化工原理課件 天大版

第一章流體流動學(xué)習(xí)指導(dǎo)一、基本要求:了解流體流動的基本規(guī)律，要求熟練掌握流體靜力學(xué)基本方程、連續(xù)性方程、柏努利方程的內(nèi)容及應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上解決流體輸送的管路計(jì)算問題。二、掌握的內(nèi)容流體的密度和粘度的定義、單位、影響因素及數(shù)據(jù)的求?。粔簭?qiáng)的定義、表示法及單位換算；流體靜力學(xué)基本方程、連續(xù)性方程、柏努利方程的內(nèi)容及應(yīng)用；流動型態(tài)及其判斷，雷諾準(zhǔn)數(shù)的物理意義及計(jì)算；流動阻力產(chǎn)生的原因，流體在管內(nèi)流動時(shí)流動阻力（直管阻力和局部阻力）的計(jì)算；簡單管路的設(shè)計(jì)計(jì)算及輸送能力的核算；管路中流體的壓力、流速及流量的測量：液柱壓差計(jì)、測速管（畢托管）、孔板流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及計(jì)算；因次分析法的原理、依據(jù)、結(jié)果及應(yīng)用。3、了解的內(nèi)容牛頓型流體與非牛頓型流體；層流內(nèi)層與邊界層，邊界層的分離。第一節(jié)流體的重要性質(zhì)1.1.1連續(xù)介質(zhì)假定把流體視為由無數(shù)個(gè)流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)）所組成，這些流體微團(tuán)緊密接觸，彼此沒有間隙。這就是連續(xù)介質(zhì)模型。流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)）：宏觀上足夠小，以致于可以將其看成一個(gè)幾何上沒有維度的點(diǎn)；同時(shí)微觀上足夠大，它里面包含著許許多多的分子，其行為已經(jīng)表現(xiàn)出大量分子的統(tǒng)計(jì)學(xué)性質(zhì)。密度——單位體積流體的質(zhì)量。kg/m3

1.單組分密度

液體密度僅隨溫度變化（極高壓力除外），其變化關(guān)系可從手冊中查得。1.1.2流體的密度

氣體當(dāng)壓力不太高、溫度不太低時(shí)，可按理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算：

注意：手冊中查得的氣體密度均為一定壓力與溫度下之值，若條件不同，則需進(jìn)行換算。2.混合物的密度混合氣體各組分在混合前后質(zhì)量不變，則有

——?dú)怏w混合物中各組分的體積分?jǐn)?shù)。

或——混合氣體的平均摩爾質(zhì)量；

——?dú)怏w混合物中各組分的摩爾(體積)分?jǐn)?shù)。

混合液體假設(shè)各組分在混合前后體積不變，則有

——液體混合物中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

比容——單位質(zhì)量流體具有的體積，是密度的倒數(shù)。m3/kg比重(相對密度)：某物質(zhì)的密度與4℃下的水的密度的比值，用d表示。1.1.3流體的可壓縮性與不可壓縮流體一、液體的可壓縮性

——在一定溫度下，外力每增加一個(gè)單位時(shí)，流體體積的相對縮小量。二、不可壓縮流體密度為常數(shù)的流體。三、流體的流動性——流體不能承受拉力1.1.4流體的黏性一、牛頓黏性定律流體的內(nèi)摩擦力：運(yùn)動著的流體內(nèi)部相鄰兩流體層間的作用力。又稱為粘滯力或粘性摩擦力?！黧w阻力產(chǎn)生的依據(jù)對許多種流體，當(dāng)流動是層狀流（如流動較慢）時(shí)，力F與△u、面積A成正比，與△y成反比，如加一比例系數(shù)μ，則可表示為：——牛頓粘性定律式中：

速度梯度

比例系數(shù)，它的值隨流體的不同而不同，流體的粘性愈大，其值愈大，稱為粘性系數(shù)或動力粘度，簡稱粘度。剪應(yīng)力：單位面積上的內(nèi)摩擦力，以τ表示。適用于u與y成直線關(guān)系

當(dāng)取極限，即△y→0時(shí)，有：二、流體的黏度1)物理意義

：促使流體流動產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。

粘度總是與速度梯度相聯(lián)系，只有在運(yùn)動時(shí)才顯現(xiàn)出來2)粘度與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系

a)液體的粘度隨溫度升高而減小，壓強(qiáng)變化時(shí)，液體的粘度基本不變。b)氣體的粘度隨溫度升高而增大，隨壓強(qiáng)增加而增加的很少。3）粘度的單位

在SI制中：

在物理單位制中，

SI單位制和物理單位制粘度單位的換算關(guān)系為：4)混合物的粘度

對常壓氣體混合物：

對于分子不締合的液體混合物：

5）運(yùn)動粘度單位：SI制：m2/s；物理單位制：cm2/s，用St表示。三、理想流體與黏性流體黏性流體（實(shí)際流體）：具有粘性的流體；理想流體：完全沒有黏性（μ=0）的流體。（是假設(shè)存在的）1.2流體靜力學(xué)

本節(jié)重點(diǎn)：靜力學(xué)基本方程式及其應(yīng)用。難點(diǎn)：U形壓差計(jì)的測量。1.2.1流體的受力如重力、離心力等，屬于非接觸性的力。體積力（質(zhì)量力）：與流體的質(zhì)量成正比；表面力（機(jī)械力）：與力作用的面積成正比。如重力：切向應(yīng)力：切向應(yīng)力：壓力:流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的靜壓強(qiáng)，習(xí)慣上又稱為壓力。

1.壓力的單位

SI制：N/m2或Pa；或以流體柱高度表示：其它常用單位有：atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）、工程大氣壓kgf/cm2、bar；流體柱高度（mmH2O，mmHg等）。注意：用液柱高度表示壓力時(shí)，必須指明流體的種類，如600mmHg，10mH2O等。

1.2.2靜止流體的壓力特性2.壓力的表示方法

絕對壓力:以絕對真空為基準(zhǔn)測得的壓力。

表壓或真空度:以大氣壓為基準(zhǔn)測得的壓力。表壓=絕對壓力－大氣壓力真空度=大氣壓力－絕對壓力表壓=－真空度換算關(guān)系為：3）真空度：真空表的讀數(shù)

真空度=大氣壓強(qiáng)-絕對壓強(qiáng)=-表壓絕對壓強(qiáng)、真空度、表壓強(qiáng)的關(guān)系為

絕對零壓線大氣壓強(qiáng)線A絕對壓強(qiáng)表壓強(qiáng)B絕對壓強(qiáng)真空度當(dāng)用表壓或真空度來表示壓強(qiáng)時(shí)，應(yīng)分別注明。如：4×103Pa（真空度）、200KPa（表壓）。

1.2.傾3森流體靜序力學(xué)基本圾方程---諷---流體靜鞋力學(xué)微屑分方程同式(或稱為號歐拉方程頓)歐拉方程柴推論：由方程知趟p不是x折，y（水準(zhǔn)平方向）冒的函數(shù)，舌僅與垂直尸坐標(biāo)z有強(qiáng)關(guān)。因此腦，當(dāng)流體向不可壓縮侮（ρ=常數(shù)）時(shí)，瀉歐拉方衡程積分橫可得：(1-艦11)通常液恢體視為ρ=0，庫在靜止液膠體內(nèi)部的傲不同高度河處任取兩殲平面z1和z2，設(shè)兩平丈面的壓力務(wù)分別為p1和p2。+p1Z0Z2Z1dZpp+dpGAP1P2對dZ段，由于焦流體靜止屈，有：對不可壓父縮流體，ρ=co辜nst流體靜力攤學(xué)方程對平面幅1-1嫁和2-艙2處，莊則有假設(shè)z1取在液面所上，并設(shè)項(xiàng)對應(yīng)壓力愧為p0，則有p=p0+ρgh表明在勇重力作赴用下，靜止液體叮內(nèi)部壓強(qiáng)濃的變化規(guī)蓄律。2、方柳程的討運(yùn)論1）液體莖內(nèi)部壓強(qiáng)P是隨P0和h的改變而輛改變的，三即：2）當(dāng)容辜器液面上拖方壓強(qiáng)P0一定時(shí)惕，靜止攀液體內(nèi)指部的壓妹強(qiáng)P僅與垂猶直距離h有關(guān)，凳即：處于同一惑水平面上鍋各點(diǎn)的壓依強(qiáng)相等。3）當(dāng)坡液面上險(xiǎn)方的壓頭強(qiáng)改變孫時(shí)，液唇體內(nèi)部規(guī)的壓強(qiáng)蔬也隨之改變，線即：液面上許所受的某壓強(qiáng)能囑以同樣袋大小傳雀遞到液體內(nèi)部皂的任一點(diǎn)殺。4）從流紹體靜力學(xué)沖的推導(dǎo)可鋤以看出,它們只閑能用于靜止的連通著急的同一伏種流體蹄的內(nèi)部，對于間斷的尸并非單暗一流體的內(nèi)當(dāng)部則不滿足上這一關(guān)系院。5）可以改寫成

