化工原理流体流动-2研讨.ppt

稳定流动与非稳定流动 例 管内径为:d1=2.5cm;d2=10cm;d3=5cm (1)当流量为4L／s时，各管段的平均流速为若干? (2)当流量增至8 L／s或减至2 L／s时，u 如何变化? 例 管内径为:d1=2.5cm;d2=10cm;d3=5cm (1)当流量为4L／s时，各管段的平均流速为若干? (2)当流量增至8 L／s或减至2 L／s时，u 如何变化? 解 (1) (2)各截面流速比例保持不变，流量增至8L／s时，流量增为原来的2倍,则各段流速亦增加至2倍，即 u1＝16.3m／s，u2＝1.02m／s， u3＝4.08m／s 流量减小至2L／s时，即流量减小1／2， 各段流速亦为原值的1／2，即 u1＝4.08m／s， u2＝0.26m／s，u3＝1.02m／s 理想流体能量分布 实际流体能量分布 能量转换示意图 柏努利方程的应用实例 柏努利方程的应用实例 虹吸管 在0-0 和1-1面间列柏努利方程 本节作业题 P79 8, 9, 10, 12, 13 本节思考题 1.流体的流动类型有哪几种？如何判断？ 2.雷诺准数（Re）的物理意义是什么？ 3.边界层的概念。 本节作业题 P80 14,15,16 管内流型属层流还是湍流取决于汇合点处边界层内的流动属层流还是湍流 层流时进口段长度x0 ： 流型判别： 滞流时：取 x0=(50～100)d 湍流时：取 x0=(40～50)d 边界层的一个重要特点是，在某些情况下，会出现边界层与固体壁面相脱离的现象。 此时边界层内的流体会倒流并产生旋涡，导致流体的能量损失。此种现象称为边界层分离，它是黏性流体流动时能量损失的重要原因之一。 产生边界层分离的必要条件是：流体具有黏性和流动过程中存在逆压梯度。 3.边界层的分离： AB ：流道缩小，速度增加，压力减小(加速减压) BC ：流道增加，速度减小，压力增加(减速增压) CC’以上：分离的边界层 CC’以下：在逆压强梯度的推动下形成倒流，产生大量旋涡，产生形体阻力或漩涡阻力 C’ 倒流 分离点 u0 D A C’ C B x 边界层 驻点 粘性流体绕过固体表面的阻力分为摩擦阻力与形体阻力，两者之和又称为局部阻力。流体流经管件、阀门、管子进出口等局部的地方，由于流动方向和流道截面的突然改变，都会发生上述的情况。 ③ 选取基准水平面。 注意: 1.水平面与地面平行 2.尽可能选已使问题简化的水平面为计算基准 水平管:选管中心线 地面 容器液面 ④ 计量单位要求一致。推荐采用SI制，使结果简化。 ⑤关于阻力讨论的问题,后面详述 2. Bernoulli 方程的应用 1)确定管道中流体的流量 2)确定设备间的相对位置 3)确定输送设备的有效功率 4)确定管路中流体的压强 对非等截面管道,要结合连续性方程求解,这是这类问题处理的普遍方法。 轴功率 非静止状态。 注:PA外≠ PA内≠ PB内 原因: 故:PA外 PA内 PB内 虹吸管 A pa h 1 1 0 B pa H 0 ① 单位统一； ② 基准统一； ③ 选择截面，条件充分，垂直流动方向； ④ 原则上沿流动方向上任意两截面均可。但要选取适当，与流向垂直； 截面的选取应包含待求的未知量和尽可能多的已知量，如大截面、敞开截面。 位能 → 动能 虹吸管 A pa h 1 1 0 B pa H 0 例 轴功的计算 已知管道尺寸为?114?4mm， 流量为85m3/h， 水在管路中流动时的总摩擦损失为10J/kg（不包括出口阻力损失）， 喷头处压力较塔内压力高20kPa， 水从塔中流入下水道的摩擦损失可忽略不计。 求泵的有效轴功率。 气体 气体 1m 1m 5m 0.2m 1 1 4 4 3 3 废水池 洗涤塔 泵 2 2 气体 气体 1m 1m 5m 1 1 4 4 3 3 废水池 洗涤塔 泵 2 2 0.2m 例：如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为?83×3.5mm，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg，压力表读数为2.452×105Pa，泵的效率为70%，水的密度?为1000kg/m3，试求： （1）两槽液