流體流動(dòng)演示文稿

流體流動(dòng)演示文稿目前一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)流體流動(dòng)目前二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)目前三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)①選擇輸送流體所需管徑尺寸;②確定輸送流體所需能量和設(shè)備;③流體性能參數(shù)的測(cè)量、控制;④研究流體的流動(dòng)形態(tài)，為強(qiáng)化設(shè)備和操作提供理論依據(jù);⑤了解輸送設(shè)備的工作原理和操作性能，正確地使用流體輸送設(shè)備。研究流體的流動(dòng)和輸送主要是解決以下問題:目前四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)3.1流體的基本性質(zhì)3.2流體流動(dòng)的基本規(guī)律3.3流體壓力和流量的測(cè)量

3.5流體輸送設(shè)備3.4管內(nèi)流體流動(dòng)的阻力目前五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)3.1流體的基本性質(zhì)

1．密度

單位體積流體所具有的質(zhì)量稱為流體的密度，其表達(dá)式為：ρ—流體密度，kɡ·m-3;m—流體質(zhì)量，kg；V—流體體積，m3。ρ=m／V除極高壓力外，壓力對(duì)液體的密度影響很小，常將液體稱為不可壓縮流體。(3-1)目前六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

氣體具有可壓縮性及熱膨脹性，其密度隨壓力和溫度有較大的變化。氣體密度可近似地用理想氣體狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算：

ρ=pM/RT

p—?dú)怏w壓力kN·m-2或kPa；T—?dú)怏w溫度K；M—?dú)怏w摩爾質(zhì)量g·mol-1；R—?dú)怏w常數(shù)8.314Jmo1-1·K-1。(3-2)目前七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)化工生產(chǎn)中所遇到的流體，往往是含有多個(gè)組分的混合物。對(duì)于液體混合物，各組分的濃度常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。若以1kg混合物為基準(zhǔn)，設(shè)各組分在混合前后其體積不變，則1kg混合物的體積等于各組分單獨(dú)存在時(shí)的體積和：ρi—液體混合物中各純組分液體的密度，kg·m-3；wi—液體混合物中各組分液體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；ρm

—液體混合物的密度

。(3-3)目前八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)對(duì)于氣體混合物，各組分的濃度常用體積分?jǐn)?shù)表示。若以1m3混合氣體為基準(zhǔn)，設(shè)各組分在混合前后的質(zhì)量不變，則1m3混合氣體的質(zhì)量等于各組分的質(zhì)量之和:ρI—?dú)怏w混合物各純組分的密度，kg·m-3；

φI—?dú)怏wρ混合物中各組分的體積分?jǐn)?shù)；ρm—?dú)怏w混合物的密度。

(3-4)目前九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)2．比體積

單位質(zhì)量流體所具有的體積稱為流體的比體積，以ν表示，它與流體的密度互為倒數(shù):υ一流體的比體積，m3·kg-1；ρ—流體的密度，kg·m-3。

υ=1/ρ(3-5)目前十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)3．壓力

流體垂直作用于單位面積上的力稱為壓力：p—流體的壓力，Pa；F—流體垂直作用于面積A上的力，N；A—作用面積，m2。壓力的單位Pa（Pascal，帕），即N·m-2。latm＝760mmHg＝1.01325×105Pa＝10.33mH2O＝1.033kgf·cm-2常用壓力單位與Pa之間的換算關(guān)系如下：p=F／A(3-6)目前十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)壓力有兩種表達(dá)方式:①絕對(duì)壓力;②大氣壓力.當(dāng)被測(cè)容器的壓力高于大氣壓時(shí)，所測(cè)壓力稱為表壓，當(dāng)被測(cè)容器的壓力低于大氣壓時(shí)，所測(cè)壓力稱為真空度。

大氣壓力隨溫度、濕度及所在地區(qū)的海拔高度而變化。目前十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)4．流量和流速

單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的流體量，稱為流體的流量。體積流量，以符號(hào)qv表示，單位為m3·s-1；質(zhì)量流量，以符號(hào)qm表示，其單位為kg·s-1。摩爾流量，以符號(hào)qn表示，其單位為mol·s-1。qm=ρqV

