz2說(shuō)明和討論(1)只適用于重力場(chǎng)中靜止的不可壓縮的連811.2B

靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用1.壓力的測(cè)量(1)U型管壓差計(jì)pb=p2+ρBgz+ρAgR因

pa=pb

pa

=p1+ρB

g(z+R)p1+ρBg(z+R)=p2+ρBgz+ρAgRp1-p2=(ρA-ρB)gRRp1p2abABz1.2B靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用1.壓力的測(cè)量(1)U型82(2)微差壓差計(jì)將U型管的兩側(cè)管頂端各增設(shè)一個(gè)擴(kuò)大室,由于擴(kuò)大室的截面積比U型管截面積大得多，指示液C的液面變化也極小，可以認(rèn)為是等高p1

-p2=(ρA-ρC)gR只要選擇兩種指示液的密度差(ρA-ρC)值相當(dāng)小，讀數(shù)R值可放大到普通U型管壓差計(jì)讀數(shù)的數(shù)倍。(2)微差壓差計(jì)將U型管的兩側(cè)管頂端各增設(shè)一個(gè)擴(kuò)大室,由于83zp0ABRρρi2.液位的測(cè)量pA=p0+zρgpB=p0+Rρig

pA=pBzρg=Rρig

zp0ABRρρi2.液位的測(cè)量pA=p0+zρgpB843.液封高度的確定例1-2罐頭廠為連續(xù)化高溫殺菌，采用圖所示的靜水壓密封連續(xù)殺菌裝置，殺菌室通入壓力為0.2MPa（絕對(duì)）的蒸汽，求水封室高度。解：生產(chǎn)上為了把握，一般采用15~16m。123.液封高度的確定例1-2罐頭廠為連續(xù)化高溫殺菌，采用85第二節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)的基本規(guī)律1-3管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程1.3A流量和流速1.3B穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)1.3C連續(xù)性方程1-4柏努利方程1.4A柏努利方程的表達(dá)式1.4B實(shí)際流體機(jī)械能衡算第二節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)的基本規(guī)律1-3管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程861-3管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程1.3A

流量和流速1.流量(1)體積流量（volumetricflowrate）以符號(hào)qv表示，其單位為m3/s(2)質(zhì)量流量（massflowrate）符號(hào)qm，單位為kg/s1-3管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程1.3A流量和流速1.流量(872

.流速平均速度（averagevelocity）簡(jiǎn)稱流速，符號(hào)u，單位為m/s

3.管徑的估算生產(chǎn)任務(wù)決定qv,，由常用流速u(mài)(如水u=2m/s),可估算所需管徑u,選相近規(guī)格尺寸。本應(yīng)按總費(fèi)用最低原則2

.流速平均速度（averagevelocity）簡(jiǎn)稱881.3B穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)1.穩(wěn)定流動(dòng)（steadyflow）任意截面上流體的流速、壓力和密度等有關(guān)物理量都不隨時(shí)間變化的流動(dòng)2.不穩(wěn)定流動(dòng)（unsteadyflow）任意截面上流體的性質(zhì)和流動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間變化的流動(dòng)11′qm(in)qm(out)qm(in)>qm(out)

穩(wěn)定流動(dòng)qm(in)<qm(out)

不穩(wěn)定流動(dòng)本圖中：1.3B穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)1.穩(wěn)定流動(dòng)（steady891.3C

連續(xù)性方程管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)11′22′qm,1=qm,2A1u1ρ1=A2u2ρ2=qm不可壓縮流體，ρ=constA1u1=A2u2=qv1.3C連續(xù)性方程管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)11′22′qm,1=q90本次習(xí)題p.4634p.73本次習(xí)題p.463p.73911-4柏努利方程1.4A柏努利方程的表達(dá)式不可壓縮理想流體穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式，稱為柏努利方程式（Bernoulliequation）z2z112E1=mgz1+mp1/ρ+mu12/2E2=mgz2+mp2/ρ+mu22/2E1=E2