壓強(qiáng)差的局大小可利撥用一定高堆度的液體守柱來表示瓦，這就是液體壓強(qiáng)盒計(jì)的根據(jù)，在使用遺液柱高度寨來表示壓臣強(qiáng)或壓強(qiáng)差加時(shí)，需指合明何種液朽體。6)方梳程是以不可令壓縮流執(zhí)體推導(dǎo)出忘來的，漁對于可裝壓縮性嗓的氣體，鏈只適用陣于壓強(qiáng)鋸變化不蠻大的情辯況。例：圖中銹開口的容恒器內(nèi)盛有股油和水，花油層高度歲h1=0.7窮m,密度，水層高穿度h2=0.介6m，密度為1）判斷下出列兩關(guān)系隨是否成立PA＝PA’，PB＝P’B。2）計(jì)算根玻璃管筐內(nèi)水的剝高度h。解：（1）判斷題倘給兩關(guān)系害是否成立∵A，A’在靜止的連忌通著的同朗一種液體沾的同一水伏平面上因B，B’雖在同棕一水平島面上，鐮但不是連鳳通著的裕同一種鼓液體，即截面B-B’不是等壓瓜面，故（2）計(jì)算句水在玻絕璃管內(nèi)梅的高度hPA和PA’又分別可境用流體靜臣力學(xué)方程吼表示設(shè)大氣毀壓為Pa1.2.今4流體靜舍力學(xué)方程桑的應(yīng)用一、壓力墊與壓力差雕的測量1.U型管壓納差計(jì)根據(jù)流體簽靜力學(xué)方診程當(dāng)被測的織流體為氣體時(shí)，可忽略,則

，——兩談點(diǎn)間壓充差計(jì)算藥公式若U型管的一役端與被測航流體相連剃接，另一眉端與大氣乖相通，那遞么讀數(shù)R就反映爆了被測扭流體的粉絕對壓墨強(qiáng)與大石氣壓之早差，也司就是被膨測流體指的表壓。當(dāng)P1-P2值較小陷時(shí)，R雙值也較糖小，若爛希望讀擱數(shù)R清樹晰，可拼采取三著種措施布：兩種指傅示液的擊密度差賤盡可能綠減小、采用傾斜U型管壓細(xì)差計(jì)、虹采用捎微差壓今差計(jì)。當(dāng)管子聚平放時(shí)造：2.傾斜U型管壓差饞計(jì)假設(shè)垂薦直方向判上的高界度為Rm，讀數(shù)押為R1，與水請平傾斜滴角度α2)微差壓差扔計(jì)U型管的罰兩側(cè)管剝的頂端定增設(shè)兩惕個(gè)小擴(kuò)壇大室,赤其內(nèi)徑鉛與U型管的內(nèi)顯徑之比＞10，裝入焦兩種密掌度接近材且互不忌相溶的煮指示液A和C，且指示雀液C與被測流衰體B亦不互溶貌,ρA＞ρC。根據(jù)流幣體靜力董學(xué)方程倦可以導(dǎo)帥出：——微牌差壓差贏計(jì)兩點(diǎn)臥間壓差籍計(jì)算公井式例：用3種壓差穩(wěn)計(jì)測量缸氣體的宋微小壓笛差試問：1）用普繞通壓差派計(jì)，以孩苯為指江示液，碧其讀數(shù)R為多少？2）用傾斜U型管壓旁差計(jì)，θ=30°，指硬示液為器苯，其懸讀數(shù)R’為多少拿？3）若用微姿差壓差計(jì)閃，其中加煌入苯和水誓兩種指示羞液，擴(kuò)大室截面扁積遠(yuǎn)遠(yuǎn)幻玉大于U型管截抽面積，飛此時(shí)讀勵(lì)數(shù)R〃為多少祖？R〃為R的多少倍相？已知：苯的密度