質(zhì)量流量與摩爾流量的關(guān)系為

qm＝Mqn

體積流量和質(zhì)量流量的關(guān)系為：(3-7)(3-8)目前十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)流體的流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，流體在管道內(nèi)沿流動(dòng)方向所流過的距離，以u(píng)表示，單位為m·s-1。u=qV/S

S—與流體流動(dòng)方向相垂直的管道截面積，m2通常所說的流速是指流道整個(gè)截面上的平均流速，以流體的體積流量除以管路的截面積所得的值來表示：氣體的體積流速隨溫度、壓力而變化。管道中心的流速最大，離管中心距離越遠(yuǎn)，流速越小，而在緊靠管壁處，流速為零。(3-9)目前十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

質(zhì)量流速的定義是單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管路單位截面積的質(zhì)量，以w表示，單位為kg·s-1·m-2，表達(dá)式為：

w=qm／S

體積流速和質(zhì)量流速兩者之間的關(guān)系：液體1.5~3.0m·s-1，高粘度液體0.5～1.0m·s-1；氣體10～20m·s-1，高壓氣體15～25m·s-1；飽和水蒸汽20~40m·s-1，過熱水蒸汽30~50m·s-1。

w=ρu工業(yè)上用的流速范圍大致為：(3-10)(3-11)目前十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)5．粘度

粘性是流體內(nèi)部摩擦力的表現(xiàn)，粘度是衡量流體粘性大小的物理量，是流體的重要參數(shù)之一。流體的粘度越大，其流動(dòng)性就越小。流體在圓管內(nèi)的流動(dòng)，可以看成分割成無數(shù)極薄的圓筒層，其中一層套著一層，各層以不同的速度向前流動(dòng)，形成流速分布。目前十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)圖3一3所示，將下板固定，而對(duì)上板施加一個(gè)恒定的外力，上板就以某一恒定速度u沿著x方向運(yùn)動(dòng)。對(duì)于一定的液體，內(nèi)摩擦力F與兩流體層間的速度差△u呈正比，與兩層間的接觸面積A呈正比，而與兩層間的垂直距離△y呈反比。

F∝(Δu/Δy)A

目前十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)引入比例系數(shù)μ

，則：

F＝μ（Δu/Δy）A

單位面積上的內(nèi)摩擦力稱為內(nèi)摩擦應(yīng)力或剪應(yīng)力（動(dòng)量通量），以τ表示，則有：τ＝F／A＝μ（Δu/Δy）

當(dāng)流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，徑向速度的變化并不是直線關(guān)系，而是曲線關(guān)系，則有：τ＝μ（du/dy）

du/dy—速度梯度，即在與流動(dòng)方向相垂直的y方向上流體速度的變化率；μ—比例系數(shù)，亦稱為粘性系數(shù)，簡(jiǎn)稱粘度。牛頓粘性定律(3-12)(3-13)(3-14)目前十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

凡符合牛頓粘性定律的流體稱為牛頓型流體，所有氣體和大多數(shù)液體都屬于牛頓型流體。非牛頓型流體：某些高分子溶液、膠體溶液及泥漿等。

液體的粘度隨著溫度的升高而減小，氣體的粘度隨著溫度的升高而增加。壓力變化時(shí)，液體的粘度基本上不變，氣體的粘度隨壓力的增加而增加,但增加得不多。[μ]=[τ/(du/dy)]=(N·m-2)/(m·s-1·m-1)＝N·s·m-2＝Pa·s目前十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)1P＝100cP（厘泊）=10-1Pa·s=10-1-2=10-1kg.m-1.s-1流體的粘度值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。手冊(cè)中查得的數(shù)據(jù)常以厘米克秒(CGS)制表示。在CGS制中，粘度的單位為g.cm-1.s-1，稱為“泊”，以P表示。運(yùn)動(dòng)粘度：流體的粘度μ與密度ρ的比值，以ν表示之：ν=μ/ρ單位為m2·s-1，在CGS制中單位為cm2.s-1，稱為“沲”

1st—100cst(厘沲)＝10-4m2·s-1(3-15)目前二十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