gz1+p1/ρ+u12/2=gz2+p2/ρ+u22/2(J/kg)位能、靜壓能、動(dòng)能三種機(jī)械能之和守恒

無(wú)粘性流體1-4柏努利方程1.4A柏努利方程的表達(dá)式不可壓縮理想92等式兩邊除以g(m)每一項(xiàng)的單位都是m，即J/N。稱為動(dòng)壓頭。位壓頭、靜壓頭及動(dòng)壓頭之和即總壓頭守恒。(Pa)各項(xiàng)單位都是Pa,亦即J/m3。若流體靜止，u1=u2=0可見(jiàn)，流體靜力學(xué)基本方程是柏努利方程的特例。上三式是柏努利方程不同形式的表達(dá)式等式兩邊除以g(m)每一項(xiàng)的單位都是m，即J/N。稱為動(dòng)壓931.4B

實(shí)際流體機(jī)械能衡算實(shí)際流體有粘性，流動(dòng)有摩擦而消耗機(jī)械能為輸送目的有時(shí)加泵對(duì)流體作功對(duì)此，引柏努利方程應(yīng)作修正：w—泵對(duì)流體作之比功，J/kg有效功率Pe=wqm(W)實(shí)際功率P=Pe/ηη-效率1.4B實(shí)際流體機(jī)械能衡算實(shí)際流體有粘性，流動(dòng)有摩擦而消941.4C

柏努利方程的應(yīng)用1.求管道中流體的流量例1-4輸水系統(tǒng)如圖所示。φ45×2.5mm鋼管,已知,試求水的體積流量。又欲使水的流量增加30%，應(yīng)將水箱水面升高多少？18m23m解(1)w=01.4C柏努利方程的應(yīng)用1.求管道中流體的流量例1-495(2)若水的流量增加30%，則(2)若水的流量增加30%，則962.求輸送設(shè)備的功率例1-5牛奶輸送系統(tǒng)如圖所示。泵效率為65%，管道φ34×2mm,牛奶密度為1080kg/m3,質(zhì)量流量為4.5t/h，阻力損失為50J/kg,試計(jì)算泵的功率。解1.5m9mPvm=88kPa212.求輸送設(shè)備的功率例1-5牛奶輸送系統(tǒng)如圖97應(yīng)用柏努利方程解題時(shí)注意：（1）繪系統(tǒng)的示意圖；（2）選取上游和下游截面，截面應(yīng)與流動(dòng)方向相垂直；（3）基準(zhǔn)面選取應(yīng)便于計(jì)算；

（4）各量的單位必須一致，靜壓力都用絕對(duì)壓力，或者都用表壓。18m23m1.5m9mPvm=88kPa21應(yīng)用柏努利方程解題時(shí)注意：（1）繪系98第三節(jié)流體流動(dòng)現(xiàn)象1-5流體的黏度1.5A牛頓黏性定律1.5B流體中的動(dòng)量傳遞1.5C非牛頓流體1-6流體流動(dòng)型態(tài)1.6A雷諾實(shí)驗(yàn)和雷諾數(shù)1.6B流體邊界層1-7流體在圓管內(nèi)的速度分布

1.7A層流的速度分布1.7B湍流的速度分布第三節(jié)流體流動(dòng)現(xiàn)象1-5流體的黏度1.5A牛頓黏性991-5流體的黏度1.5A

牛頓黏性定律dyuu+du剪切力μ—黏性系數(shù)，動(dòng)力黏度，簡(jiǎn)稱黏度（N）（viscosity）黏度單位:[μ]=Pa·s=kg·m-1s-11P(泊)=0.1Pa·s切應(yīng)力τ（shearstress）：（Pa）運(yùn)動(dòng)黏度：(m2/s)流體受剪切力作用抵抗變形的特性稱為黏性，黏度是黏性大小的量度。1-5流體的黏度1.5A牛頓黏性定律dyuu+du1001.5B