水的密度

計(jì)算時(shí)可蒼忽略氣體分密度的影捎響。解：1）普通管U型管壓混差計(jì)2）傾斜U型管壓差竿計(jì)3）微差酬壓差計(jì)故：二、液鬧位的測總量液位計(jì)柱的原理累——遵乎循靜止?fàn)I液體內(nèi)集部壓強(qiáng)伶變化的藝規(guī)律,甘是靜力引學(xué)基本榴方程的言一種應(yīng)脫用。液柱壓差崖計(jì)測量液臣位的方法纖：由壓差畏計(jì)指示房誠液的讀忽數(shù)R可以計(jì)算傅出容器內(nèi)皺液面的高丑度。當(dāng)R＝0時(shí)，容器量內(nèi)的液面拳高度將達(dá)與到允許的罷最大高度案，容器內(nèi)晚液面愈低僻，壓差計(jì)持讀數(shù)R越大。遠(yuǎn)距離控膚制液位的矛方法：壓縮氮?dú)忉勛怨芸诮?jīng)調(diào)節(jié)閥愚通入，調(diào)節(jié)氣體棵的流量孩使氣流速度餐極小，屋只要在鼓泡豈觀察室牽內(nèi)看出有氣泡灰緩慢逸出即可。壓差計(jì)讀菌數(shù)R的大小糟，反映渠出貯罐您內(nèi)液面鈔的高度。例：利用相遠(yuǎn)距離測時(shí)量控制裝堵置測定一留分相槽內(nèi)劑油和水的妨兩相界面業(yè)位置，貴已知兩諷吹氣管磚出口的敢間距為H＝1m，壓差計(jì)肥中指示液礎(chǔ)為水銀餡。煤油袖、水、硬水銀的鮮密度分川別為800k毯g/m3、100只0kg槳/m3、1360盜0kg/掛m3。求當(dāng)狂壓差計(jì)棍指示R＝67m期m時(shí)，界面距離滲上吹氣腰管出口劫端距離h。解：忽略何吹氣管出疊口端到U型管兩輔側(cè)的氣破體流動遮阻力造成屢的壓強(qiáng)鵲差，則姜：（表）(表）3、液吧封高度探的計(jì)算液封的作擠用：若設(shè)備內(nèi)鐮要求氣體避的壓力不飯超過某種崖限度時(shí)，晚液封的作拴用就是：例1例2當(dāng)氣體壓收力超過這組個(gè)限度時(shí)畏，氣體沖我破液封流纖出，又稱銷為安全性肅液封。若設(shè)備岔內(nèi)為負(fù)公壓操作壟，其作態(tài)用是：液封需有梢一定的液搏位，其高辛度的確定碎就是根據(jù)冶流體靜力刮學(xué)基本方近程式。防止外界魂空氣進(jìn)入培設(shè)備內(nèi)例1：如圖所示胸，某廠為踐了控制乙枕炔發(fā)生爐溝內(nèi)的壓強(qiáng)組不超過10.兆7×1取03Pa（表壓復(fù)），需皮在爐外治裝有安纏全液封妻，其作擊用是當(dāng)爐內(nèi)脂壓強(qiáng)超兼過規(guī)定陪，氣體際就從液可封管口埋排出，診試求此同爐的安全撲液封管濕應(yīng)插入鉗槽內(nèi)水曉面下的宋深度h。解：過損液封管松口作基確準(zhǔn)水平勇面o-o委’，在勒其上取1，2兩點(diǎn)。例2：真空蒸發(fā)傘器操作中槽產(chǎn)生的水嚴(yán)蒸氣，往宗往送入本女題附圖所慮示的混合勤冷凝器中菜與冷水直端接接觸而尊冷凝。為北了維持操瘡作的真空間度，冷凝凱器的上方興與真空泵倉相通，不丑時(shí)將器內(nèi)柱的不凝氣釣體（空氣檔）抽走。昨同時(shí)為了閑防止外界氣空氣由氣還壓管漏入工，致使設(shè)雁備內(nèi)真空施度降低，螺因此，氣仰壓管必須逢插入液封梁槽中，水惑即在管內(nèi)網(wǎng)上升一定輔高度h，這種措忘施稱為液封若真空表贊讀數(shù)為80×1烤04Pa，試求氣證壓管內(nèi)水驢上升的高恥度h解：設(shè)氣崗壓管內(nèi)水瓜面上方的宮絕對壓強(qiáng)嫩為P，作用鼓于液封槽內(nèi)水鑰面的壓采強(qiáng)為大委氣壓強(qiáng)Pa，根據(jù)流置體靜力學(xué)陵基本方程式知：1.3克.1流并動體系衫的分類一、定態(tài)廁與非定態(tài)挪流動管系中滲任一截面上欠的參數(shù)u,p,勤ρ等隨時(shí)間變值化──不與穩(wěn)定流動刪──參數(shù)癥隨時(shí)間變化不隨時(shí)間珍變化──統(tǒng)穩(wěn)定流動逐──參數(shù)障不隨時(shí)間變化，道但卻可能隨位置碼變化1.3顆流體流盾動概述二、一獵維與多廁維流動一、繞勤流與封亞閉管道蛾內(nèi)的流定動1.3.磚2流量與征平均流速一、流量與桑流速流量──qms=ρqVs──如為穩(wěn)惱定流動矛，qVs,qms在系統(tǒng)予中恒定qVs,m3/sqms,k未g/s質(zhì)量速杠度G=qms/A=qVsρ/A=uρ，kg/進(jìn)m2·s二、平清均流速點(diǎn)速度──在截面上有分布平均速造度u──單位時(shí)螞間內(nèi)流鐵過管道袖任一截病面的流任體量，勇稱為流量。對于圓形凝管道，——管火道直徑慶的計(jì)算哪式生產(chǎn)實(shí)際來中，管道謝直徑應(yīng)如串何確定？1.流體挨流動狀態(tài)層流湍流分層流動，互不混雜總體向前，同時(shí)有雜亂徑向運(yùn)動(脈動)判據(jù)Re=duρ/μ(雷諾數(shù)，蜓因次為一測)Re<200政0──層流200木0<Re<40仿00──過渡搏區(qū)Re>400器0──湍流層流湍流過渡區(qū)紅墨水玻璃管1.3.棒3流動類票型與雷諾抓數(shù)2、雷驅(qū)諾數(shù)Re雷諾數(shù)列的因次：Re是階一個(gè)沒革有單位別，沒有我因次的病純數(shù)錯(cuò)。在計(jì)算搖Re時(shí)君，一定沃要注意汁各個(gè)物駱理量的舉單位必聾須統(tǒng)一紫。雷諾準(zhǔn)數(shù)芽可以判斷詳流型。例：20捆oC的麥水在內(nèi)網(wǎng)徑為5涌0mm情的管內(nèi)柿流動，仇流速為基2m/膜s，試識分別用航SI制嘉和物理四制計(jì)算袖Re數(shù)甜的數(shù)值尸。解：1）犧用SI制燈：查得2暴0oC時(shí)稅，ρ=9識98.2地kg/m3，μ=上1.0色05m叮Pa.漂s，管徑d=0.舉05m，流速u=2m/s2）用物謠理單位制儲計(jì)算：三、當(dāng)量款直徑的概牌念在許多近情況下欣，流體究的輸送計(jì)經(jīng)常采構(gòu)用非圓小形管道言，Re數(shù)中的特吵征尺寸可并用流道的延當(dāng)量直徑藏de代替圓管勞直徑d，康當(dāng)量直徑放的定義為收：de=4rHrH—水力半存徑rH=A/家LpA—流廉道截面上積Lp—流道驢的濕潤潔周邊長梳度對一穩(wěn)態(tài)業(yè)、連續(xù)流籃動的任兩挎截面間,春以衡算基薦準(zhǔn)1s燥，則有：qm1=qm2ρ1u1A1=ρ2u2A2如為不可姿壓縮流體煉，ρ=con朽st，則u1A1=u2A2圓管u1d12=u2d22⑴不隸可壓縮龍流體穩(wěn)籍態(tài)流動蚊，u只隨A變化。⑵流體敢在均勻管螺段內(nèi)流動岔，u沿程恒暖定，不筍因摩擦喚而減速軌。1.4.杯1連續(xù)性方同程1.4怎流體流嗚動的基界本方程qm,1qm,2例：在一弟直徑為1循.0m的纏圓筒形高刊位儲罐內(nèi)街初始裝有纖2m深的售某液體物顏料。在無足料液補(bǔ)充逝的情況下優(yōu)，打開底孫部閥門放么液。已知現(xiàn)料液流出森的質(zhì)量流作量qm2與罐內(nèi)啄料液深誘度z的補(bǔ)關(guān)系為還：試求罐內(nèi)緩液位下降成至1m需紗要的時(shí)間拐。解：儲貸罐橫截殲面積：Mqm1qm2水的深畢度z1=2m勿，z2=1m質(zhì)量流量周qm1=0，任一時(shí)澡刻罐內(nèi)癥料液質(zhì)哈量為：M=A籠zρ=0疲.78薯5×100零0z=購785惕z由質(zhì)量守栗恒：將已知王數(shù)據(jù)代殼入上式序，得：上式分褲離變量虎得解得：θ=23嗚72s=允0.66左h如圖，估取穩(wěn)態(tài)工、連續(xù)駐流動系充統(tǒng)一段渠管路，教并假設(shè)阿：①兩截?fù)崦媾c流體副正交；②兩截痰面間無流體流入嫁、流出妄；③忽信略散熱首損失；④兩臭截面間走可有Qe、We。1.4.身2.總痰能量衡算潤方程（廣義B下ern修oul撕li方勒程）一、流動北系統(tǒng)的總漂能量衡算滔方程1）流體餐本身具有診的能量物質(zhì)內(nèi)部典能量的總削和稱為內(nèi)勢能。單位質(zhì)量討流體的內(nèi)趙能以U表漏示，單位比J/kg妥。①內(nèi)能：流體因劇處于重割力場內(nèi)互而具有桿的能量寫。②位能：質(zhì)量流黑量為m飼流體的餓位能單位質(zhì)爺量流體毯的位能流體以盼一定的晃流速流草動而具煎有的能券量。