大学课件-化工原理-第1章流动6

小结1圆形直管内的阻力损失-范宁公式gudlhf2222udlpf22udlR范宁公式：J/kgmPa摩擦因子变化规律分析粗糙度对λ的影响：层流时：绕过突出物，对λ无影响。湍流时：◆当Re较小时，层流底层厚，形体阻力小，突出物对λ的影响小；◆当高度湍流时，层流底层薄，突出物充分暴露，形成较大的形体阻力，突出物对λ的影响大。),(dRfe*摩擦系数图层流区Re≤2000过渡区2000＜Re≤4000湍流区：Re＞4000不完全湍流区完全湍流区（阻力平方区）eR64)(eRf)(df),(dRfe),(dRfe22udlRuR2uR2.非圆直管中流动阻力润湿周边长度流通截面积4edLS4)(4水力半径Hr22udlRe3.局部阻力2udlR)12e当量长度法：2uR)22局部阻力系数法：（1）等径管总阻力计算系统总阻力=系统各直管阻力+局部阻力2)(2udllRe(2)变径管总阻力计算分段计算阻力，之后加和４.管路计算类型:设计型计算、操作型计算（1）简单管路；(３)分支管路（２）串联管路；1.5.1简单管路指：管径相同，无分支的管路，但可以弯曲(有局部阻力)特点：稳态时，流速恒定、流量恒定简单管路系统特性分析：质量流量体积流量(不可压缩流体)阻力损失4321mmmmmqqqqq4V3V2V1VVqqqqq43322141RRRR2)(2udllRe1.5.2复杂管路(1)串联管路特点：管径不同，但无分支；稳态时，不同管段流速不同；系统阻力计算，需分段计算，再加和。(2)分支管路1）质量流量nimimqq1312333211122RupgzWeupgz2）机械能衡算式（a）总管→支管412444211122RupgzWeupgz512555211122RupgzWeupgz（b）各支管间关系3）流量分配与各支管的阻力有关，并相互影响。应用连续性方程计算...22412444312333RupgzRupgz(3)并联管路指：分支点和汇合点，是各分支的公共点。1）质量流量2）总机械能衡算问题：∑RA-B用一个分支，还是各分支加和结论：并联管路，各支路阻力相等=总阻力并联段，只能计入一个支路的阻力损失。BABBBAAARupgzWeupgz2222ffffhhhh...321321mmmmqqqq并联管路特点：流量阻力3）流量分配问题：各支管，流量是否相同ffffhhhh...3212...2222222221111iiiiudludludlR得代入：24iViidqu225222522222151118...88ViiiiVVqdlqdlqdlRVnVVVVqqqqq...321iiiildk5令：（常数）则：AkqkqkqiViVV.....2211iVkqA由和比定理：流量分配：iiiiiiViiViVildldqkkqAkq55*对上述公式的认识---随阻力计算方法变化*问题：如何求λi225222522222151118...88ViiiiVVqdlqdlqdlR方法：试差法设设初值i计计、计算,,Viiqk计,i计设校核：,ii1.5.3可压缩流体的流动（自学）可压缩流体：多指气体工程处理：),(pTf时，按可压缩流体处理%20121ppp处理方法，见书P69-73mppp，时，视为不可压缩流体%20121应用公式：1.6流速和流量测定RugzpWugzpe2222222111222111susu2)(2udllRe1.6.1测速管（毕托管Pitot）(1)结构同心套管、压差计•(2)测量原理•未放测速管时，截面各点均为静压能•放入测速管后，•外管：开口平行于流向pB--静压能•内管：开口垂直于流向pA--滞点压力•滞点压力(冲压能)=静压能+动能22rBAuppABR(a)示意图R(b)测速毕托管CP：校正系数，一般取0.98~1.00(实测)流量计标定：校正流量计的过程ABrpu2因此，gRCuPr)(2使用时需校正：gR)(2(3)使用方法1)测量不可压缩流体的点速度问题：如何测平均流速、流量、速度分布平均流速：放于管中心处，测出umax层流湍流max5.0uumax82.0uu2)安装a）管口截面：b）测量点选择：c）毕托管直径：d）测量气体时，e）压差较小时，严格垂直于流体的流动方向。