流體中的動(dòng)量傳遞從微觀角度解釋流體具有粘性的原因分子間的動(dòng)量交換，是流體產(chǎn)生黏性的一個(gè)主要原因。τ為y方向的動(dòng)量通量流體黏度是分子動(dòng)量傳遞快慢的標(biāo)志。流體黏度的主要影響因素：流體黏度大小除與流體本性有關(guān)外，尚受多種因素影響，其中最主要的影響因素是溫度。一般液體的黏度隨溫度升高而減小，而氣體的黏度隨溫度的升高而增大。1.5B流體中的動(dòng)量傳遞從微觀角度解釋流體具有粘性的1011.5C

非牛頓流體●牛頓型流體（Newtonianfluid）切應(yīng)力與速度梯度的關(guān)系完全符合牛頓黏性定律的流體。黏度是常數(shù)，是流體的性質(zhì)?！穹桥ｎD型流體（non-Newtonianfluid）不符合牛頓黏性定律的流體。表觀黏度（apparentviscosity）：不是常數(shù),隨du/dy變◆時(shí)變性非牛頓流體（time-dependentnon-Newtonianfluid）▲觸融性流體▲觸凝性流體1.5C非牛頓流體●牛頓型流體（Newtonianf102◆非時(shí)變性非牛頓流體(time-independentnon-Newtonianfluid)▲剪稀流體（shear-thinningfluid）又稱為假塑性流體,du/dy↑：μa↓▲剪稠流體（shear-thickeningfluid）又稱為脹塑性流體,du/dy↑：μa↑▲賓哈姆流體(Binghamfluid)▲塑性流體(plasticfluid)τdu/dyτ>τ0(屈服應(yīng)力),流體始相對(duì)運(yùn)動(dòng)牛頓流體(對(duì)照)τ0◆非時(shí)變性非牛頓流體(time-independentno103Herschel-Bulkley公式剪稀流體,τ0=0，n<1τdu/dyτ0剪稠流體,τ0=0，n>1賓哈姆流體,τ0>0，n=1塑性流體,τ0>0，n<1牛頓流體,τ0=0，n=1而常數(shù)K就相應(yīng)于黏度μHerschel-Bulkley公式剪稀流體,τ0=0，n1041-6流體流動(dòng)型態(tài)

1.6A

雷諾實(shí)驗(yàn)和雷諾數(shù)1．雷諾實(shí)驗(yàn)(1)層流（laminarflow）流體平行流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)間互不混雜的流動(dòng)型態(tài)(2)湍流（turbulentflow）質(zhì)點(diǎn)間彼此碰撞、互相混合，質(zhì)點(diǎn)的速度大小和運(yùn)動(dòng)方向隨時(shí)發(fā)生變化的流動(dòng)型態(tài)1-6流體流動(dòng)型態(tài)1.6A雷諾實(shí)驗(yàn)和雷諾數(shù)1．雷諾1052.雷諾數(shù)（ReynoldsNumber）基本量長(zhǎng)度的量綱

L時(shí)間的量綱

T質(zhì)量的量綱

M雷諾數(shù)的量綱為雷諾數(shù)Re是個(gè)量綱一的特征數(shù)。雷諾實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)Re<2000，層流當(dāng)Re>4000,湍流當(dāng)2000<Re<4000，過(guò)渡流2.雷諾數(shù)（ReynoldsNumber）基本量長(zhǎng)度的1061.6B

流體邊界層1.邊界層的形成邊界層平板壁面附近速度梯度較大的區(qū)域主流區(qū)邊界層外速度梯度可忽略的區(qū)域xc—某臨界距離x<xc

層流邊界層x>xc湍流邊界層(靠近壁面存在層流內(nèi)層)2.邊界層的分離流體流經(jīng)曲面，或其他形狀物體的表面時(shí)，產(chǎn)生邊界層與固體表面分離并形成旋渦的現(xiàn)象.1.6B流體邊界層1.邊界層的形成邊界層平板壁面1071-7流體在圓管內(nèi)的速度分布1.7A