③動能：質(zhì)量為解qm，流速擺為u的雀流體所布具有的拆動能單位質(zhì)陪量流體便所具有半的動能④靜壓時(shí)能（流鑄動功）：通過某榮截面的流賣體具有的歲用于克服桐壓力功的濕能量流體在截偵面處所具齊有的壓力流體通過糞截面所走獎(jiǎng)的距離為流體通過呼截面的靜植壓能單位質(zhì)吊量流體蘿所具有臨的靜壓菌能單位質(zhì)量蛋流體本身沈所具有的舒總能量為歡：單位質(zhì)揮量流體吵通過劃序定體積昆的過程顯中所吸有的熱為抄：Qe(J/命kg)涌；質(zhì)但量為m碑的流體軍所吸的喂熱=m被Qe[J]。當(dāng)流體吸吸熱時(shí)qe為正，層流體放聲熱時(shí)Qe為負(fù)。①熱：2）系統(tǒng)逮與外界交耳換的能量單位質(zhì)量憶通過劃定頂體積的過恒程中接受放的功為：We(J/k鄉(xiāng)豐g)質(zhì)量為皂qm的流體所搖接受的功=qmWe(J阿)②功：流體接受沾外功時(shí)，例We為正，向訪外界做功異時(shí),We為負(fù)。流體本身袍所具有能鮮量和熱、沈功就是流腔動系統(tǒng)的餐總能量。3）總能森量衡算衡算范學(xué)圍：截?cái)⒚?-舟1’和飛截面2肌-2’讀間的管掠道和設(shè)角備。衡算基準(zhǔn)利：1kg幟流體。設(shè)1-1送’截面的竿流體流速落為u1，壓強(qiáng)剛為P1，截面積戒為A1，比容為ν1；截面2誓-2’乘的流體球流速為u2，壓強(qiáng)巖為P2，截面裳積為A2，比容為v2。取o-胞o’為聯(lián)基準(zhǔn)水膛平面，萄截面1述-1’猛和截面顯2-2隆’中心印與基準(zhǔn)寒水平面元的距離賽為Z1，Z2。對于定態(tài)棋流動系統(tǒng)昨：∑輸入咬能量=∑串輸出能量Σ輸入僚能量Σ輸出能嶼量——穩(wěn)定害流動過程垂的總能量粗衡算式——穩(wěn)污定流動計(jì)過程的集總能量遠(yuǎn)衡算式——流義動系統(tǒng)則的熱力曾學(xué)第一崇定律——注柱意α的不用腐取值，多校取一。2、流狠動系統(tǒng)遞的機(jī)械帶能衡算祝式——臭柏努利猜方程1）流換動系統(tǒng)擊的機(jī)械內(nèi)能衡算慈式流體與環(huán)偶境所交換完的熱阻力損股失代入上式綿得：——流體很穩(wěn)定流動喪過程中的珍機(jī)械能衡郵算式2）柏努朽利方程（杠Bern宇alli筋）當(dāng)流體不石可壓縮時(shí)禾，代入：對于理域想流體旺，當(dāng)沒重有外功倚加入時(shí)卸We=衣0——柏濫努利方療程3、柏努么利方程式撒的討論1）柏努利方奧程式表明薄理想流體獵在管內(nèi)做樂穩(wěn)定流動敢，沒有外功加延入時(shí)，閉任意截陶面上單卡位質(zhì)量趴流體的楊總機(jī)械擔(dān)能即動器能、位能、靜次壓能之和斑為一常數(shù)依，用E表仁示。即：1kg理粗想流體在謙各截面上預(yù)的總機(jī)械謝能相等，但各種形式的戀機(jī)械能南卻不一投定相等嬌，可以圓相互轉(zhuǎn)架換。2）對于實(shí)際搞流體，在誰管路內(nèi)流獲動時(shí)，應(yīng)執(zhí)滿足：上游截艇面處的絮總機(jī)械揀能大于脆下游截隸面處的唉總機(jī)械寫能。流體在管駝道流動時(shí)蘋的壓力變煉化規(guī)律3）式炎中各項(xiàng)才的物理四意義處于某卸個(gè)截面乏上的流走體本身戚所具有鐵的能量流體流潑動過程籮中所獲污得或消君耗的能赴量We和判Σhf：We：輸送設(shè)簽備對單臭位質(zhì)量輔流體所央做的有悟效功，Ne：膠單位時(shí)榴間輸送維設(shè)備對批流體所騰做的有帖效功，排即功率4）當(dāng)體系無繼外功，且儀處于靜止恨狀態(tài)時(shí)流體的競靜力平同衡是流般體流動培狀態(tài)的匠一個(gè)特?cái)嗬?）柏令努利方各程的不坡同形式a)泄若葛以單位冤重量的校流體為楚衡算基堵準(zhǔn)[m]位壓頭哪，動壓狹頭，靜緣瑞壓頭、賠壓頭袍損失He：輸送設(shè)世備對流體軌所提供的窗有效壓頭b)肥若以單位晴體積流體現(xiàn)為衡算基循準(zhǔn)靜壓強(qiáng)嫌項(xiàng)P可鏡以用絕四對壓強(qiáng)紙值代入論，也可情以用表嫁壓強(qiáng)值績代入[pa]6）對于達(dá)可壓縮流泰體的流動浙，當(dāng)所取余系統(tǒng)兩截盲面之間的重絕對壓強(qiáng)荒變化小于茄原來壓強(qiáng)匙的20%恩，仍可使煮用柏努激利方程這。式中困流體密晃度應(yīng)以灶兩截面還之間流價(jià)體的平梅均密度占ρm代替族。五、柏塘努利方粱程式的窄應(yīng)用1、應(yīng)誕用柏努牛利方程扶的注意神事項(xiàng)1）作濤圖并確醋定衡算筆范圍根據(jù)題滅意畫出則流動系躬統(tǒng)的示誦意圖，農(nóng)并指明嚼流體的冰流動方瓣向，定污出上下璃截面，庭以明確并流動系漠統(tǒng)的衡份標(biāo)范圍宴。2）截面扛的截取兩截面都嚇應(yīng)與流動日方向垂直皆，并且兩方截面的流胡體必須是冊連續(xù)的，糧所求得未焦知量應(yīng)在某兩截面或脊兩截面之堪間，截面謎的有關(guān)物拆理量Z、u、p等除了所晉求的物理站量之外賤，都必須昏是已知的肝或者可以畏通過其它劃關(guān)系式計(jì)光算出來。3）基準(zhǔn)邊水平面的墨選取所以基稠準(zhǔn)水平咽面的位亭置可以疼任意選惹取，但目必須與地面刷平行，為了鴉計(jì)算方勵(lì)便，通油常取基嘩準(zhǔn)水平稠面通過匆衡算范隔圍的兩銷個(gè)截面旺中的任意一雙個(gè)截面。如衡算范委圍為水監(jiān)平管道串，則基區(qū)準(zhǔn)水平柿面通過伯管道中繭心線，清ΔZ=梨0。4）單形位必須風(fēng)一致在應(yīng)用柏尚努利方程亮之前，應(yīng)逼把有關(guān)的物理量達(dá)換算成職一致的翁單位，然后庭進(jìn)行計(jì)款算。兩繳截面的澤壓強(qiáng)除萌要求單夏位一致雨外，還馬要求表形示方法撒一致。2、柏論努利方襪程的應(yīng)懇用1）確定流體居的流量例：20℃松的空氣坑在直徑藝為80釀0mm挎的水平盼管流過上，現(xiàn)于視管路中低接一文伴丘里管階，如本紛題附圖是所示，聞文丘里幼管的上飲游接一寬水銀U衰管壓差板計(jì)，在失直徑為柜20m身m的喉存徑處接禮一細(xì)管若，其下收部插入來水槽中克。空氣哲流入文竭丘里管覆的能量著損失可辮忽略不皆計(jì)，當(dāng)丙U管壓俊差計(jì)讀慢數(shù)R=備25m斯m，h定=0.反5m時(shí)松，試求此蹤蝶時(shí)空氣鋤的流量均為多少許m3/h?當(dāng)?shù)卮簖R氣壓強(qiáng)錯(cuò)為10肯1.3剝3×1隙03Pa。分析：求流量Vh已知d求u直管任取一澆截面柏努利方弟程氣體判斷能否調(diào)應(yīng)用？解：取測壓處現(xiàn)及喉頸分敬別為截面顯1-1’和截面即2-2’截面1-危1’處壓強(qiáng)配：截面2-疲2’處壓南強(qiáng)為：流經(jīng)截京面1-掉1’與2-曠2’的壓強(qiáng)鳳變化為并：在截面1段-1’和2-2’之間列載柏努利族方程式鋸。以管道中棵心線作基駁準(zhǔn)水平面騎。由于兩截副面無外功牛加入，We=0。能量損失窗可忽略不帥計(jì)Σhf=0。柏努利方賣程式可寫燙為：式中：Z1=Z2=0P1=33巴35P裹a（表旱壓）歌，P2=棒-4薄905吼Pa（墻表壓企）化簡得：由連續(xù)性災(zāi)方程有：聯(lián)立(肝a)、泊(b)揮兩式2）確依定容器槐間的相鬧對位置例：如本建題附圖所濾示，密度睡為850巡壽kg/m3的料液蛋從高位免槽送入窗塔中，屯高位槽三中的液稿面維持崗恒定，盡塔內(nèi)表肺壓強(qiáng)為晨9.8嫌1×1靜03Pa，進(jìn)領(lǐng)料量為5揚(yáng)m3/h，連稼接管直徑為撞φ38×么2.5m婚m，料液英在連接管內(nèi)流法動時(shí)的辛能量損艱失為3撈0J/醉kg(工不包括出口曠的能量腰損失)刷，試求高位槽飽內(nèi)液面應(yīng)洞該比塔鏟內(nèi)的進(jìn)箏料口高錄出多少？分析：解：取高位飄槽液面術(shù)為截面申1-1’，連接管泥出口內(nèi)側(cè)碑為截面2錄-2’,并以截織面2-幫2’的中心朱線為基研準(zhǔn)水平紅面，在閑兩截面閱間列柏激努利方程式播：高位槽、牛管道出口媽兩截面u、p已知求△Z柏努利方桶程式中：Z2=0豎；Z1=?P1=0(表昏壓)；P2=9.標(biāo)81×底103Pa(石表壓）由連續(xù)控性方程∵A1>>A2,We=0愚，∴u1<<u2,可忽略免，u1≈0。將上列數(shù)棚值代入柏量努利方程緒式，并整越理得：3）確聲定輸送伙設(shè)備的脈有效功焰率例：如圖所擾示，用哭泵將河叨水打入詢洗滌塔繭中，噴死淋下來巾后流入痰下水道妻，已知廚道管道腐內(nèi)徑均首為0.醬1m，猛流量為住84.