流體流動(dòng)層流時(shí)機(jī)械能損失

流體流動(dòng)層流時(shí)機(jī)械能損失第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日(3)壓力

柏努利方程式中的壓力p1與p2只能同時(shí)使用表壓或絕對壓力，不能混合使用。(4)外加能量

外加能量W在上游截面一側(cè)，能量損失在下游截面一側(cè)。外加能量W是對每kg流體而言的，若要計(jì)算的軸功率，需將W乘以質(zhì)量流量，再除以效率。第2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日例用泵將貯槽(通大氣)中的稀堿液送到蒸發(fā)器中進(jìn)行濃縮，如附圖所示。泵的進(jìn)口管為φ89×3.5mm的鋼管，堿液在進(jìn)口管的流速為1.5m/s，泵的出口管為φ76×2.5mm的鋼管。貯槽中堿液的液面距蒸發(fā)器入口處的垂直距離為7m，堿液經(jīng)管路系統(tǒng)的能量損失為40J/kg，蒸發(fā)器內(nèi)堿液蒸發(fā)壓力保持在0.2kgf/cm2（表壓），堿液的密度為1100kg/m3。試計(jì)算所需的外加能量。第3頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日基準(zhǔn)第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日式中，z1=0，z2=7；p1=0(表壓)，p2=0.2kgf/cm2×9.8×104=19600Pa，u10,u2=u1(d2/d1)2=1.5((89-2×3.5)/(76-2×2.5))2=2.0m/s代入上式，得W=128.41J/kg解：解題要求規(guī)范化第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日流體流動(dòng)過程要解決的重要問題之一：流體流動(dòng)的阻力管道內(nèi)流體流動(dòng)的阻力與能量損失本節(jié)核心內(nèi)容：分析流阻因素、計(jì)算流阻第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日1、流體阻力產(chǎn)生的原因流體粘性－－產(chǎn)生摩擦阻力的內(nèi)因湍流應(yīng)力－－產(chǎn)生摩擦阻力的外因一、流體流動(dòng)阻力與范寧公式2、流體阻力的分類直管阻力損失（沿程阻力損失）

－流體流經(jīng)直管產(chǎn)生的機(jī)械能損失局部阻力損失

－流體流經(jīng)管件、閥門產(chǎn)生的機(jī)械能損失第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日分類：按材料：鑄鐵管、鋼管、特殊鋼管、有色金屬、塑料管及橡膠管等；按加工方法：鋼管又有有縫與無縫之分；按顏色：有色金屬管又可分為紫銅管、黃銅管、鉛管及鋁管等。管子(pipe)第8頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日作用：改變管道方向(彎頭);

連接支管(三通);改變管徑(變形管);堵塞管道(管堵)。螺旋接頭卡箍接頭彎頭三通變形管管件：管與管的連接部件。管件(pipefitting)第9頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日截止閥(globevalve)閘閥(gatevalve)止逆閥(checkvalve):單向閥裝于管道中用以開關(guān)管路或調(diào)節(jié)流量。閥門

(Valve)第10頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日3、阻力損失計(jì)算通式-范寧公式分析流體在直徑為d，長度為l的水平管內(nèi)的水平受力圓直管中的范寧公式推導(dǎo)第11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日FF

u

p1Ｐ2ld121`2`第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日對勻速運(yùn)動(dòng)，合力為零，即：第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日

已知不可壓縮流體在水平等徑管內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，柏努利方程為：

上式為流體在圓形直管流動(dòng)時(shí)，阻力損失與摩擦應(yīng)力之間的一般關(guān)系式。第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日阻力損失與流速有關(guān)，將Wf表示為動(dòng)能的函數(shù)，即：第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日

范寧（Fanning)公式，λ為摩擦系數(shù)?；颍毫睿旱?6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日4、阻力能量損失的各種表示法－單位質(zhì)量流體流動(dòng)阻力能量損失，J/kg－單位重量流體流動(dòng)阻力能量損失，

J/N=m，也稱阻力壓頭。

－單位體積流體流動(dòng)阻力能量損失，J/m3=Pa，也稱為壓力降或壓力損失。第17頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日1、管內(nèi)任取一流體柱分析其受力二、層流時(shí)的阻力損失計(jì)算阻力：內(nèi)摩擦力推動(dòng)力：凈壓力第18頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日合力為零，即：對水平等徑管：第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日2、層流的流速分布與最大流速得：積分：層流流體在圓直管內(nèi)的流速分布。第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日當(dāng)r=0時(shí)，第21頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日作圖：流體在圓管內(nèi)作穩(wěn)定層流流動(dòng)時(shí)，管內(nèi)（半徑區(qū)域內(nèi)）各點(diǎn)的速度分布圖

第22頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日推出：3、平均流速與最大流速的關(guān)系積分體積流量：平均流速：第23頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日平均流速為：第24頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日推出：由：流體在圓管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，管截面上的平均流速是最大流速的二分之一。平均流速與最大流速的關(guān)系第25頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日哈根－泊謖葉公式4、層流阻力損失計(jì)算式或者：第26頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日2、降低流體粘度可減少阻力損失。1、流體在圓管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，壓力降（阻力損失）與流過的距離及流速成正比、與管徑平方成反比。層流阻力損失計(jì)算式的物理意義第27頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日得：5、層流時(shí)的摩擦系數(shù)計(jì)算式比較哈根－泊謖葉公式與范寧公式層流時(shí)，摩擦系數(shù)與流速反比。第28頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日流體在圓直管中的流動(dòng)阻力計(jì)算通式

—范寧（Fanning）公式本節(jié)要點(diǎn)第29頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日層流時(shí)的流動(dòng)阻力計(jì)算式

—哈根－泊謖葉公式本節(jié)要點(diǎn)第30頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日層流時(shí)的摩擦系數(shù)計(jì)算公式層流的流速分布第31頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日層流時(shí)的最大流速層流時(shí)平均流速與最大流速的關(guān)系第32頁，共35頁，2023年，2月20日，星期日例題.

某流體在水平串聯(lián)的兩直管1、2中穩(wěn)定流動(dòng)，已知，，。今測得該流體流徑管道1與流徑管道2的壓力降均為0.64m液柱，試計(jì)算管道2的長度。解：

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