流體流動(dòng)-(層流時(shí)機(jī)械能損失)

1、(1)(1)選取截面選取截面連續(xù)流體連續(xù)流體；兩截面均應(yīng)與流動(dòng)方向相垂直兩截面均應(yīng)與流動(dòng)方向相垂直。用柏努利方程式解題時(shí)的注意事項(xiàng)：用柏努利方程式解題時(shí)的注意事項(xiàng)：(2)確定基準(zhǔn)面確定基準(zhǔn)面 基準(zhǔn)面是用以衡量位能大小的基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)面是用以衡量位能大小的基準(zhǔn)。強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)：只要在連續(xù)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，任意兩個(gè)截面均可選用。：只要在連續(xù)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，任意兩個(gè)截面均可選用。不過(guò)，為了計(jì)算方便，截面常取在輸送系統(tǒng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的不過(guò)，為了計(jì)算方便，截面常取在輸送系統(tǒng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的相應(yīng)截面。相應(yīng)截面。 (3)壓力壓力 柏努利方程式中的壓力柏努利方程式中的壓力p p1 1與與p p2 2只能同時(shí)使用表壓或絕對(duì)壓只能同

2、時(shí)使用表壓或絕對(duì)壓力，不能混合使用。力，不能混合使用。(4)外加能量外加能量 外加能量外加能量W W在上游截面一側(cè)，能量損失在下游截面一側(cè)在上游截面一側(cè)，能量損失在下游截面一側(cè)。 外加能量外加能量W W是對(duì)每是對(duì)每kgkg流體而言的，若要計(jì)算的軸功率，需將流體而言的，若要計(jì)算的軸功率，需將W W乘以質(zhì)量流量，再除以效率。乘以質(zhì)量流量，再除以效率。例例 用泵將貯槽用泵將貯槽(通大氣通大氣)中的稀堿液送到蒸發(fā)器中進(jìn)中的稀堿液送到蒸發(fā)器中進(jìn)行濃縮，如附圖行濃縮，如附圖 所示。泵的進(jìn)口管為所示。泵的進(jìn)口管為893.5mm的的鋼管，堿液在進(jìn)口管的流速為鋼管，堿液在進(jìn)口管的流速為1.5m/s，泵的出口管為

3、，泵的出口管為76 2.5mm的鋼管。貯槽中堿液的液面距蒸發(fā)器入的鋼管。貯槽中堿液的液面距蒸發(fā)器入口處的垂直距離為口處的垂直距離為7m，堿液經(jīng)管路系統(tǒng)的能量損失，堿液經(jīng)管路系統(tǒng)的能量損失為為40J/kg，蒸發(fā)器內(nèi)堿液蒸發(fā)壓力保持在，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（表壓），堿液的密度為1100kg/m3。試計(jì)算所需的。試計(jì)算所需的外加能量。外加能量?；鶞?zhǔn)基準(zhǔn)fupuphgzWgz2221222211式中，式中，z1=0，z2 =7；p1=0(表壓表壓)，p2=0.2kgf/cm29.8104=19600Pa，u1 0,u2=u1(d2/d1)2=1.5(

4、(89-23.5) /(76-22.5)2=2.0m/skgJhf/40代入上式，代入上式， 得得W=128.41J/kg解：解：解題要求規(guī)范化解題要求規(guī)范化21 ,222212112121fsWpugzWpugz管道內(nèi)流體流動(dòng)的阻力與能量損失管道內(nèi)流體流動(dòng)的阻力與能量損失一、流體流動(dòng)阻力與范寧公式一、流體流動(dòng)阻力與范寧公式分類：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(wú)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。管子管子(pipe)作用作用：改變管道方向改變管道方向(彎頭彎頭); 連接支管連接支管(三通三通);改變管徑改