在工業(yè)上常常遇到各種流體的混合物。對(duì)于低壓氣體混合物的粘度，可采用下式進(jìn)行計(jì)算。μm—常壓下混合氣體的粘度；

yi—?dú)怏w混合物中某一組分的摩爾分?jǐn)?shù)；μm=（∑yiμiMi1/2)／(∑yiMi1/2)μi—與氣體混合物相同溫度下某一組分的粘度；

Mi—?dú)怏w混合物中某一組分的相對(duì)分子質(zhì)量。(3-16)目前二十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

μm——液體混合物的粘度；

xi——液體混合物中某一組分的摩爾分?jǐn)?shù)；

μi——與液體混合物相同溫度下某一組分的粘度。

對(duì)于分子不發(fā)生締合的液體混合物的粘度，采用下式計(jì)算：(3-17)目前二十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)3.2流體流動(dòng)的基本規(guī)律1．定態(tài)流動(dòng)和非定態(tài)流動(dòng)流體在管道或設(shè)備中流動(dòng)時(shí)，若在任一截面上流體的流速、壓力、密度等有關(guān)物理量?jī)H隨位置而改變，但不隨時(shí)間而改變，稱為定態(tài)流動(dòng)；反之，若流體在各截面上的有關(guān)物理量中，只要有一項(xiàng)隨時(shí)間而變化，則稱為非定態(tài)流動(dòng)。

目前二十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)2．定態(tài)流動(dòng)過程物料衡算—連續(xù)性方程

當(dāng)流體在流動(dòng)系統(tǒng)中作定態(tài)流動(dòng)時(shí)，根據(jù)質(zhì)量作用定律，在沒有物料累積和泄漏的情況下，單位時(shí)間內(nèi)通過流動(dòng)系統(tǒng)任一截面的流體的質(zhì)量應(yīng)相等。

對(duì)上圖所示截面1—1’和2—2’之間作物料衡算：

目前二十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)因?yàn)閝m=ρuS，所以：在任何一個(gè)截面上，則：

qm=ρ1u1S1＝ρ2u2S2＝…＝ρnunSn=常數(shù)

對(duì)于不可壓縮流體，ρ=常數(shù)，則：它反映在定態(tài)流動(dòng)體系中，流量一定時(shí)，管路各截面上流體流速的變化規(guī)律。

qV=u1S1=u2S2=…=unSn=常數(shù)(3-18)(3-19)(3-20)目前二十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)3．流體定態(tài)流動(dòng)過程的能量衡算——柏努利方程流動(dòng)體系的能量形式主要有：流體的動(dòng)能、位能、靜壓能以及流體本身的內(nèi)能。

①動(dòng)能流體以一定的流速流動(dòng)時(shí)，便具有一定的動(dòng)能。動(dòng)能為mu2/2，單位為kJ。

②位能流體因受重力的作用，在不同高度處具有不同的位能，其值相當(dāng)于把質(zhì)量為m的流體由基準(zhǔn)水平面垂直舉至某一高度Z處所做的功，即mgZ，單位為kJ。

③靜壓能流體內(nèi)部任一處都存在一定的靜壓力。

在流體體積不變的情況下，把流體引入壓力系統(tǒng)所做的功，稱為流動(dòng)功。流體由于外界對(duì)它作流動(dòng)功而具有的能量，稱為靜壓能。目前二十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)⒊靜壓能：

設(shè)流體m、V→i-i截面(P、A)，則：截面處的壓力F=P·A，流體通過A前進(jìn)的距離

l=V/A流體進(jìn)入該截面所需功

=F·l=P·V即：流體所具有的靜壓能=PV=Pm/ρ，單位為J，又稱流動(dòng)功。

單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能稱比靜壓能：比靜壓能=PV/m=P/(m/V)=P/ρ，單位為J/kg。

目前二十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

④內(nèi)能內(nèi)能（又稱熱力學(xué)能）是流體內(nèi)部大量分子運(yùn)動(dòng)所具有的內(nèi)動(dòng)能和分子間相互作用力而形成的內(nèi)位能的總和。以U表示單位質(zhì)量的流體所具有的內(nèi)能，則質(zhì)量為m（kg）的流體的內(nèi)能為mU，單位kJ。

內(nèi)能和什么有關(guān)？流體的流動(dòng)過程實(shí)質(zhì)上是流動(dòng)體系中各種形式能量之間的轉(zhuǎn)化過程。目前二十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)（1）理想流體流動(dòng)過程的能量衡算