頭82m3/h，水誓在塔前管森路中流動宗的總摩擦執(zhí)損失(從帝管子口至浸噴頭進(jìn)入魂管子的阻國力忽略不表計(jì))為1啟0J/k光g，噴頭屋處的壓強(qiáng)巷較塔內(nèi)壓奸強(qiáng)高0.廉02MP富a，水從掏塔中流到戒下水道的只阻力損失膽可忽略不汽計(jì)，泵的繳效率為6資5%，求泵所需象的功率。分析：求NeNe=W濕eWs/誘η求We柏努利晴方程P2=?塔內(nèi)壓大強(qiáng)整體流動非連續(xù)截面的選任??？解：取塔內(nèi)腔水面為橡截面3堡-3’，下水道嗽截面為截飲面4-4’，取地平面誦為基準(zhǔn)散水平面氣，在3徐-3’和4-思4’間列柏械努利方節(jié)程：將已知陣數(shù)據(jù)代笨入柏努釀利方程抹式得：計(jì)算塔前褲管路，取務(wù)河水表面柄為1-1’截面，噴似頭內(nèi)側(cè)為暗2-2’截面，在1掌-1’和2-2’截面間削列柏努告利方程島。式中效：將已知數(shù)鐮據(jù)代入柏拜努利方程失式泵的功率注：4)四管道源內(nèi)流體唱的內(nèi)壓維強(qiáng)及壓篩強(qiáng)計(jì)的顆指示例1：如圖，不一管路智由兩部炮分組成躺，一部泰分管內(nèi)匯徑為40m羞m，另肯一部分?jǐn)_管內(nèi)徑卵為80虛mm，瞎流體為叨水。在仿管路中的流量傍為13.雕57m3/h，咽兩部分卻管上均濃有一測可壓點(diǎn)，斜測壓管之蜜間連一雀個(gè)倒U而型管壓差計(jì)薯，其間拴充以一揭定量的空氣釣。若兩筑測壓點(diǎn)傭所在截面間危的摩擦子損失為260m抖m水柱。求求倒U型寇管壓差計(jì)中銹水柱的高廟度R為多少為飼mm?分析：求R1、2兩香點(diǎn)間的壓郊強(qiáng)差柏努利較方程式解：取兩測貸壓點(diǎn)處瘡分別為去截面1止-1’悲和截面愉2-2漠’，管斥道中心線為基準(zhǔn)級水平面。靈在截面1晃-1’和渾截面2-血2’間列堵單位重量攤流體的柏努待利方程。式中：z1=0，z2=0u已知代入柏努據(jù)利方程式趨：因倒U型荒管中為空亞氣，若不計(jì)空氣牙質(zhì)量，桃P3=P4=P例2：水監(jiān)在本題附鐘圖所示的囑虹吸管內(nèi)作廁定態(tài)流動壟，管路直賺徑?jīng)]有變化，削水流經(jīng)碎管路的蔽能量損僚失可以忽略不喊計(jì)，計(jì)窄算管內(nèi)呆截面2置-2’,3-拌3’,4-4’和5-造5’處的壓強(qiáng)點(diǎn)，大氣壓聞強(qiáng)為760范mmH風(fēng)g，圖煩中所標(biāo)苗注的尺爐寸均以狡mm計(jì)乞。分析：求P求u柏努利方繪程某截面的總機(jī)械能求各截面P理想流煌體解：在水眠槽水面1則－1’及管出園口內(nèi)側(cè)匪截面6額－6’間列柏努利方程娛式，并禮以6－典6’截面為雀基準(zhǔn)水巨平面式中：P1=P6=0（表婆壓）u1≈0代入柏嬌努利方已程式u6=4.4倍3m/su2=u3=……=u6=4.4唇3m/s取截面2壁-2’基準(zhǔn)水平宅面,z1=3m并，P1=760葛mmHg牲=101遣330P繡a對于各截癥面壓強(qiáng)的躲計(jì)算，仍瓶以2-2鵝’為基準(zhǔn)食水平面，Z2=0，Z3=3m鞠，Z4=3.5緊m，Z5=3m（1）截忠面2-2枝’壓強(qiáng)（2）截?fù)?jù)面3-3選’壓強(qiáng)（3）截柄面4-4潑’壓強(qiáng)（4）截艇面5-5伍’壓強(qiáng)從計(jì)算饅結(jié)果可筍見：P2>P3>P4，而P4<P5<P6，這是泳由于流體在管內(nèi)個(gè)流動時(shí)，脆位能和靜姨壓能相互淹轉(zhuǎn)換的結(jié)楊果。5）流居向的判趕斷在φ45甚×3mm氣的管路上繳裝一文丘割里管，文柿丘里管上游接叛一壓強(qiáng)抗表，其虛讀數(shù)為皇137抖.5k綢Pa，劈燕管內(nèi)水尸的流速u1=1.3名m/s，良文丘里管謠的喉徑為龜10mm禁，文丘里著管喉部一內(nèi)徑為拾15mm沿的玻璃管凝，玻璃管您下端插入哄水池中，籍池內(nèi)水面到歌管中心線遲的垂直距頌離為3m毅，若將水惑視為理想流體，試判斷巖池中水沖能否被沒吸入管舊中？若能吸唱入，再求每小時(shí)吸轉(zhuǎn)入的水量氏為多少m3/h？分析：判斷流昌向比較總勢息能求P？柏努利方遇程解：在管腹路上選1動-1’和硬2-2’鑒截面，并遲取3-腹3’截吵面為基膏準(zhǔn)水平蛙面設(shè)支管中慕水為靜止春狀態(tài)。在嗎1-1’隆截面和2復(fù)-2’截蒙面間列柏聽努利方程：式中：∴2-湖2’截鼻面的總捕勢能為3-3’種截面的總學(xué)勢能為∴3-抵3’截泊面的總閥勢能大胡于2-系2’截出面的總椒勢能，怒水能被去吸入管路中芽。求每小秋時(shí)從池蹤蝶中吸入樂的水量求管中流速u柏努利牙方程在池面與燈玻璃管出寨口內(nèi)側(cè)間模列柏努利奸方程式：式中：代入柏努教利方程中醬：6）不穩(wěn)誕定流動系戒統(tǒng)的計(jì)算例：附圖所劉示的開省口貯槽紙內(nèi)液面賣與排液攤管出口紫間的垂貓直距離hi為9m,盲貯槽內(nèi)徑淺D為3m兼，排液管給的內(nèi)徑d0為0.察04m著，液體流過該暢系統(tǒng)時(shí)鳳的能量看損失可冠按公式計(jì)算趟，式中u為流體在嫌管內(nèi)的流疾速，試求曉經(jīng)4小時(shí)后貯槽賀內(nèi)液面踢下降的兆高度。分析：不穩(wěn)定流帥動系統(tǒng)瞬間柏膝努利方傳程微分物弓料衡算解：在dθ諒時(shí)間內(nèi)儀對系統(tǒng)慌作物料灶衡算，羞設(shè)F’為瞬間進(jìn)伶料率，D’為瞬時(shí)出綁料率，dA’為在dθ時(shí)間內(nèi)的卸積累量，F(xiàn)’d伶θ－D睛’dθ舒＝dA昏’∵dθ時(shí)間內(nèi)，養(yǎng)槽內(nèi)液面頌下降dh，液體綢在管內(nèi)厲瞬間流綱速為u，上式變?nèi)铻椋涸谒矔r(shí)液貪面1-1育’與管子錘出口內(nèi)側(cè)續(xù)截面2-傳2’間列穴柏努利方盡程式，并享以截面科2-2僵’為基對準(zhǔn)水平短面，得甩：式中：將（2）灰式代入（調(diào)1）式得甘：兩邊積分撒：h=5.催62m∴經(jīng)四德小時(shí)后精貯槽內(nèi)耕液面下遺降高度何為：9－5.腰62=3習(xí).38m1.5動始量傳遞現(xiàn)捏象1.5懲.1鼠層流-拆分子動斷量傳遞據(jù)（自學(xué)旱）1.5藝.2湍柿流特性茶與湍流研傳遞（巴自學(xué)）一、湍俱流的特寬點(diǎn)與表揉征二、雷制諾應(yīng)力冠與渦流蜜傳遞提煉補(bǔ)充濾：滯流與鋤湍流的比疏較1、流慈體內(nèi)部腿質(zhì)點(diǎn)的訊運(yùn)動方討式層流流池動時(shí)，標(biāo)流體質(zhì)揚(yáng)點(diǎn)沿管窮軸做有共規(guī)則的袋平行運(yùn)攝動。湍流流動鴨時(shí)，流體槽質(zhì)點(diǎn)在沿傷流動方向搭運(yùn)動的閃同時(shí)，還是做隨機(jī)的脈動調(diào)。管道截胞面上任陽一點(diǎn)的傅時(shí)均速展度為：湍流流獨(dú)動是一餅個(gè)時(shí)均劉流動上信疊加了爭一個(gè)隨閃機(jī)的脈鉛動量摔。例如，湍盒流流動中忽空間某一袖點(diǎn)的瞬時(shí)宗速度可表僅示為：湍流的輪特征是怖出現(xiàn)速全度的脈滿動。2、流下體在圓傷管內(nèi)的調(diào)速度分隊(duì)布速度分布：流體鴿在管內(nèi)呼流動時(shí)閉截面上斗各點(diǎn)速懇度隨該梁點(diǎn)與管能中心的煌距離的轎變化關(guān)元系。1）圓管吳內(nèi)滯流流斧動的速度債分布作用于流泡體單元左部端的總壓救力為：作用于班流體單德元右端喝的總壓漲力為：作用于梯流體單貞元四周冰的剪應(yīng)困力為：代入上脈式得：——滯流性流動時(shí)圓霞管內(nèi)速度認(rèn)分布式2）圓管泳內(nèi)湍流流稻動的速度際分布4×10-4<Re喝<1.躺1×1察05時(shí)，n=景6；1×1鋤0-5<Re<尼3.2×仆106時(shí)，n皆=7；Re>乒3.2春×106時(shí)，n=籠10?！牧髁魃n動時(shí)圓灣管內(nèi)速乞度分布蓄式3、滯流直和湍流的嬌平均速度通過管胃截面的撓平均速驅(qū)度就是體積流量污與管截面粒積之比1）層流時(shí)的釣平均速度流體的御體積流致量為：滯流時(shí)，辟管截面上爬速度分布回為：積分此式雖可得層流時(shí)平紋均速度等蹤蝶于管中心愈處最大速包度的一半牙。2）湍封流時(shí)的搜平均速越度積分上慎式得：——1/7方律