層流的速度分布1.速度分布公式流體柱上的推動(dòng)力作用于流體柱側(cè)表面(A=2πrl)上的內(nèi)摩擦力推動(dòng)力與阻力大小相等，方向相反1-7流體在圓管內(nèi)的速度分布1.7A層流的速度分布1108在管軸線上，r=0在管壁處，r=R,ur=00rRumax在管軸線上，r=0在管壁處，r=R,ur=0109本次習(xí)題p.4678本次習(xí)題p.4671102.平均流速半徑為r處，環(huán)形截面面積：dA=2πrdrrdrR平均流速泊稷葉（Poiseuille）方程2.平均流速半徑為r處，環(huán)形截面面積：dA=2πrdrrd1111.7B

湍流的速度分布不能理論推導(dǎo)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定u/umax與Remax或Re值的關(guān)系見(jiàn)圖通常近似取湍流的平均速度u=0.82umax1.7B湍流的速度分布不能理論推導(dǎo)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定u/umax112第四節(jié)流體流動(dòng)的阻力1-8管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力1.8A直管阻力公式1.8B層流的摩擦因數(shù)1.8C湍流的摩擦因數(shù)1-9管內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力1.9A阻力因數(shù)法1.9B當(dāng)量長(zhǎng)度法流體流動(dòng)的阻力，分為直管阻力和局部阻力。第四節(jié)流體流動(dòng)的阻力1-8管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力11131-8管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力1.8A

直管阻力公式不變徑水平管z1=z2u1=u2=u穩(wěn)定流動(dòng)，推動(dòng)力和摩擦阻力平衡：1-8管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力1.8A直管阻力公式不變徑114λ—摩擦因數(shù)（friction

coefficient）是量綱一的常數(shù)范寧（Fanning）公式另兩種直管阻力表示式壓頭損失(m)壓力損失(Pa)λ—摩擦因數(shù)（frictioncoefficient）1151.8B

層流的摩擦因數(shù)壓力損失與范寧公式對(duì)照層流摩擦因數(shù)的理論公式(Pa)(J/kg)1.8B層流的摩擦因數(shù)壓力損失與范寧公式對(duì)照層流摩擦因數(shù)1161.8C

湍流的摩擦因數(shù)湍流復(fù)雜，影響摩擦因數(shù)的變量較多。工程研究中，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。研究此類(lèi)工程問(wèn)題，為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)工作，經(jīng)常用量綱分析法（dimensionalanalysis)，建立特征數(shù)方程。1.量綱分析法因次一致性原則物理方程各量代以量綱式，方程兩邊相同基本量的量綱指數(shù)（因次）相等。π定理特征數(shù)數(shù)目=物理量數(shù)目－基本量數(shù)目ε—管子的絕對(duì)粗糙度，m。1.8C湍流的摩擦因數(shù)湍流復(fù)雜，影響摩擦因117各物理量的量綱為：dimp=ML-1T-2dimd=Ldiml=Ldimu=LT-1dimρ=ML-3dimμ=ML-1T-1dimε=L各量的量綱代入下式：得ML-1T-2=kLaLb(LT-1)c(ML-3)d(ML-1T-1)eLfML-1T-2=kMd+eLa+b+c-3d-e+fT-c-e按因次一致性原則：對(duì)M1=d+e對(duì)L-1=a+b+c-3d-e+f對(duì)T-2=-c-ea,c,d可表示為b,e,f的函數(shù)d=1-ec=2-ea=-b-e-f各物理量的量綱為：dimp=ML-1T-2118d=1-ec=2-ea=-b-e-f將指數(shù)相同的物理量并在一起：式中包含4個(gè)量綱一的特征數(shù)（符合π定理）：歐拉數(shù)壓力損失/慣性力雷諾數(shù)

Re=duρ/μ慣性力/粘性力相對(duì)粗糙度

ε/d長(zhǎng)徑比

l/d實(shí)驗(yàn)證明即b=1d=1-e將指數(shù)相同的物理量并在一起：式中包含4個(gè)量綱一的特119與下式比較：可得即對(duì)光滑管,ε≈0,即λ只與Re有關(guān)常用光滑管摩擦因數(shù)的公式：對(duì)粗糙管，根據(jù)已知Re和ε/d值，由摩擦因數(shù)圖求λ最為適用。適用范圍：Re=2500~105與下式比較：可得即對(duì)光滑管,ε≈0,即λ只與Re有關(guān)常1202.摩擦因數(shù)圖1944年Moody按式據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制2.摩擦因數(shù)圖1944年Moody按式據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制121摩擦因數(shù)圖的分區(qū)A.層流區(qū)（Re<2000）此區(qū)域流體作層流流動(dòng)，λ與管壁面的粗糙度無(wú)關(guān)，而與Re成直線關(guān)系，λ=64/ReA