理想流體是指在流動(dòng)時(shí)沒有內(nèi)摩擦力存在的流體，即粘度為零。若過程中沒有熱量輸入，其溫度和內(nèi)能沒有變化，則理想流體流動(dòng)時(shí)的能量恒算只考慮機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)換。

設(shè)在單位時(shí)間內(nèi)有質(zhì)量為m(kg)、密度為ρ的理想流體在導(dǎo)管中做定態(tài)流動(dòng)，在與流體流動(dòng)的垂直方向上選取截面1—l’和截面2—2’，在兩截面之間進(jìn)行能量衡算。

目前二十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)令流體在截面2－2’處的流速為u2，即根據(jù)能量守恒定律，若在兩截面之間沒有外界能量輸入，流體也沒有對(duì)外界作功，則流體在截面1—1”和截面2—2”之間應(yīng)符合：目前三十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)對(duì)于單位質(zhì)量流體，則：對(duì)于單位重力（重力單位為N）流體，有：工程上，將單位重力的流體所具有的能量單位J·N-1，即m，稱為“壓頭”，則Z、u2/(2g)和p/(ρg)分別是以壓頭形式表示的位能、動(dòng)能和靜壓能，分別稱為位壓頭、動(dòng)壓頭和靜壓頭。(3-21b)目前三十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)以上各式都是理想流體在定態(tài)流動(dòng)時(shí)的能量衡算方程式，又稱為柏努利方程（Bernoulliequation）由柏努利方程可知，理想流體在管道各個(gè)截面上的每種能量并不一定相等，它們?cè)诹鲃?dòng)時(shí)可以相互轉(zhuǎn)化，但其在管道任一截面上各項(xiàng)能量之和相等，即總能量（或總壓頭）是一個(gè)常數(shù)。使用壓頭形式表示能量時(shí)，應(yīng)注明是哪一種流體，如流體是水，應(yīng)說它的壓頭是多少米水柱。目前三十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)為克服流動(dòng)阻力使流體流動(dòng)，往往需要安裝流體輸送機(jī)械（如泵或風(fēng)機(jī)）。設(shè)單位重力的流體從流體輸送機(jī)械所獲得的外加壓頭為He，單位J·N-1或m。則實(shí)際流體在流動(dòng)時(shí)的柏努利方程為：實(shí)際流體在流動(dòng)時(shí)，由于流體粘性的存在，必然造成阻力損失。單位重力的流體的阻力損失：∑hf

(J.N-1或m).（2）實(shí)際流體流動(dòng)過程的能量衡算

目前三十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)的流體，u=0，沒有外加能量，He=0，而且也沒有因摩擦而造成的阻力損失∑hf=0，則柏努利方程簡(jiǎn)化為：或?qū)嶋H流體在流動(dòng)時(shí)的柏努利方程為：(3-23b)(3-23a)目前三十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)連續(xù)性方程和柏努利方程可用來計(jì)算化工生產(chǎn)中流體的流速或流量、流體輸送所需的壓頭和功率等流體流動(dòng)方面的實(shí)際問題。

①作圖根據(jù)題意作出流動(dòng)系統(tǒng)的示意圖以助分析題意。④單位務(wù)必統(tǒng)一最好均采用國(guó)際單位制。

4．流體流動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用舉例

在應(yīng)用柏努利方程時(shí)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：②截面的選取確定出上下游截面以明確對(duì)流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍。③基準(zhǔn)水平面的選取為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常將所選兩個(gè)截面中位置較低的一個(gè)作為基準(zhǔn)水平面。目前三十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)例3—l

今有一離心水泵，其吸入管規(guī)格為88.5mm×4mm，壓出管為75.5mm×3.75mm，吸入管中水的流速為1.4m·s-1，試求壓出管中水的流速為多少？

（1）管道流速的確定目前三十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)目前三十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)解：吸入管內(nèi)徑dl=88.5－2×4＝80.5mm