通常遇到斃的情況下肅，湍流時(shí)的鄙平均速度大約等于永管中心處最大速度睬的0.8斯2倍。層流湍流4、滯丙流和湍偵流中的術(shù)剪應(yīng)力滯流流動桌的剪應(yīng)力亞：剪應(yīng)力：針單位時(shí)間刺通過單位奪面積的動愿量，即動誘量通量。湍流流夕動的剪派應(yīng)力：ε：稱為渦班流粘度訓(xùn)，反伸映湍流謝流動的閉脈動特窯征，竭隨流動茫狀況及閥離壁的眨距離而橫變化。圓管內(nèi)滯長流與湍流禍的比較滯流湍流本質(zhì)區(qū)姿別分層流精動質(zhì)點(diǎn)的裳脈動速度分布平均速度剪應(yīng)力1.5袋.3邊立界層與暑邊界層犁分離現(xiàn)產(chǎn)象一、邊針界層的努形成與追發(fā)展流速降為老未受影響廢流速的9畫9%以內(nèi)味的區(qū)域詢（界線u<0.9的9u0）。邊界層：層流底(內(nèi))層層流區(qū)湍流區(qū)過渡區(qū)湍流核心邊界層界線xu0u0u02、邊循界層的餡發(fā)展1）流六體在平俊板上的確流動對于滯流鼻邊界層：對于湍流留邊界層：邊界層六內(nèi)的流挨動為滯嘩流；邊界層驅(qū)內(nèi)的流蓮動為湍哀流；在平板前許緣處，x=0，售則δ=0。隨留著流動路愿程的增長宣，邊界層暗逐漸增厚醉；隨著流體的粘襲度減小，油邊界層逐召漸減薄。2）流體界在圓形直稼管進(jìn)口段縣內(nèi)的流動流體在圓倉管內(nèi)流動瞧時(shí)，邊界也層匯合處惕與管入口僅的距離稱恰作進(jìn)口段潔長度，或豪穩(wěn)定段長幣度。一般滯航流時(shí)通襯常取穩(wěn)寧定段長齊度x0=(50倚-100狡)d，湍流時(shí)杰穩(wěn)定段長磨度約于(熟40-5遙0)d。──之后疊，出現(xiàn)倒流，壩產(chǎn)生旋目渦，造斗成機(jī)械知能損失─→B點(diǎn)（流道減方小，流體甘處于加速減撲壓）3.邊塵界層分離釋現(xiàn)象A點(diǎn)（駐霞點(diǎn)）ABCX──過煤B點(diǎn)流道漸而大，流紐奉體處于織減速加壓（域有逆壓梯旱度），在結(jié)剪力及逆彎壓梯度雙脫重作用下原，壁面處流速昏迅速下末降（動肅能消耗所于轉(zhuǎn)化王為壓力越能及克急服摩擦澡力）─→C點(diǎn)，近壁蛋面處流速映降為零，棄稱作分離疫點(diǎn)─→邊界腳層分離。由此可見送：流道擴(kuò)邊大時(shí)必被造成逆至壓強(qiáng)梯丘度逆壓強(qiáng)屈梯度容路易造成姓邊界層撕的分離邊界層駁分離造側(cè)成大量戶漩渦，萄大大增表加機(jī)械很能消耗流體沿休著壁面權(quán)流過時(shí)文的阻力典稱為摩擦阻力。由于固體丸表面形狀搞而造成邊旅界層分離呢所引起的李能量損耗醉稱為形體阻喬力。粘性流矛體繞過異固體表銀面的阻蛙力為摩樓擦阻力艇與形體漸阻力之星和這兩森者之和適又稱為局部阻力。1.5泳.4動閘量傳遞謹(jǐn)小結(jié)由于流體魚具有黏性，故運(yùn)動流體披內(nèi)存在剪舟切應(yīng)力：從分子運(yùn)柱動論的觀匯點(diǎn)，該剪攔切應(yīng)力是流體噴分子在猾流體層彼之間做吩隨機(jī)運(yùn)腫動從而輸進(jìn)行動耍量交換意所產(chǎn)生拳的內(nèi)摩征擦的宏觀表寺現(xiàn)，且消賄耗流體的泥機(jī)械能。特在湍流情橋況下，除熟了分子隨趣機(jī)運(yùn)動要極消耗能量酷外，流體質(zhì)點(diǎn)錘的高頻脈攤動與宏觀哈混合更要斃產(chǎn)生比前片者大的湍水流應(yīng)力，使消耗更多晨的流體機(jī)辨械能。這兩者就的是摩擦裁阻力產(chǎn)贈生的主再要根源。另一方談面，當(dāng)壓產(chǎn)生邊艙界層分關(guān)離時(shí)，甘由于逆鳥壓作用叔的結(jié)果付，流體各將發(fā)生廈倒流形效成尾渦局，流體典質(zhì)點(diǎn)因五強(qiáng)烈碰背撞與混瓣合而消膀耗能量大。把由于局鑼部產(chǎn)生倒竭流和尾渦摧以及壓力然分布不均臟所造成的源能量損失括稱為形體阻力或局部阻力。1.6歸流體在管般中流動的偶阻力——流動阻力徑產(chǎn)生的根徹源流體具柜有粘性延，流動么時(shí)存在量內(nèi)部摩墳擦力.——流動阻塘力產(chǎn)生剃的條件固定的哀管壁或種其他形石狀的固尋體壁面管路中的縮慧阻力直管阻力排：=hf局部阻力從：=hf′流體流經(jīng)月一定管徑罩的直管時(shí)宋由于流體禍的內(nèi)摩擦令而產(chǎn)生的避阻力流體流經(jīng)坡管路中的奔管件、閥朋門及管截客面的突然霉擴(kuò)大及縮慈小等局部撞地方所引醋起的阻力資。1.6.攻1管路阻殘力計(jì)算的兄通式一、壓力辜降——管狂路阻力的辮表現(xiàn)單位質(zhì)量批流體流動據(jù)時(shí)所損失葉的機(jī)械能階，J/k欄g。單位重量臣流體流動木時(shí)所損失迷的機(jī)械能火，m。單位體積吵的流體流自動時(shí)所損業(yè)失的機(jī)械制能，Pa消。是流動阻力引起的壓強(qiáng)降。注意：與柏努利方程式中兩截面間的壓強(qiáng)差的區(qū)別以表示，PD△表示羅的不是籃增量，州而△P中的△表示增量耗；2、一般顫情況下，△P與△Pf在數(shù)值漠上不相或等；注意：只是一個(gè)符號；并不是面兩截面化間的壓岡強(qiáng)差1.3、只配有當(dāng)流籌體在一為段既無松外功加塘入、直交徑又相洲同的水皮平管內(nèi)流動規(guī)時(shí)，△P與壓強(qiáng)降△Pf在絕對數(shù)千值上才相掛等。二、直賞管摩擦舅阻力與則范寧公穗式以下以水肚平圓形直脈管為例推丈導(dǎo)壓力降副▲psf與管備壁處剪烈應(yīng)力的指關(guān)系：垂直作用們于截面1攤-1’上括的壓力倚：垂直作優(yōu)用于截賊面2-湖2’上鑰的壓力稻：平行作曉用于流割體表面能上的摩杰擦力為降：——圓形子直管內(nèi)能饅量損失與紹摩擦應(yīng)力沙關(guān)系式與比較，得：2、公式皇的變換——圓形直管脹阻力所引糟起能量損巨失的通式稱為范寧公式。（對平于滯流撞或湍流遵都適用?。│藶闊o因票次的系驕數(shù)，稱串為摩擦因鹿數(shù)。1.6冒.2泊管內(nèi)揭層流的爽摩擦阻渠力——哈根輔-泊謖葉澇公式與范寧公式對比，得：——滯流焰流動時(shí)λ與Re的關(guān)系思考：滯流流動瀉時(shí)，當(dāng)體歉積流量為Vs的流體通規(guī)過直徑不坐同的管路鑼時(shí)；△Psf與管徑d的關(guān)系叔如何？可見：例1-勉16（洞p45）1.6蛙.3管兆內(nèi)湍流威的摩擦獻(xiàn)阻力與燥量綱分災(zāi)析法求△Pf實(shí)驗(yàn)研究皺建立經(jīng)驗(yàn)歇關(guān)系式的褲方法基本步驟輝：通過初步浴的實(shí)驗(yàn)結(jié)嗎果和較系火統(tǒng)的分析繩，找出影己響過程的灣主要因素巷，也就是械找出影響過膜程的各啞種變量。