在稳定流动段（直管段），且前后直管各50d,至少8-12d外径不超过管径的1/50压力变化不超过15%要求气体流速5m/s，可配合微差压差计使用3)适用条件大直径管路，流体含固体杂质时不宜采用。1.6.2文丘里流量计(1)结构及特点1)结构喉管2)特点节流式流量计(恒截面，变压差)22222211upup1221SSuu代入：(2)测量原理列1-1及2-2面间的机械能方程式：pSSu2])(1[21222得：pCu22gRCpCuVV)(222校正：)(22gRSCqVV流量：考虑流动阻力，引入校正系数pCu22(3)安装要求稳定段长度：上游50d，下游10d。(4)主要优缺点优点：永久阻力损失小(实测压差Δp1-3的10%)；缺点：造价较高，本身尺寸较长。计流速足够大，查设uCRVeeRu，校核按计问题：未知流速，如何求Cv试差法6.6.180),(12图，书流量系数：PddRfCeV99.097.0105恒定，约为时，VeCR孔口缩脉1.6.3孔板流量计(1)结构及特点1)结构孔板：测量元件缩脉：孔板后1/3~2/3d处。压差计两种取压方式：缩脉取压：孔板前1d孔板后0.5d处。角接取压：孔板前后，并尽量靠近孔板。工业上，常用角接取压。2)特点：节流式流量计(恒截面，变压差)(2)测量原理也可根据机械能衡算方程导出)(200gRCu孔口流速：),,,(1010加工取压方式孔流系数：ddRfCepSCgRSCqV2)(20000流量：查书P78图1.6.45.010dd工业标准孔板：65.060.010604CRe时，(3)安装要求1)稳定段长度：上游15~40d，下游5d处2)不宜安装在要求阻力很小处(如泵入口)(4)主要优缺点优点：结构简单，制造、使用方便，造价低；缺点：永久阻力损失大（实测压差的75%）。(5)使用孔板流量计和文丘里流量计1)只能测平均流速，不能测速度分布；2)采用试差法求流量系数Cv或C0；3)可绘制校正曲线，直接查取压差-流量关系。1.6.4转子流量计(1)结构与特点1）结构锥形体（锥角约40）转子（密度大于流体密度）2)特点：变截面，恒压差z1z221转子受力分析2222222111upgzupgz列1-1及2-2间的机械能衡算方程：)()(21ppSgVVgVffff(2)测量原理原理：转子在流体中受力平衡，重力=浮力对控制体(含转子的圆柱体)作力衡算：Ruugzzpp)(21)(2122122122121uuSSu玻璃管截面积环隙面积代入：fffSgVSSu)(2)(112122因此，fffRSgVCu)(22校正：转子形式）校正系数：,(eRRfC98.0104ReCR时，当(3)流量计的校正1)刻度标准(厂家)：液体20℃、水气体20℃、1atm的空气fffRVSgVSCq)(22流量：由刻度直接读流量时，,10224hSqRVe2)条件变化时，校正方法：*测不同种类流体时，a）校正密度同一刻度下)()(AfBBfAVAVBqq即：b）实验，重新标定刻度-流量曲线(常用方法）*量程不符时，改变转子ρf、Vf、Sfmin,2max,2minmaxSSqqVVfffRVsgVsCq)(223)转子流量计的量程变化。时，阻力损失不随流量410eR4)阻力损失(5)使用1)用于清洁或腐蚀性流体测量；2)玻璃管不耐高温、高压、易碎；3)开启时，应缓慢调节流量阀。1)必须垂直安装（只能测垂直管中流量）2)必须保证转子位于管中心（转子上刻有斜槽）3)各种流量计在管路中的安装为便于检修，各种流量计均应有支路。(4)安装1)优点阻力损失小，测量范围宽，流量计前后不需稳定管段；(6)优缺点2)缺点不耐高压(小于5atm)，管道直径有限(小于50mm)。1、举例节流式流量计及测流量公式2、量纲分析的目的和依据*目的：组合无量纲数群，减少实验次数。*依据：物理方程的量纲一致性(各项量纲相同）3、如何判断无量纲数群个数白金汉π定理N=n-mpSCgRSCqV2)(20000流量：提出问题?归纳第一章RugzpWugzpe2222222111222111susu2)(2udllRe2211gzpgzp作业:P9026、28、291、流动阻力产生的外因和内因；2、流动类型及判据；3、如何看待过渡流；4、湍流的特征；5、强化传递过程的流动条件；6、降低阻力损失的流动条件。7、层流和湍流时，剪应力和速度分布?思考