壓出管內(nèi)徑d2＝75.5－2×3.75=68mm根據(jù)連續(xù)性方程u1S1=u2S2

圓管的截面積S=πd2/4，上式寫成：u2/ul=(dl/d2)2壓出管中水的流速為：

u2=(dl/d2)2

ul=(80.5/68)2×1.4m·s-1＝1.96m·s-1表明：當(dāng)流量一定時(shí)，圓管中流體的流速與管徑的平方呈反比。目前三十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)（2）容器相對(duì)位置的確定

例3－2采用虹吸管從高位槽向反應(yīng)釜中加料。高位槽和反應(yīng)釜均與大氣相通。要求物料在管內(nèi)以1.05m·s-1的速度流動(dòng)。若料液在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的能量損失為2.25J·N-1，試求高位槽的液面應(yīng)比虹吸管的出口高出多少米才能滿足加料要求？解：作示意圖，取高位槽的液面為截面1-1’，虹吸管的出口內(nèi)側(cè)為截面2—2’，并取截面2—2’為基準(zhǔn)水平面。目前三十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)式中Z1=h，u1=0p1=0(表壓)，He=0；

Z2＝0，u2=1.05m·s-1，p2=0（表壓），hf＝2.25J·N-1在兩截面間列出柏努利方程式：代入柏努利方程式，并簡(jiǎn)化得：h＝1.052m2·s-2/2×9.81m·s-2＋2.25m＝2.31m即高位槽液面應(yīng)比虹吸管的出口高2.31m，才能滿足加料的要求。目前四十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)（3）送料用壓縮空氣的壓力的確定

例3—3

某生產(chǎn)車間用壓縮空氣壓送20℃，wH2SO4=98.3%的濃硫酸。若每批壓送量為0.36m3，要求在10min內(nèi)壓送完畢。管子為ф38×3mm鋼管，管子出口在硫酸罐液面上垂直距離為15m。設(shè)硫酸流經(jīng)全部管路的能量損失為-1(不包括出口的能量損失)，試求開始送壓時(shí)，壓縮空氣的表壓為多少？目前四十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)解：繪示意圖。取硫酸罐內(nèi)液面為截面1-1’,硫酸出口管管口內(nèi)側(cè)為截面2-2’，并以截面1-1’為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列出柏努利方程式：

目前四十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)式中ZI=0，ul≈0，Z2＝15m，u2=qv/S,p2=0,

∑ｈf-1因?yàn)閝v＝0.36m3/(10×60s)＝6.0×10-4m3·s-1

S＝π

(0.038-2×0.003)2m2/4＝8.04×10-4m2故u2＝qv/S＝6.0×10-4m3·s-1/(8.04×10-4m2)=0.746m·s-1由手冊(cè)查得，20℃濃硫酸的密度ρ=1.831kg.m-3將上列數(shù)據(jù)代入柏努利方程式：解得：p1=2.92×105N.m-2(表壓）目前四十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

例3—4用離心泵將貯槽中的料液輸送到蒸發(fā)器內(nèi)，敞口貯槽內(nèi)液面維持恒定。已知料液的密度為1200kg·m-3，蒸發(fā)器上部的蒸發(fā)室內(nèi)操作壓力為200mmHg(真空度)，蒸發(fā)器進(jìn)料口高于貯槽內(nèi)的液面15m，輸送管道的直徑為ф68mm×4mm，送液量為20m3·h-1。設(shè)溶液流經(jīng)全部管路的能量損失為12.23J·N-1(不包括出口的能量損失)，若泵的效率為60％，試求泵的功率。

（4）流體輸送設(shè)備所需功率的確定目前四十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)解：取貯槽液面為截面1—1’，管路出口內(nèi)側(cè)為截面2—2’，并以截面1一l’為基準(zhǔn)水平面。在截面1—1’和截面2—2’之間進(jìn)行能量衡算，有：目前四十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)式中ZI=0，ul≈0，p1＝0（表壓）；Z2＝15m，因?yàn)閝v＝20/3600＝15.56×10-3m3·s-1

S＝(0.0682×0.004)2m2/4＝2.83×10-3m2故u2＝qv/S＝5.56×10-3m3·s-1/2.83×10-3m2=1.97m·s-1又p2＝200×1.013×105/760=2.67×104Pa（真空度）=-2.67×104Pa（表壓）