利用因次殖分析，將動過程的影丑響因素組萍合成幾個(gè)咽無因次數(shù)臭群，以期旨減少實(shí)驗(yàn)斃工作中需要變化腥的變量數(shù)女目。建立過程歇的無因次繳數(shù)群，一般常拿采用冪函針數(shù)形式，徑通過大量賴實(shí)驗(yàn)，回鴿歸求取關(guān)恨聯(lián)式中崇的待定揚(yáng)系數(shù)。一、量綱彎分析法特點(diǎn)：通過因悟次分析隙法得到停數(shù)目較逐少的無籃因次變填量，按輪無因膊次榜變量組站織實(shí)驗(yàn)暈，從而座大大減慌少了實(shí)桐驗(yàn)次數(shù)店，使實(shí)泰驗(yàn)簡便杯易行。依據(jù)：因次斗一致性除原則和淘白金漢士(Bu秀cki罪ngh焦an)腦所提出版的π定爹理。因次一致土原則：凡是根稈據(jù)基本仗的物理痛規(guī)律導(dǎo)樹出的物鋸理量方膊程式中各項(xiàng)口的因次必童然相同，健也就是說瞎，物理量方程黃式左邊免的因次啟應(yīng)與右災(zāi)邊的因陜次相同病。π定理買：i=n-行m湍流時(shí)泳影響阻凝力損失劫的主要障因素有掩：管徑d管長L平均速度u流體密度ρ粘度μ湍流摩洞擦系數(shù)忍的無因陷次數(shù)群鑄：用冪函數(shù)更表示為：以基本憲因次質(zhì)量（M）、長度堆(L)、敗時(shí)間婆(t)表示各坐物理量揚(yáng)：代入（1始）式，得佳：以b，e表示a，c妥，d，則有：代入（1）拐式，得：整理，得垮：因此：式中：數(shù)群（3傭）=變量話（6）-均基本因次宮（3）管子的折長徑比顏；雷諾數(shù)Re；歐拉準(zhǔn)數(shù)棟，以Eu表示概。1.管壁粗糙泳度對摩擦吩系數(shù)的影陸響化工管路光滑管粗糙管玻璃管例、黃銅端管、塑叢料管鋼管、鑄譽(yù)鐵管管壁粗糙套度絕對粗糙腰度相對粗糙秒度壁面凸出紡部分的平援均高度，以ε表示柿。絕對粗傍糙度與悠管道直奴徑的比嘉值即ε/d。二、管眨內(nèi)湍流話的摩擦降阻力在應(yīng)用鴨量綱分森析法分替析湍流勇流動，填還需要訂將管壁悼面粗糙騾度這一璃影響因次素考慮指進(jìn)去，準(zhǔn)則對應(yīng)宗的量綱沒分析結(jié)毫果為：蘆取l/d的指數(shù)b=1。實(shí)驗(yàn)確掠定K，躬e。光滑管在5×103<Re<1×持105內(nèi)稱Bl宋asi勵(lì)us公窄式。lglgRe/d層流光滑管上兩式在衣雙對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)墓繪，如圖所示，…輕…。2.三管內(nèi)湍流的摩應(yīng)擦系數(shù)3.摩擦系數(shù)姐圖（1）層流區(qū)：Re≤漢2000華，λ與Re成直線巨關(guān)系，λ=6轉(zhuǎn)4/R磁e。（2）過渡區(qū)：20菠00＜下Re＜右400胃0，管潮內(nèi)流動仙隨外界姓條件的跌影局響召而出現(xiàn)似不同的分流型，閑摩擦系鑒數(shù)也因凳之出現(xiàn)狼波動。（3）湍流區(qū)：Re≥400趁0且在圖韻中虛線以虛下處時(shí)，λ值隨R黨e數(shù)的識增大而坊減小。（4）完全湍流攏區(qū)：圖斤中虛線元以上的究區(qū)域，移摩擦系館數(shù)基本沉上不隨邊Re的鞏變化而賓變化，λ值近似為咽常數(shù)。根據(jù)范寧公扇式，若l/d一定，則酷阻力損失爽與流速的影平方成正可比，稱作餓阻力平方什區(qū)。1.6斧.4紋非圓形車管內(nèi)的載摩擦阻旁力對于圓形僑管道，流拆體流徑的般管道截面模為:流體潤陳濕的周遣邊長度堂為:πdde=4×榜流道截耀面積/耐潤濕周駛邊長度對于長寬梁分別為a與b的矩形健管道：對于一鉗外徑為d1的內(nèi)管和創(chuàng)一內(nèi)徑為d2的外管構(gòu)駝成的環(huán)形頓通道1.6勾.5管境路上的死局部艘阻力管路阻力綁損失直管損失局部損科失──各芹種原因描使邊界也層脫體敲，產(chǎn)生大量旋渦春，形成局勿部阻力損喊失一.阻寧力系數(shù)法其中：─框─局部損荒失系數(shù)昏，實(shí)驗(yàn)孔測定，顧因次為伏一u──管內(nèi)流速派，m/su：取小管叮的流速ξ可根據(jù)小滴管與大管共的截面積肢之比查圖板。管出口2.雙管出暈口和管入俊口管出口相塌當(dāng)于突然敲擴(kuò)大,流體自容省器進(jìn)入管半內(nèi)，相當(dāng)抱于突然縮控小A2/A1≈0，管進(jìn)口阻魯力系數(shù)，ξc=0.耽5。1.突紫然擴(kuò)大灶與突然裝縮小3.管件潑與閥門不同管件珍與閥門的居局部阻力五系數(shù)可從私手冊中查魯取。二、當(dāng)縮慧量長度法把局部阻貢力折算成費(fèi)一定長度室（le，m，稱額當(dāng)量長度劣）直管阻力─劉─用直管貪阻力公式招計(jì)算。當(dāng)量長食度Le可以從手肌冊中查出碑，通常以Le/d形式給折出。管系總阻陣力：法le法管路系統(tǒng)允中總能量決損失=直準(zhǔn)管阻力+稍局部祖力對直徑匙相同的底管段：1.6.建6管路阻鳥力計(jì)算小涂結(jié)例：用泵把抵25℃滿的甲苯固液體從練地面儲它罐送到摩高位槽例，流量宇為5×10-3m3/s。高位顫槽液面烘比儲罐杏液面高掘10m。泵吸悲入管路究用φ8平9×4mm的無縫鋼栽管，直管每長為5m，管路上通裝有一個(gè)填底閥（可葵粗略的按竹旋啟式止凱回閥全開貌時(shí)計(jì)）、營一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)房誠彎頭；泵兩排出管用景φ57×粉3.5mm的無縫鋼碼管，直管跳長度為3齒0m，管路庭上裝有挑一個(gè)全開的閘銷閥、一個(gè)全開的截導(dǎo)止閥和三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。儲罐僚及高位插槽液面自上方均胃為大氣波壓。設(shè)甜儲罐液頑面維持譯恒定。浙試求泵分的軸功憶率。設(shè)價(jià)泵的效艙率為7估0%。分析：求泵的罵軸功率柏努利捆方程△Z、△u、△P已知求∑hf管徑不同吸入管路排出管路范寧公憐式L、d已知求λ求Re、e/d摩擦因萬數(shù)圖當(dāng)量長度阻力系數(shù)查圖解：取恢儲罐液玩面為上劈燕游截面束1-1講，高位霉槽液面哈為下游奶截面2匠-2，并以截診面1-記1為基寺準(zhǔn)水平述面。在尤兩截面淚間列柏拌努利方桌程式。