B.過(guò)渡區(qū)（2000<Re<4000）通常是將湍流時(shí)相應(yīng)的曲線延伸查取λ值BC.湍流區(qū)（Re>4000）摩擦因數(shù)λ是Re和管壁面相對(duì)粗糙度ε/d的函數(shù)。CD.完全湍流區(qū)（圖中虛線以上的區(qū)域）曲線近乎水平直線，λ值基本上不隨Re而變化。D摩擦因數(shù)圖的分區(qū)A.層流區(qū)此區(qū)域流體作層流AB.過(guò)122本次習(xí)題p.4634p.73本次習(xí)題p.463p.731231-9管內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力流體流經(jīng)各類(lèi)管件、閥門(mén)、進(jìn)口、出口及管道突擴(kuò)或突縮等造成的能量損失，稱局部阻力。

局部阻力的計(jì)算有兩種方法：即阻力因數(shù)法和當(dāng)量長(zhǎng)度法1.9A

阻力因數(shù)法ζ—局部阻力因數(shù)，其值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，可查表管中流體流動(dòng)的總阻力即為直管阻力hf及各局部阻力h’f之和：1-9管內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力流體流經(jīng)各類(lèi)124例

鮮牛奶以流量5000kg/h從貯奶罐輸送至殺菌器，管子為φ38mm×1.5mm的不銹鋼管，管子長(zhǎng)度12m,中間有一只搖板式單向閥，三只90°彎頭，計(jì)算管路摩擦阻力。已知黏度為3mPa·s,密度為1040kg/m3。解

1.算出流速：2.算出Re:3.查出λ：

由表2-3查出：例鮮牛奶以流量5000kg/h從貯奶罐輸送至殺菌器，管子125再由ε/d和Re兩值，在摩擦因數(shù)圖上查得：λ=0.0414.由阻力因數(shù)表查阻力因數(shù)：1只搖板式單向閥2.03只90°彎頭3×0.75管子入口(突縮)0.5管子出口(突擴(kuò))1.05.求摩擦損失：再由ε/d和Re兩值，在摩擦因數(shù)圖上查得：λ=0.041261.9B當(dāng)量長(zhǎng)度法將局部阻力折合成相當(dāng)于某個(gè)長(zhǎng)度的圓直管的直管阻力,此長(zhǎng)度則稱為當(dāng)量長(zhǎng)度le。則局部阻力可按直管阻力的計(jì)算方法求之：求總阻力時(shí)，直管阻力和局部阻力可合并計(jì)算：—各局部當(dāng)量長(zhǎng)度之和1.9B當(dāng)量長(zhǎng)度法將局部阻力折合成相當(dāng)于某個(gè)長(zhǎng)度的圓直管的127例敞口貯水槽盛80℃熱水，用泵將熱水以22.7m3/h的流量打到距水槽液面6.1m的高位，管出口通大氣。水管皆為φ57×3.0mm光滑管。泵前管長(zhǎng)6.1m，有三個(gè)90°彎頭；泵后管長(zhǎng)61m，有兩個(gè)90°彎頭。假設(shè)水溫不變，（1）計(jì)算阻力損失；（2）若泵效率為75％，求泵功率。解例敞口貯水槽盛80℃熱水，用泵將熱水以22.7m128食品工程原理課件129例

將密度為940kg/m3,粘度為40mPa·s的豆油用泵由貯罐打到高位罐，兩罐皆常壓，液面位差為6m，流量為12L/min。管道為長(zhǎng)25m，內(nèi)徑10mm的新鋼管,局部阻力之和為4u2。求；（1）泵的有效功率；（2）輸送20kg豆油，泵作有效功多少？解⑴qv=12×10-3/60=2.0×10-