目前四十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)Ne＝qmgHe＝ρqvgHe=1200kg·m-3×5.56×10-3m3·s-1×9.81m/s2×25.16m＝1.65×103W＝1.65kw∑ｈf＝12.23J·N-1將上列各數(shù)值代入拍努利方程式得：He＝15m＋1.9722m2·s-2/(2×9.81m·s-1)-2.67×104kg·s-2·m-1/(1200×9.81kg·s-2·m-2)+12.23m＝25.16m液柱泵的理論功率：實(shí)際功率：Na=Ne/η=1.65kw/0.60=2.75kw目前四十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)3.3流體壓力和流量的測(cè)量1.流體壓力的測(cè)量對(duì)處于靜止態(tài)的流體，柏努利方程簡(jiǎn)化為：即靜止流體內(nèi)部某兩點(diǎn)壓力差p2-p1與該兩點(diǎn)垂直距離差Z1-Z2呈正比。目前四十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)（1）U形管壓力計(jì)

管中底部盛有與測(cè)量液體不互溶、密度為ρA的指示劑。U形管的兩側(cè)臂上部及連接管內(nèi)均充滿待測(cè)流體B，其密度為ρB。圖中a,a’兩點(diǎn)都在連通著的同一靜止流體內(nèi)，且在同一平面上，故這兩點(diǎn)的壓強(qiáng)相等：目前四十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)于是有：整理上式，得壓強(qiáng)差當(dāng)被測(cè)管段水平放置時(shí)，Z=0，上式簡(jiǎn)化為：(3-24)若被測(cè)量的流體是氣體，上式可簡(jiǎn)化為：目前五十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)目前五十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)（2）倒置U形管壓力計(jì)倒置U形管壓力計(jì)結(jié)構(gòu)如上圖所示。

(3-25)目前五十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)取等壓面AB（水平、靜止、連續(xù)、同一流體），可以得到：PA=PB整理后得：（ρ>>ρg）

目前五十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)（3）微差壓力計(jì)為測(cè)量微小壓力差，常采用微差壓力計(jì)。結(jié)構(gòu)如下圖所示。主要用于氣體的測(cè)量。若兩種指示液的密度分別為ρl和ρ2，兩測(cè)壓點(diǎn)之間的壓力差為：ρl和ρ2差值越小，精度越高

目前五十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)目前五十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)2．流體流量的測(cè)定利用流體機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換原理設(shè)計(jì)的流體流量測(cè)量?jī)x表有孔板流量計(jì)，文丘里流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。

（1）孔板流量計(jì)設(shè)流體的密度不變，在孔板前導(dǎo)管上取一截面1－1’，孔板后取另一截面2—2’，列出兩截面之間能量衡算式：

目前五十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)目前五十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

u1S1=u2S2

u1<u2；p1>p2

Z1處形成湍流，能量損失嚴(yán)重式中：u1——流體通過孔板前的流速，即流體在管道中的流速，m·s-1；

u2——流體通過孔板時(shí)的流速，m·s-1；

p1——流體在管道中的靜壓力，Pa；

p2——流體通過孔板時(shí)的壓力Pa

目前五十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)因是水平管道，Z1=Z2，則有==(3-27)目前五十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)對(duì)于不可壓縮流體或過程中密度變化不大的體系，根據(jù)連續(xù)性方程可得：式中：S2，S1分別為孔板的銳孔和管道的橫截面積，m2.將上式代入(3-27)得：目前六十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)實(shí)際流體因阻力會(huì)引起壓頭損失，孔板處并有收縮造成的騷擾，再考慮到孔板與導(dǎo)管間的裝配可能有誤差，歸納為校正系數(shù)c0，并以u(píng)0代替u2得 的值由實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)確定，0.61～0.63。

若液柱壓力計(jì)的讀數(shù)為ΔR，指示液的密度為ρi，則流量計(jì)算公式為特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，應(yīng)用廣泛，缺點(diǎn)是能量損耗較大。

(3-30)(3-29)(3-28)目前六十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

(2)文丘里流量計(jì)

針對(duì)孔板流量計(jì)能量損耗較大的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)文丘里流量計(jì)如圖所示。式中：為文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)，其值約為0.98，S0為喉管處的截面積。

(3-31)目前六十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)目前六十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

(3)轉(zhuǎn)子流量計(jì)