式中：（1）吸入管路上的能量損失式中管件、員閥門的酸當(dāng)量長子度為：底閥(按改旋轉(zhuǎn)式止見回閥全開基時(shí)計(jì)）左6坡.3m標(biāo)準(zhǔn)彎頭忘2.蔑7m進(jìn)口阻假力系數(shù)ξi=0.520℃甲苯的密役度為8摩67k箏g/m3，粘度為獸6.75響×10-4Pa·s取管壁的擁絕對粗糙竄度e=0.盟3mm甩，e/d=0.3漏/81=亭0.00蠟37，查得λ=揉0.02再7（2）萍排出管臟路上的侄能量損通失∑hf,2式中:管件、閥份門的當(dāng)量飽長度分別離為：全開的閘竹閥察0.3抱3m全開的截獄止閥躍17m三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)蹲彎頭恒1.丟6×3=紗4.8m出口阻惡力系數(shù)ξo=1仍取管包壁的絕辜對粗糙亂度e=0.3箭mm，e/d=0.3省/50=夏0.00厭6，查得λ=0.0瞇32（3）志管路系總統(tǒng)的總似能量損歲失:甲苯的質(zhì)滅量流量為莖：泵的有效彈功率為：泵的軸鋪功率為菠：管路的兩訊類計(jì)算問呈題對于給定謙的流體輸期送任務(wù)（疾如一定的碑流體的體耐積，流量異），選用察合理且經(jīng)勉濟(jì)的管路種。關(guān)鍵慎：流速的布選擇給爆定：qVs，Z1，Z2，p1，p2，L，Le，e計(jì)淡算：d，he(或N)，(hf，u，未知)1.設(shè)計(jì)樣型計(jì)算──1.7合流雕體輸送囑管路的倒計(jì)算管路系盾統(tǒng)已固鎮(zhèn)定，要機(jī)求核算奶在某給隨定條件詢下的輸燦送能力播或某項(xiàng)救技術(shù)指禮標(biāo)給定：d，L，Le，e，he，Z1，Z2，p1，p2計(jì)算：Vs，(u，，hf未知)2.操作型壁計(jì)算──三種計(jì)搬算：1）已倍知流量攤和管器攔尺寸，掌管件，苦計(jì)算管囑路系統(tǒng)死的阻力敞損失2）給定流量仇、管長、暢所需管件專和允許壓奮降，計(jì)算般管路直徑3）已知管番道尺寸，播管件和允蟻許壓強(qiáng)降漁，求管道傷中流體的興流速或流嫩量直接計(jì)算d、u未知試差法或乒迭代法Re無法槳求λ無法林確定1.7泳.1.速簡單管鏡路簡單管路:由不升同管徑仆的管及脆管件串扣聯(lián)而成壺的管路鉤。主要特駝點(diǎn)：①玩對不可仙壓縮流共體。有允：qV1=qV2=……=素常數(shù)②hf=hf1+hf2+….委..1、串停聯(lián)管路別的主要絕特點(diǎn)a)通沿過各管段災(zāi)的質(zhì)量不耳變，對于梅不可壓縮帥性流體b）整轎個(gè)管路騰的阻力緞?chuàng)p失等勁于各管炒段直管度阻力損怎失之和例：一粘管路總前長為70m，要求微輸水量30m3/h，輸送蓄過程的刃允許壓思頭損失羅為4.5m水柱，淚求管徑宰。已知飾水的密獻(xiàn)度為1000匆kg/m3，粘度失為1.0×10-3Pa·s，鋼管的窮絕對粗糙后度為0.2m鞠m。分析：求d求u試差法u、d、嫁λ未知設(shè)初值臥λ求出d、u比較λ計(jì)與初值亞λ是否廟接近是否修正λ解：根據(jù)已知興條件L=70蓋m，Hf=4.5宣mH2o,qvs=30m3/hu、d、朱λ均未知奸，用試頂差法，凍λ值的替變化范寒圍較小卵，以λ辜為試差皇變量假設(shè)λ復(fù)=0.拐025解得：d=0.0莊74m，u=1.驕933猶m/s查圖得：與初設(shè)值腰不同，用咽此λ值重亡新計(jì)算解得：查圖得笨：與初設(shè)值延相同。計(jì)擱算結(jié)果為綁：按管道產(chǎn)沿品的規(guī)格鋸，可以選輕用3英寸狠管，尺寸堤為φ88.5臣×4mm內(nèi)徑為80.5撒mm。此陷管可滿足疫要求，且未壓頭損失度不會超過專4.5m角H2O。1.7.賤2復(fù)雜眨管路的計(jì)嫁算復(fù)雜管路襯：存在分餡流與合流摧的管路。工程處核理方法匹：①金分支與稍匯合點(diǎn)薦看作局寸部阻力銀（）；②如搬果該處北能量變腥化相對找系統(tǒng)損碰失很小搭，則可忽蓮略之。1.分日支或匯合鞋管路如圖所零示，O京點(diǎn)為分墻支或匯雜合點(diǎn)。ABC123O主要特聯(lián)征：⑴對泉不可壓叼縮流體Vs3=Vs1+Vs2⑵阻力執(zhí)應(yīng)分段考拳慮hfA-測C=hfA-綠O+hfO-ChfB-覆C=hfB-O+hfO-C⑶將館單位質(zhì)銀量流體涉的機(jī)械老能衡算床方程用孤于系統(tǒng)至，對圖例，可翁以列出失以下獨(dú)斧立方程膨：⑷復(fù)雜廉管路為一謹(jǐn)整體，總嘆管、支管鐘間互相影刪響。2.能并聯(lián)管所路分支后又展匯合的管戲路。AB123主要特蹈征：⑴Vs=Vs1+Vs2+Vs3⑶流申量分配挎──按脊阻力相回等原則洪分配?？梢酝瞥霾恚孩聘髦使茏枇ο嗾嫉萮f1=hf2=hf3實(shí)例：丸分支管購路的計(jì)胳算例：12計(jì)℃的水在捧本題附圖王所示的管至路系統(tǒng)中落流動。已莫知左側(cè)支饞管的直徑徹為φ70淹×2mm趟，直管長世度及管件僚，閥門的賀當(dāng)量長度玻之和為4軌2m，右濃側(cè)支管的吼直徑為φ尖76×2淘mm登直管長度雅及管件，脈閥門的當(dāng)翁量長度之疾和為84雪m。連某接兩支管斗的三通及六管路出口窩的局部阻近力可以忽扔略不計(jì)。覺a、b兩萄槽的水面蔬維持恒定迎，且兩水騙面間的垂葉直距離為僚2.6m曲，若總流蓋量為55盡m3/h，試觀求流往兩傾槽的水量謊。1ab1222.6mo解：設(shè)a道、b兩槽焦的水面分天別為截面棟1-1′吸與2-2濁′,分叉污處的截面錘為0-0壞′,分別程在0-0厘′與1-奴1′間、放0-0′頑與2-2淋′間列柏榴努利方程陷式表明：單位質(zhì)量代流體在兩墳支管流動宇終了時(shí)的草總機(jī)械能印與能量損春失之和相帶等，且等酒于分支點(diǎn)蝦處的總機(jī)姻械能。若以截嫩面2-努2’為啞基準(zhǔn)水帖平面代入式(獵a)由連續(xù)性邀方程，主管流量發(fā)等于兩支鋪管流量之濁和，即：(c)代入(榨b)式由c式得捕：d、e兩個(gè)方程扯式中，有柔四個(gè)未知死數(shù)。必須政要有λa～ua、λb～ub的關(guān)系擦才能解徐出四個(gè)敏未知數(shù)凝，而湍英流時(shí)λ～u的關(guān)系通之常又以曲陪線表示，止故要借助試差法求解。取管壁的劉絕對粗糙友度為0.妥2mm，遭水的密度色1000得kg/m3，查附匯錄得粘溜度1.棄263認(rèn)mPa獄.s最后試升差結(jié)果堂為：假設(shè)的ua，m/s次數(shù)項(xiàng)目1232.51335土00由圖查得的λa值由式e算出的ub，m/s由圖查得的λb值由式d算出的ua，m/s結(jié)論0.00悄