5、變管徑(變形管變形管);堵塞管道堵塞管道(管堵管堵)。螺旋接頭螺旋接頭卡箍接頭卡箍接頭彎頭彎頭三通三通變形管變形管管件管件：管與管的連接部件。管與管的連接部件。管件管件 (pipe fitting)(pipe fitting)v 截止閥截止閥 (globe valve) (globe valve) v 閘閥閘閥 (gate valve)(gate valve)v 止逆閥止逆閥(check valve): (check valve): 單向閥單向閥裝于管道中用以裝于管道中用以開(kāi)關(guān)管路開(kāi)關(guān)管路或或調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)流量。閥門閥門FF u p12ld1 21 2214dp224dpdlFwdldpFdpd

6、pw222221444dlppw421dlppw421fWpp21dlWwf4上式為流體在圓形直管流動(dòng)時(shí)，上式為流體在圓形直管流動(dòng)時(shí)，阻力損失阻力損失與與摩摩擦應(yīng)力擦應(yīng)力之間的一般關(guān)系式。之間的一般關(guān)系式。282242222udluuudlWwwfdlWwf422udlWpff28uw22udlWf2822udluWwf或：或：令：令：21，fWgWHff21,21，21，ffWP4 4、阻力能量損失的各種表示法、阻力能量損失的各種表示法 2221)(rprppf二、層流時(shí)的阻力損失計(jì)算二、層流時(shí)的阻力損失計(jì)算2)(21rppdrdurlrldrduSrrr2)2(rdrlpdufr2合力為零

7、，即：合力為零，即：drdurlrppr2)(221對(duì)對(duì)水平等徑管水平等徑管：ffpWpp21)(422rRlpufrrRfurrdrlpdur20得：得：積分：積分：層流流體在圓直管內(nèi)的流速分布。層流流體在圓直管內(nèi)的流速分布。當(dāng)當(dāng)r=0r=0時(shí)，時(shí)，24Rlpuuufcc，)(422rRlpufr2)(1Rruucr作圖：作圖：流體在圓管內(nèi)作穩(wěn)定層流流動(dòng)時(shí)，管內(nèi)（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)域半徑區(qū)域內(nèi)內(nèi)）各點(diǎn)的速度分布圖）各點(diǎn)的速度分布圖 2)(1Rruucr推出：推出：)(4 22rRlpufrrdruqrRv02RfvrdrrRlpq022)(23、平均流速與最大流速的關(guān)

8、系平均流速與最大流速的關(guān)系積分體積流量：積分體積流量：平均流速平均流速：2Rquv228RlpRqufvRfvrdrrRlpq022)(24040228 )412(2RlprrRlpqfRRfv2cuu 28Rlpuf24Rlpufc流體在圓管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，管截面上的流體在圓管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，管截面上的平均流速平均流速是是最大流速的二分之一最大流速的二分之一。l平均流速與最大流速的關(guān)系平均流速與最大流速的關(guān)系哈根泊謖葉公式哈根泊謖葉公式2 dR 28Rlpuf4 4、層流阻力損失計(jì)算式、層流阻力損失計(jì)算式232 dlpuf22328 dluRlupf232dlupWff2 2、降低流體粘度可

9、減少阻力損失。、降低流體粘度可減少阻力損失。1 1、流體在圓管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，壓力降（阻力損失）、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(guò)的距離及流速成正比、與管徑平方成反比。與流過(guò)的距離及流速成正比、與管徑平方成反比。l層流阻力損失計(jì)算式的物理意義層流阻力損失計(jì)算式的物理意義232 dlupf232dluWf5 5、層流時(shí)的摩擦系數(shù)計(jì)算式、層流時(shí)的摩擦系數(shù)計(jì)算式232dlupf比較比較哈根泊謖葉公式哈根泊謖葉公式與與范寧公式范寧公式22udlpfRe6464du22udlWf22udlWpff本節(jié)要點(diǎn)232dlupf232dluWf本節(jié)要點(diǎn)本節(jié)要點(diǎn)Re6464du)(422rRlpufr2cuu 24Rlpufc2/21dd ml10011800Re121 21dd4121 222112dduu解：解： 21412ReRe1212112212uuddudud900Re21Re12232gdlugpgWHfff1800Re1管管1層流層流管管2層流層流232 dlupf由由哈根泊謖葉公式哈根泊謖葉公式 221121212)(dduullHHff得