如圖所示，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要部件為帶刻度線的錐形玻璃管，管內(nèi)裝可上下浮動(dòng)的轉(zhuǎn)子。

目前六十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)轉(zhuǎn)子的上升力等于轉(zhuǎn)子的凈重力時(shí)，轉(zhuǎn)子在流體中處于平衡狀態(tài)式中Δp—轉(zhuǎn)子上下間的壓差,VR—轉(zhuǎn)子體積，AR—轉(zhuǎn)子頂端面的橫截面積,ρR—轉(zhuǎn)子密度ρ—流體密度。目前六十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)Z1≈

Z2，則有==(3-27)壓力差歸因于流體通過環(huán)隙時(shí)流速的增大目前六十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)若流體通過環(huán)隙的流速為uR（=u2），式中

cR—校正因子，與流體的流形、轉(zhuǎn)子形狀等有關(guān)。qV=uRSR=cRSR式中SR—轉(zhuǎn)子與玻璃管環(huán)隙的面積，m2

qV—流體的體積流量，m3·s－1轉(zhuǎn)子采用不銹鋼、銅及塑料等各種抗腐蝕材料制成，適用于中小流量的測(cè)定，常用于2‘以下管道系統(tǒng)中，耐壓在300～400kPa范圍。

流量公式為(3-32)目前六十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)渦輪流量傳感器耐腐蝕流量計(jì)金屬管浮子流量計(jì)電磁流量計(jì)液體腰輪流量計(jì)目前六十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)目前六十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)3.4管內(nèi)流體流動(dòng)的阻力流體本身具有粘性，流體流動(dòng)時(shí)因產(chǎn)生內(nèi)摩擦力而消耗能量，是流體阻力損失產(chǎn)生的根本原因。管道大小、內(nèi)壁形狀、粗糙度等影響著流體流動(dòng)狀況，是流體產(chǎn)生阻力的外部條件。本節(jié)介紹管路與系統(tǒng)的管、管件、閥門，并討論流體的流動(dòng)形態(tài)和管內(nèi)流體流動(dòng)阻力的定量計(jì)算。目前七十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

常把玻璃管、銅管、鉛管及塑料管等稱為光滑管；舊鋼管和鑄鐵管稱為粗糙管.鋼管分有縫鋼管和無縫鋼管。管子按照管材的性質(zhì)，可分為光滑管和粗糙管。

1.管、管件及閥門簡(jiǎn)介

鑄鐵管、鋼管、特殊鋼管、有色金屬管、塑料管及橡膠管等。

(1)管目前七十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)管壁粗糙面凸出部分的平均高度，稱為絕對(duì)粗糙度，以ε表示。絕對(duì)粗糙度ε與管內(nèi)徑d的比值，稱為相對(duì)粗糙度。表3—1列出了部分管道的絕對(duì)粗糙度。目前七十二頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)（2）管件用來改變管道方向、連接支管、改變管徑及堵塞管道等。

目前七十三頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

（3）閥門

閥門在管道中用以切斷流動(dòng)或調(diào)節(jié)流量。常用的閥門有截止閥、閘閥和止逆閥等。

目前七十四頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)目前七十五頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)卡套式截止閥目前七十六頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)明桿彈性座封閘閥目前七十七頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)煙道止逆閥目前七十八頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)

2.流動(dòng)的形態(tài)為了解流體在管內(nèi)流動(dòng)狀況及影響因素，雷諾設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)可直接觀察到不同的流動(dòng)形態(tài)。（1）兩種流動(dòng)形態(tài)目前七十九頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)目前八十頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)流速不大時(shí)墨水呈一條直線，平穩(wěn)流過管，質(zhì)點(diǎn)彼此平行地沿著管軸的方向作直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)之間互不混合。這種流動(dòng)形態(tài)稱為滯流或?qū)恿?。目前八十一頁\總數(shù)九十頁\編于十五點(diǎn)表明水的質(zhì)點(diǎn)除了沿著管道向前流動(dòng)以外，各質(zhì)點(diǎn)還作不規(guī)則的紊亂運(yùn)動(dòng)，且彼此相互碰撞，互相混合，水流質(zhì)點(diǎn)除了沿管軸方向流